オーディオ及びビデオの再生を同期するためのシステム及び方法
多数の個別ビデオモニタ及びスピーカにビデオプログラム及び関連付けられたオーディオを同期させて提供しうる、航空機等の乗り物内のデジタルインフライトエンターテイメント（ＩＦＥ）システムを提供するためのシステム及び方法。このシステム及び方法は、マスタークロックに基づきローカルクロックを調整し、マスタークロックに対して遅延時間を設定し、その遅延に基づきビデオ及びオーディオ再生を調整する等のオペレーションを実行し、オーディオ及びビデオプレーヤーによるオーディオ及びビデオデータの再生を実質的に同期し、それにより、ビデオ及びオーディオ再生を同期する際の、ソース及び負荷に基づくジッタ、ネットワーク遅延、クロックドリフト、ネットワークエラー及びデコーダバッファリング差異の弊害を排除又は少なくとも最小化するため、ＩＦＥシステムの少なくとも１つのデコーダにおける処理オペレーションを用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001] 本発明は、多数の個別のビデオモニタ及びスピーカにビデオプログラム及び関連付けられたオーディオを、同期された様式で提供できる、航空機等の乗り物内のデジタルインフライトエンターテイメント（ＩＦＥ）システムを提供するためのシステム及び方法に関する。更に詳細には、本発明は、ＩＦＥシステムにおける多数のビデオ及びオーディオの再生装置に亘ってビデオプログラム及び関連付けられたオーディオの同期された再生を達成するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002] 一般に、ＩＦＥシステムは、ブロードキャストビデオ素材を配信するためにアナログ配信技術を使用し、オーディオ素材に対してアナログ又はパルス符号変調（ＰＣＭ）デジタルのいずれかを使用している。典型的には、ビデオプログラムは、単一のソースを源としてＲＦ変調又はベースバンド分配技術を通して航空機全体に亘って配信される。ビデオプログラムがアナログ信号として配信される場合、ソースからビデオプレーヤー又はオーバーヘッド型モニタ等の提供装置までの遅延は、非常に小さく、通常は数マイクロ秒内である。加えて、アナログビデオは、基本的にそれが表示装置によって受信されると提供される。したがって、ベースバンド又はＲＦ変調の信号が全てのビデオプレーヤー及びオーバーヘッド型モニタに配信される場合には、これらの提供装置は、典型的には、数マイクロ秒内で同期される。
【０００３】
[0003] ＰＣＭデジタル配信を使用するＩＦＥシステムにおいて、オーディオ素材はデジタル配信システムに一致するレートでサンプルされる。オーディオの各サンプルは専用のデジタル配信システムを介して伝送される。多くのシステムは、複数のオーディオプログラムを組み合わせて、多重化されたデジタルデータストリームとするための時分割多重（ＴＤＭ）方式を使用する。オーディオプレーヤーが、使用される（１つ又は複数の）時間スロットを識別し、所望の（１つ又は複数の）時間スロットからサンプルを抽出し、サンプルを変換してアナログ信号に戻す。オーディオ信号をサンプル毎に伝送すること、及び、この目的のための専用の配信ネットワークを使用することによって、オーディオがそのソースから約１サンプル時間遅延して提供される。
【０００４】
[0004] 典型的には、現在のシステムは、多数の視聴者に同時に提供されるプログラムのために、ベースバンド又はＲＦ変調のビデオ配信のいずれかを使用する。提供装置においてほとんど処理が行われず、情報は基本的に実時間で配信されるので、これらの配信及び提供技術は、マイクロ秒内に同期されるビデオ及びオーディオを提供できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
