JPH11501786A - 圧縮ビデオ信号受信方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、ネットワーク（３）を介してビデオオンデマンドサーバ（１）からのＭＰＥＧ符号化テレビジョン信号の受信に関するものである。「休止」及び「再開」のような非線形プレイバック機能は、ネットワークラテンシーのような代表的なネットワーク態様を考慮するので、非常に正確なビットストリームの制御が要求される。受信機（２）は、供給された信号を記憶するラテンシーバッファ（２４）を具え、その間再生が中断される。ユーザからの休止コマンド及び再開コマンドは、ラテンシーバッファが予め設定された充填量に到達するまでサーバに送られない。これにより、受信機は、休止後の完全な信号再生を再開することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 圧縮ビデオ信号受信方法発明の分野 本発明は、圧縮テレビジョン信号を受信する圧縮テレビジョン信号受信方法に 関するものである。また、本発明は、この方法を実施する装置、より詳しくは、 ビデオオンデマンドサーバからＭＰＥＧ圧縮音声及びビデオ信号を受信するデジ タルセットアップボックスのような装置に関するものである。発明の背景 ＭＰＥＧ−２規格内で規定したようないわゆる「移送ストリーム」及び「プロ グラムストリーム」は、ＭＰＥＧ圧縮音声及びビデオ（Ａ／Ｖ）情報を伝送し及 び記憶するために規格化された機構を規定する。両ストリームは、デコーダのデ ータバッファが線形プレイバック中オーバーフロー又はアンダーフローしないよ うにする間搬送された音声及びビデオ情報の復号化及び表示に同期するタイムス タンプを含む。また、これらタイムスタンプは、ストリームそれ自体を正確に搬 送するのに用いられる。ＭＰＥＧ移送ストリームは、重大なエラーが生じるおそ れがある状況でデジタルデータの一つ以上のプログラムを伝送し又は記憶するの に適している。このような状況としては、例えば、地上放送チャネル、衛星放送 チャネル、ケーブルチャネル、及び他の遠隔通信ネットワークがある。ＭＰＥＧ プログラムストリームは、エラーがまれであり、かつ、システム符号化のソフト ウェア処理に重点が置かれている状況で状況でデジタルデータの一つ以上のプロ グラムを伝送し又は記憶するのに適している。このような状況としては、例えば 、光学的及び磁気的な記憶媒体を有するＰＣがある。 ここ数年の間、プログラムストリーム及び移送ストリームの線形的なプレイバ ック及び伝送を伴う用途に対して大きな労力が捧げられてきた。例えば、ＭＰＥ Ｇ符号化プログラムの放送は、有限長の移送ストリームの分配を伴う。しかしな がら、ビデオサーバからのＭＰＥＧ移送ストリーム及びプログラムストリームの 非線形プレイバックは、同一レベルのアテンションで受信されない。非線形プレ イバックは、ストリームの中断及び継続を意味し、基本的には全ての種類のトリ ックモードに必要である。トリックモードは、ストリームの正確な制御を必要と する。ローカルディスクベースシステムに対しては、休止、スローモーション及 び早送りのようなトリックモードをサポートする解決が知られている。しかしな がら、このような既知の解決をネットワークの状況に適用することができない。 その理由は、二つの点でローカルシステムと相違するからである。 第１の点は、デコーダーネットワークーサーバーネットワークーデコーダ間の 遅延である。ネットワークラテンシーとも称するこの遅延は、一定でなく、１秒 までの大きさを有するおそれがある。ネットワークラテンシーの結果、エンドユ ーザが休止を要求した（その結果、復号化及び表示プロセスが中断され、休止コ マンドがサーバに送られる。）後、ネットワークは、所定の期間デコーダにビッ ト信号を発生し続ける。ストリームの順次の継続も、ネットワークラテンシーに よって複雑になる。すなわち、ネットワークラテンシーが原因で、サーバに対す る「再開」コマンドの送信とデコーダで要求されるビット信号の到達との間に著 しい遅延がある。休止コマンド後に発生したビット信号及び再開コマンド後のビ ット信号の一時的な欠落を、デコーダがその復号化及び表示プロセスを完全に再 開するようにデコーダを取り扱う必要がある。 第２の点は、ネットワーク中のＭＰＥＧ−２リマルチプレクサが存在するおそ れがある点である。リマルチプレクサが存在することにより、トリックモードの サポートが複雑になる。その理由は、リマルチプレクサにより、移送ストリーム に相違するＰＩＤを有するパケットをリオーダするおそれがあるからである。Ｐ ＩＤを、ＭＰＥＧ−２規格で規定されたようなパケット識別子とする。実際には 、これは、パケットがサーバから送られる際にパケットが同一順序でデコーダに 入力しないことを意味する。リマルチプレクサの存在によって一つのＰＩＤのみ を有する移送ストリーム、例えばビデオに対するトリックモードサポートを複雑 にしない。その理由は、リマルチプレクサは、一つのＰＩＤ内でパケットをリオ ーダするのを許容しないからである。本発明の目的及び要約 本発明の目的は、ネットワーク環境でＭＰＥＧ−２移送ストリーム及びプログ ラムストリームに対するトリックモードサポートを提供することである。 このために、本発明は、送信機から圧縮テレビジョン信号を受信するに当たり 、 前記信号を復号化し及び再生する前に、受信した信号をラテンシーバッファに 格納するステップと、 前記信号の再生を休止コマンドに応じて中断するステップと、 前記休止コマンドの後、前記ラテンシーバッファの予め設定された第１占有量 に到達すると、前記信号の送信を中断するように、前記送信機に要求を送るステ ップと、 前記信号の再生を再開コマンドに応じて再開するステップと、 前記再開コマンドの後、前記ラテンシーバッファの予め設定された第２占有量 に到達すると、前記信号の送信を再開するように、前記送信機に要求を送るステ ップとを具えることを特徴とする圧縮テレビジョン信号受信方法を提供する。 これにより、デコーダは、「休止」コマンドが発された後ネットワークから供 給される全てのビット信号を取り入れるようになる。ストリームを良好に継続さ せるために、デコーダは、ストリームが停止した位置と同一の位置でストリーム を継続するようサーバに要求する。これは、ＭＰＥＧ−２データを一致させたま まにするのに必要である。バッファ容量を、「休止」コマンド後デコーダに供給 される全てのビット信号を取り入れるのに十分大きくする。それに加えて、「再 開」コマンド後、バッファ容量を、ビット信号がサーバから到達するまで十分な ビット数を提供するのに十分大きくする必要がある。これは、最悪の場合のネッ トワークラテンシーの２倍を収容する程度にバッファ容量を十分大きくする必要 があることを意味する。 このアプローチを用いると、「休止」コマンド及び「再開」コマンドの送信は 、ラテンシーバッファの充填の制約を受ける。ラテンシーバッファは、ビットレ ート０＜Ｒ＜Ｒ_maxの復号化プロセスによって空にされる。復号化プロセスが行 われるとき、バッファの充填は時間に対して一定である。復号化プロセスを停止 すると、バッファ充填量はＲビット／ｓのレートで増大する。バッファ充填量が 許容量の半分を超えると、「休止」コマンドがサーバに送られる。「休止」コマ ンドを、「休止直接」コマンドとすることができ、すなわちそれは、「現在の値 に最悪の場合のネットワークラテンシーを加えたもの」に等しい値の時間コード を指定する。ネットワークラテンシーが原因で、バッファは、サーバがビット信 号の送信を停止するまで充填される。この際、バッファ充填量は時間に対して一 定である。復号化プロセスが継続されると、バッファ充填量は減少する。バッフ ァ充填量が許容量の半分より下になると、「再開」コマンドがサーバに送られる 。バッファの充填量は、第１ビットがネットワークから供給されるまで減少しつ づける。 本発明は、二つのトリックモード、すなわち「休止／継続」及び「スローモー ション」に専念する。「休止及び継続」に必要な機能では、ユーザは、時間に対 して任意の点で表示を休止するとともに、その後完全に継続することができる。 好適には、例えば現在表示されているフレーム／フィールドで瞬時に中断され、 任意の欠落した又は重複したフレームなく次のフレームで継続する必要がある。 「休止」及び「継続」は、デコーダからサーバに「休止」コマンド及び「再開」 コマンドを送信してストリームを停止し及び継続させることを意味する。「スロ ーモーション」に要求される機能により、ユーザは、通常のプレイバック速度未 満の速度でストリームを視覚化することができる。デコーダは、スローモーショ ンと通常のプレイバックモードとの間で切替ができるようにする必要がある。任 意のフレームの欠落又はフレームの重複なしで切替を瞬時に行う必要がある。「 スローモーション」は、デコーダからサーバに「休止」及び「再開」メッセージ を送信してストリームを開始及び停止することも意味する。 本発明のこれら及び他の実施の形態を、後に説明する実施の形態を参照して詳 細に説明する。図面の簡単な説明 図１は、ビデオオンデマンドサーバ及び本発明による受信機を具えるシステム を示す。 