[0005] デジタルコンテンツによって、ビデオ及びオーディオは、基本的に符号化されずに伝送できる。しかし、１つのビデオプログラムのみで８０Ｍｂｐｓ超を要求し、１つのステレオオーディオプログラムが約１．２Ｍｂｐｓを要求することとなる。この極めて高いデータレートの要求がこのような配信技術を非現実的にする。
【０００６】
[0006] 航空機内で現在使用されるベースバンド又はＲＦ変調の処理は、同期の維持においてある程度効果的であるが、提供されているビデオ画像の品質を厳しく制限する。当業者によって理解できるように、ベースバンド又はＲＦ変調のシステムは、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ又はＮＴＳＣ等のアナログビデオ規格を利用し、これらの規格はビデオ解像度を大いに制限する。加えて、これらの規格は、全てのデジタルエンターテイメントネットワークを提供するために所望されるものとは矛盾するアナログ信号配信を要求する。航空機のＩＦＥシステムにおいて、個別のサービスのためのデジタルオーディオ／ビデオ配信とは別のアナログビデオ／オーディオ配信をサポートするための、別のアナログ配線、増幅器及び他の構成要素の包含は非常に望ましくない。
【０００７】
[0007] 要求されるコネクタの数を最小化するために、付加される配線をデジタル配線と束にすることができ、追加の機能をサポートする費用及び重量を最小化するために、分離器及び増幅器を組み合わせて他の箱の中に入れることができる。しかし、このようにして費用、重量、電力及び場所への影響が最小化できるとしても、デジタル及びアナログビデオ／オーディオ配信の両方の包含は、システムの費用、重量及び電力を増加する。加えて、デジタル配信システムによって提供されるビデオサービスと比較すると、アナログ配信システムによって提供されるビデオサービスとの間には明らかな視覚的差異が存在する。
【０００８】
[0008] オーディオ及びビデオ信号を同期するための技術の一例は、米国特許第６，１２２，６６８号において説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
[0009] 本発明の特定の目的、利点及び新規なフィーチャは、添付の図面を併せて読む場合、以下の詳細な説明からより容易に理解されるだろう。
【００１０】
【図１Ａ】[0010] 本発明の一実施形態が利用されている商業用航空機のための座席配置の例を例示する図である。
【図１Ｂ】[0010] 本発明の一実施形態が利用されている商業用航空機のための座席配置の例を例示する図である。
【図２】[0011] 図１Ａ及び図１Ｂに示されているような商業用航空機のための座席内蔵型ビデオプレーヤー配置の一例である。
【図３】[0012] 図１Ａ及び図１Ｂに示されているような航空機内で利用され、本発明の一実施形態を利用するＩＦＥシステムの一例を例示する概念的ブロック図である。
【図４】[0013] 図３に示されるＩＦＥシステムの構成要素に関連するオペレーションを例示する概念的ブロック図である。
【図５】[0014] 図３に示されているようなシステムにおけるソースジッタの効果の一例を例示するタイミング図である。
【図６】[0015] 図３に示されているようなシステムにおいて利用されるネットワークスイッチの一例を例示するブロック図、及び、図３に示されているようなシステムにおける、負荷に基づくジッタの効果の一例を例示するタイミング図である。
【図７】[0016] 図３に示されているようなシステムにおけるクロックドリフトの効果の一例を例示するタイミング図である。
【図８】[0017] 図３に示されているようなシステムにおけるネットワークエラーの効果の一例を例示するタイミング図である。
【図９】[0018] 図３に示されているようなシステムにおいて実行される一例示的なデコーダの再同期を例示するタイミング図である。
【図１０】[0019] 図３に示されているようなシステムに利用されるデコーダの一例を例示する概念的ブロック図である。
【図１１】[0020] 本発明の一実施形態による図１０に示されているようなデコーダの構成要素に関連して実行されるオペレーションの一例を例示する概念的な図である。
【図１２】[0021] 図３に示されるシステムにおける提供装置での、そのシステム内の負荷に基づいたパケット到着時間の一例を例示するグラフである。
【図１３】[0022] 本発明の一実施形態による図１０に示されているようなデコーダにおけるローカルクロックの確立に関する、実行されるオペレーションの一例を例示するフローチャートである。
【図１４】[0023] 本発明の一実施形態による図１０に示されているようなデコーダにおける再生時間の調整に関する、実行されるオペレーションの一例を例示するフローチャートである。
【図１５】[0024] 本発明の一実施形態による図１０に示されるデコーダにおけるビデオ再生の調整に関する、実行されるオペレーションの一例を例示するフローチャートである。
【図１６】[0025] 本発明の一実施形態による図１０に示されているようなデコーダにおけるオーディオ再生の調整に関する、実行されるオペレーションの一例を例示するフローチャートである。
【図１７】[0026] 本発明の一実施形態による図１０に示されているようなデコーダにおけるオーディオ及び／又はビデオクロックの調整に関する、実行されるオペレーションの一例を例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
[0027] 以下に更に詳細に議論されるように、本発明の実施形態は、乗り物内のＩＦＥシステムにおける複数のビデオプレーヤー及び複数のオーディオヘッドセット等の複数の提供装置に、ビデオ及び関連付けられたオーディオを提供するためのシステム及び方法を提供する。この環境は、典型的には、飛行機、列車、バス、ボート、船又は他の複数の乗客用の乗り物であり、そこでは、複数のオーバーヘッド型ビデオモニタが、客席にあるオーディオジャックに差し込まれたヘッドセットを通して、オーバーヘッド型ビデオプログラムに関連付けられたオーディオを聞く複数の乗客によって視聴される。このような環境において、オーバーヘッド型ビデオモニタ上のビデオ画像及び乗客のヘッドセットへのオーディオの提供は、許容できる視聴経験を提供するために十分に同期されるべきである。したがって、本明細書に説明される本発明の実施形態によるシステム及び方法は、ＩＦＥシステムにおけるビデオ及びオーディオの復号並びに複数のディスプレイ及びヘッドセットへの提供を同期する。
【００１２】
[0028] 図１Ａ及び図１Ｂは航空機１００−１及び１００−２のための典型的な座席配置の例を例示する。図示されるように、航空機１００−１又は１００−２のためのＩＦＥシステムの環境は、並び及び列に編成された、密集して詰められた客席１０２−１又は１０２−２（１つ又は複数の座席１０２として言及される）の集まりを含む。座席は、典型的には、２つから４つの座席のグループに編成され、座席グループは航空機の前部から後部まで伸びる長い並びに配置される。短距離用航空機１００−１は、典型的には、出入りのための中央通路１０４−１を伴って座席グループの２つの並びを有する。長距離用航空機１００−２は、典型的には、出入りのための２つの通路１０４−２を伴って座席グループの３つの並びを有する。図２に示されるように、各客席１０２は、オーディオヘッドセットが差し込めるヘッドセットジャック１０６−１又は１０６−２（１つ又は複数のヘッドセットジャック１０６として言及される）を備える。
【００１３】