図２は、図１に図示したビデオオンデマンドサーバから送信されるテレビジョ ン信号の一例を示す。 図３は、サーバ及び受信機によって実行される動作ステップのフローチャート を示す。 図４は、受信機の動作を説明するタイミング図を示す。 図５は、図１に図示したラテンシーバッファ充填量を示す。好適な実施の形態の説明 図１は、ビデオオンデマンド（ＶＯＤ）サーバ１及びネットワーク３に接続し セットトップボックス（ＳＴＢ）２を具えるシステムを示す。ＶＯＤサーバは、 記憶媒体１１及びＶＯＤコントローラ１２を具える。ＳＴＢは、ＭＰＥＧデコー ダ２１と、ＳＴＢコントローラ２２と、（遠隔）制御ユニット２３とを具え、Ｓ ＴＢを再生装置４に接続する。ラテンシーバッファ２４を、セットトップボック ス入力部とＭＰＥＧデコーダ２１との間に接続する。バッファ充填量Ｆが、ＳＴ Ｂコントローラ２２に供給される。遠隔制御ユニット２３からのユーザコマンド もＳＴＢコントローラ２２に供給され、これらコマンドがサーバによって行うべ き動作を要求する間、制御信号ＣＴＲＬとしてネットワーク３を介してＶＯＤコ ントローラ１２に送信される。選択されたテレビ番組は、ＭＰＥＧ移送ストリー ムＴＳの形態でサーバ１からＳＴＢ２に伝送される。 通常ハードディスクのアレイとする記憶媒体１１に、多数のテレビ番組が記憶 されている。ＳＴＢの観点から、サーバは、遠隔制御ビデオデコーダとして作用 する。記憶されたテレビ番組を、種々のスピードでプレイバックし、休止し、再 開することができる。一般に、番組を休止し及び再開する位置は、信号を物理的 に格納する方法に依存して制限される。例えば、それらの位置は、ディスクセク タ又はディスクシリンダ境界に対応する必要がある。信号が圧縮される、すなわ ちディスクスペースの量が画像間で変化するので、再開位置は、プレイバック時 間全体に亘って不規則に分布される。 一般に、テレビ番組は、ビデオ信号と、複数の音声信号と、特に種々の言語の 字幕を具える。簡単のために、ここでは、サーバからＳＴＢに伝送されるテレビ 番組が一つの音声信号Ａ及び一つのビデオ信号Ｖのみを具えると仮定する。した がって、移送ストリームは音声パケット及びビデオパケットを具える。 図２は、サーバからＳＴＢに移送される移送ストリームＴＳの一例を示す。こ の移送ストリームは、音声パケットＡ₁，Ａ₂，Ａ₃等及びビデオパケットＶ₁，Ｖ₂ ，Ｖ₃等を含む。各パケットは、ヘッダ及びペイロートを具える。ヘッダ は、パケットが音声データ又はビデオデータを搬送するか否かを識別するパケッ ト識別子（ＰＩＤ）を具える。移送ストリームＴＳは種々のテレビ番組を具える ことができる。番組マップテーブルは、ＰＩＤが関連の番組を構成することを表 すために伝送される。本例では、移送ストリームＴＳは、選択したテレビ番組の みを搬送する。 ここで、サーバ及びＳＴＢの動作を、図３を参照して総合的に説明する。図３ は、ＳＴＢ（図の左側）及びサーバ（図の右側）によって実行される動作ステッ プのフローチャートを示す。ステップ３１において、ｔ＝ｔ₁で、ＳＴＢは休止 コマンドを受信して信号の再生を停止する。すなわち、ビデオ表示が停止すると ともに音声再生が停止される。その間、ネットワークは数ビットの信号を発生さ せ、ラテンシーバッファ充填量Ｆが増大する。 ステップ３２において、ＳＴＢコントローラは、バッファ充填量が予め設定さ れた値、例えば、Ｆ＝Ｂ／２となるか否か検査する。ここで、Ｂをバッファ容量 とする。この場合、コントローラは、ｔ＝ｔ₂で、休止コマンドをサーバに送る 。休止コマンドは、ステップ３３において、ｔ＝ｔ₃で、ネットワークのラテン シーが原因の遅延τ₁を伴ってサーバで受信される。休止命令に応答して、サー バは信号送信を瞬時に中断する。ステップ３４は、ｔ＝ｔ₄で、ネットワークの ラテンシーの遅延τ₂が原因で、受信端の信号受信を中断することを表す。 ステップ３５において、ＳＴＢは、ユーザからの再開命令に応答して信号の再 生を再開する。その結果、ラテンシーバッファの充填量Ｆが減少する。 ステップ３６において、ＳＴＢコントローラは、バッファ充填量が予め設定さ れた値Ｆ＝Ｂ／２となるか否か検査する。この場合、コントローラは、ｔ＝ｔ₆ で、再開コマンドをサーバに送る。再開コマンドは、ステップ３７において、ｔ ＝ｔ₇で遅延τ₃を伴ってサーバによって受信される。再開コマンドに応答して、 サーバは、信号の伝送が中断された位置で信号送信を瞬時に再開する。ステップ ３８は、ｔ＝ｔ₈で遅延τ₄を伴う受信端での再開信号の受信を示す。遅延τ₁〜 τ₄は必ずしも等しくなくてよい。