[0029] エンターテイメントオーディオは、典型的には、各乗客に各々のヘッドセットを介して提供される。エンターテイメントビデオは、典型的には、オーバーヘッド型ビデオモニタ１２４（図３を参照）を介してか、又は、座席内蔵型ビデオプレーヤー１０８−１又は１０８−２（図２を参照）を介するいずれかの２つの異なる方法で乗客に提供される。オーバーヘッド型ビデオの配置において、航空機１００−１又は１００−２は、そこにビデオプログラムが提供できる多くのオーバーヘッド型ビデオモニタ１２４が取り付けられている。オーバーヘッド型ビデオシステムは、航空機の客室の各大きな区画に単一のビデオプロジェクタを提供していたシステムから、天井又は荷物置き場から懸架される多数の個別のモニタを提供する現在のシステムに進化している。現在のシステムにおいて、各乗客は、彼の個人的な視聴に最も便利なオーバーヘッド型モニタを見ることを選択できる。
【００１４】
[0030] 座席内蔵型ビデオプレーヤー配置において、航空機１００−１又は１００−２は、図２に示されるように、各客席１０２に、（１つ又は複数のビデオプレーヤー１０８として言及される）個別のビデオプレーヤー１０８−１又は１０８−２を装備し、それは個別化されたエンターテイメントの経験を各乗客に提供する。ビデオ提供の両方のタイプを１機の航空機内に兼ね備えることは一般的であり、異なる乗客クラスへのサービスを区別すること（例えば、ファースト及びビジネスクラスには座席内蔵型ビデオで、エコノミークラスにはオーバーヘッド型ビデオ）も一般的である。図３に示され、以下に議論されるように、いずれの場合においても、オーバーヘッド型ビデオモニタ及び座席内蔵型ビデオプレーヤー１０８がＩＦＥシステム１１０と通信する。
【００１５】
[0031] 当業者によって理解できるように、ＭＰＥＧのような圧縮技術を使用するデジタルビデオ及びオーディオがＩＦＥシステム１１０に導入されている。当技術分野で更に理解されるように、ビデオ圧縮は、ビデオ（及び関連付けられたオーディオ）プログラムを再生するために要求されるデジタルデータの量を削減する処理である。生のサンプルされたビデオ（例えば、ビデオドメインにおけるＰＣＭオーディオの等価物）は、単一のビデオプログラムのために８０から１２０Ｍｂｐｓの間を要求することになる。ＭＰＥＧ等のビデオ圧縮は、このようなプログラムを１．５Ｍｂｐｓ以下程度の低いデータレートに削減するために、ビデオの非常に冗長な性質を活用する。ＭＰＥＧエンコーダは高いレートでサンプルを収集し、様々なアルゴリズムの使用を介して、低いレートのデータストリームを作成し、そこから、元の画像と同じものに全く一致する必要はないが、それに類似する再現物を伴って、デコーダによって元のビデオプログラムが再現できる。
【００１６】
[0032] この極めて効果的なデータ削減を実行する処理において、結果として得られるデータストリームは、元のプログラムの「フレーム毎の」特徴を有さない。デコーダによって実行される主要な動作の１つは、間隙的な画像を取り、情報を変換し（例えば、ＭＰＥＧ技術におけるＩ、Ｐ及びＢフレーム）、完結したプログラムビデオフレームを再構築することである。理解できるように、デコーダは復号処理を実行するのに時間が掛かり、元のフレームのタイミングがこの処理によって「再構築」される。それによって、一時的なバッファリング、格納、及び、復号アルゴリズムの実行の組合せは、複数のプレーヤーによる画像の実際の提供を僅かに異なるものにさせる傾向がある。
【００１７】
[0033] 以下に更に詳細に議論されるように、複数のオーバーヘッド型モニタ１２４を見ることのできる一乗客が、ビデオプログラムの異なる画像が複数のモニタ上に表示されているのを見ないように、デジタルＩＦＥシステム１１０全体は、概ね、多数のオーバーヘッド型モニタ１２４上に特定のビデオプログラムを提供し、それらのモニタ上に提供されるビデオ画像の間の同期を２つのビデオフレームすなわち（毎秒３０フレームと仮定すると）６６ｍｓ内に維持するべきである。
【００１８】
[0034] 加えて、デジタルＩＦＥシステム全体は、ビデオプログラムに関連付けられたオーディオを、ビデオプログラムと概ね同期した状態で乗客のヘッドセットに提供するべきである。ビデオとオーディオとの間の、２つのビデオフレーム（６６ｍｓ）を超える変動は、同期の損失（通常、「リップシンクロ」、すなわち、話者の唇とオーディオとの間の同期の欠如として言及される）として乗客に認識されるだろうことを経験が示す。このような同期に対する要件は、話している人物に限定されないが、オーディオ／ビデオ提供での人物の歩行、手の叩き、水の滴り又は多くの他の態様等のビデオサウンドトラックの他の態様に対して同様に適用できる。ビデオ及びオーディオの再生が、以上に議論されるように、６６ｍｓ又は約６６ｍｓ内に実質的に同期されるように、デジタルＩＦＥシステム１１０全体はまた、航空機内の全てのモニタ（オーバーヘッド型及び座席内蔵型）上に特定のビデオプログラムを提供し、以上に議論されるビデオ及びオーディオ／ビデオの同期を維持できるべきである。
【００１９】
[0035] 典型的なＩＦＥシステム１１０におけるデジタルネットワークの物理的アーキテクチャの一例が図３に更に例示される。基本的な構成要素は、ストリーミングソースとして言及できる１組のヘッドエンドソース１１２、１つ又は複数のネットワークスイッチ１１６及び複数の領域スイッチ１１８を包含できる配信ネットワーク１１４、ならびに、座席電子ボックス（ＳＥＢ）１２０及び傍受ユニット１２２等の座席の構成要素の列である。ストリーミングソース１１２は、（あらかじめロードされたＭＰＥＧデジタルコンテンツを有する）デジタルサーバ又は入力ビデオ及びオーディオをＭＰＥＧデータに変換できる実時間エンコーダであってよい。例えば、ネットワークスイッチ１１６は、レイヤ２又はレイヤ３イーサネット（登録商標）スイッチであってよく、任意のストリーミングソース１１２を航空機のＩＦＥシステム１１０の任意の構成要素に接続するように構成される。領域スイッチ１１８は、ネットワークスイッチ１１６を座席の複数の列に接続するために、航空機１００−１又は１００−２の各領域内に備えられる。この例において、各領域スイッチ１１８は３つの座席の列に接続するが、領域スイッチ１１８が接続する座席列の数は、所望により変化できる。
【００２０】
[0036] 以上に議論されるような各座席グループはＳＥＢ１２０が取り付けられ、ビデオプレーヤー１０８及びヘッドセットジャック１０６等の座席１０２の構成要素は、座席の列内に配置される多くのＳＥＢ１２０を通して領域スイッチ１１８から配線される。当業者によって理解できるように、ＳＥＢ１２０は、局所的に取り付けられたプレーヤー（デコーダ）に向けられたデータパケットを抽出し、必要によって座席列内の次のＳＥＢ１２０に他のパケットを通過させる。
【００２１】
[0037] 図３に更に示されるように、各オーバーヘッド型モニタ１２４は、典型的には、デコーダ１２６及びディスプレイ１２８を含むか、又は、それらに関連付けられる。オーバーヘッド型モニタ１２４は、この例示的な配置において、ＳＥＢ１２０と同一又は類似の機能を実行する１組の傍受ユニット（ＴＵ）１２２を通してＩＦＥシステム１１０に接続される。また図示されるように、各ヘッドセットジャック１６０及び座席内蔵型ビデオプレーヤー１０８は、以上に議論されるように、ＳＥＢ１２０に接続されるデコーダ１２６を含むか、又は、それに関連付けられる。
【００２２】
[0038] 多くのＩＦＥシステム１１０は、サーバ１１２に格納された複数のビデオプログラムを有する。再生が要求された場合、ビデオプレーヤー（例えば、ビデオプレーヤー１０８又はオーバーヘッド型モニタ１２４）がストリーミングソース（例えばサーバ）１１２から素材を取得し、圧縮されたコンテンツを提供できる形式に復号する。素材が、オーバーヘッド型モニタ１２４上で、又は、全ての乗客によって同時に視聴されることとなるビデオ告知において提供されることとなる場合には、素材は、典型的には、単一のプレーヤーによって復号でき、上記の背景技術の項目において説明されたアナログ技術を使用して全てのモニタに配信できる。素材が個人を基準として１人の乗客に提供されることとなる場合（例えば、ビデオオンデマンド）には、その乗客は専用のプレーヤー（例えば、ビデオモニタ１０８）を有し、そのプレーヤーは圧縮されたデジタルプログラムを取得し、その乗客のために、特にそれを復号できる。