同様に、これらを時間全体に亘って一定にす る必要はない。 図４は、システムの種々のポイントの信号のタイミング図を示す。より詳しく は、ＴＳ１は、サーバから伝送される際の移送ストリームを示し、ＴＳ２は、Ｓ ＴＢによって受け取られる際の移送ストリームを示し、ＤＳＰは、再生された信 号を示す。参照番号４０は、ビットストリームの受信とラテンシーバッファに導 入されたその再生との間の遅延を表す。バッファ容量を１２パケットと仮定する 。この定常状態において、４パケットがバッファ中に存在すると仮定する。 ｔ＝ｔ₁で再生を休止し、これにより、バッファ充填量が増大する。ｔ＝ｔ₂で ２より多いパケットが入力されると、バッファ充填量はその容量の半分に等しく なり、休止コマンドがサーバに送られる。ｔ＝ｔ₃で、サーバは休止コマンドを 受け、信号送信を中断し、これは、ｔ＝ｔ₄にて受信端に現れる。このとき、バ ッファ充填量は一定のままである。 ｔ＝ｔ₅で、ＳＴＢは再開コマンドを受けて再生を再開し、これによりバッフ ァ充填量が減少する。参照番号４１は、復号化し及び再生されたパケットを表す 。ｔ＝ｔ₆で５パケットがバッファから読み出されると、バッファ充填量は再び その容量の半分に等しくなり、再開コマンドがサーバに送られる。ｔ＝ｔ₇で、 サーバは再開コマンドを受信し、信号送信を再開し、これは、ｔ＝ｔ₈にて受信 端に現れる。参照番号４２は、再生の再開後のビットストリームの受信と再生と の間の遅延を表す。この際、遅延は１パケットに対応する。 完全を期すために、図５は、既に説明した例のラテンシーバッファ充填量を示 す。この図の他の説明は必要でない。 要約すると、本発明は、ネットワーク（３）を介するビデオオンデマンドサー バ（１）からのＭＰＥＧ符号化テレビジョン信号の受信に関するものである。「 休止」及び「再開」のような非線形プレイバック機能は、ネットワークラテンシ ーのような代表的なネットワーク態様を考慮するので、非常に正確なビットスト リームの制御が要求される。受信機（２）は、供給された信号を記憶するラテン シーバッファ（２４）を具え、その間再生が中断される。ユーザからの休止コマ ンド及び再開コマンドは、ラテンシーバッファが予め設定された充填量に到達す るまでサーバに送られない。これにより、受信機は、休止後の完全な信号再生を 再開することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ボスフェルト フランク オランダ国 5621 ベーアー アインドー フェン フルーネヴァウツウェッハ １ (72)発明者 デ フィッセル ピーター イアン オランダ国 5621 ベーアー アインドー フェン フルーネヴァウツウェッハ １

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．送信機から圧縮テレビジョン信号を受信するに当たり、 前記信号を復号化し及び再生する前に、受信した信号をラテンシーバッファ に格納するステップと、 前記信号の再生を休止コマンドに応じて中断するステップと、 前記休止コマンドの後、前記ラテンシーバッファの予め設定された第１占有 量に到達すると、前記信号の送信を中断するように、前記送信機に要求を送るス テップと、 前記信号の再生を再開コマンドに応じて再開するステップと、 前記再開コマンドの後、前記ラテンシーバッファの予め設定された第２占有 量に到達すると、前記信号の送信を再開するように、前記送信機に要求を送るス テップとを具えることを特徴とする圧縮テレビジョン信号受信方法。 ２．前記第１及び第２占有量は、前記ラテンシーバッファの容量のほぼ半分に相 当することを特徴とする請求の範囲１記載の圧縮テレビジョン信号受信方法。 ３．送信機から圧縮テレビジョン信号を受信する圧縮テレビジョン信号受信機に おいて、前記信号を復号化し及び再生する前に受信した信号を格納するラテンシ ーバッファと、制御手段とを具え、この制御手段を、 前記信号の再生を休止コマンドに応じて中断し、 前記休止コマンドの後、前記ラテンシーバッファの予め設定された第１占有 量に到達すると、前記信号の送信を中断するように、前記送信機に要求を送り、 前記信号の再生を再開コマンドに応じて再開し、 前記再開コマンドの後、前記ラテンシーバッファの予め設定された第２占有 量に到達すると、前記信号の送信を再開するように、前記送信機に要求を送るよ うに配置したことを特徴とする圧縮テレビジョン信号受信機。 ４．前記第１及び第２占有量は、前記ラテンシーバッファの容量のほぼ半分に相 当することを特徴とする請求の範囲３記載の圧縮テレビジョン信号受信機