【００２３】
[0039] ブロードキャストプログラムをサポートするために、ストリーミングソース１１２は、典型的には、１対多の関係に適するネットワークプロトコルを使用するＩＦＥシステム１１０のデジタルネットワークの全体に亘って、デジタルストリームを伝送することになる。当業者によって理解できるように、典型的には、ＴＣＰ／ＩＰ通信が１対１の通信のために使用できる。また、１対多のネットワークプロトコルは、通常、「マルチキャスト」と呼ばれ、実時間プロトコル（ＲＴＰ）等の固定されたレートのストリーミングプロトコルと組み合わせることができる。
【００２４】
[0040] 当業者によって更に理解できるように、ＩＰネットワーク上のマルチキャストは、典型的には、各マルチキャストプログラムに特定のマルチキャストＩＰアドレスを割り当てる。そして、ソース１１２は、ブロードキャストレイヤ２アドレス及び割り当てられたマルチキャストレイヤ３アドレスを有するネットワーク上にプログラムを（例えば、ＲＴＰを使用して）伝送する。ＩＦＥシステム１１０のネットワークは、このストリームを、ビデオプレーヤー１０８及びオーバーヘッド型モニタ１２４等の全てのネットワーク装置に対して利用可能できる。プレーヤー（例えば、ビデオプレーヤー１０８）は、所望のマルチキャストＩＰアドレスを特定するＩＧＭＰプロトコルを使用して、プログラムを「購読」することによって、このプログラムを提供できる。この処理により、ストリーミングソースが単一のデータストリームを伝送し、ネットワーク上の全ての所望のプレーヤーによってそれを受信させることが可能になる。
【００２５】
[0041] 図３に関連して以上に説明されたデータネットワークアーキテクチャの例は、ストリーミングソース１１２が、航空機１００−１又は１００−２内の全ての所望のビデオプレーヤー１０８及びオーバーヘッド型モニタ１２４に対して利用可能な、単一のパケット化されたビデオ／オーディオストリームを作成することを可能にする。この配置は、要求する乗客に対する共通のソースプログラムの個人向けの座席内での提供を可能にする。
【００２６】
[0042] 図４は、図３に例示されるＩＦＥシステム１１０の機能的な概観図であり、問題Ｐ１からＰ６として参照されうるデジタルシステムにおける同期の問題の６つの特定の原因を明らかにする。以下から理解できるように、ＩＦＥシステム１００において用いられるシステム及び方法は、複数のプレーヤーによるビデオ及びオーディオの同期乃至は実質的に同期した再生を達成するために、これらの６つの問題に対処する。
【００２７】
[0043] 問題Ｐ１−ソースに基づくジッタ
[0044] この例におけるＩＦＥシステム１１０が、パケット化されたデータのネットワークであるイーサネット（登録商標）を利用するため、ソース１１２はパケットでデータを伝送する。当然、ＩＦＥシステム１１０は、有線或いは無線のネットワーク、又は両方の組合せの任意の他の適切なタイプを包含できる。全体の平均のデータレートは、典型的には、素材の再生レートに合致するが、個別のパケットは、パケット間の不感時間を伴うより高い速度で転送される。ソース１１２が１つのストリームを作成しているだけの場合には、おそらくパケットはまさに通常のレートで伝送されるだろう。しかし、図５のタイミング図５００に示されるように、ソース１１２が複数の機能を実行している場合には、全体のデータレートが正確であることが可能であるが、パケット間の不感時間がパケットによって変化する場合がある。更に、ソース１１２が実際に複数のストリームを異なるデータレートで作成している場合には、パケットからパケットへの転送レートに重大な変動性が存在する可能性がある。
【００２８】
[0045] 問題Ｐ２−負荷に基づくジッタ
[0046] 全てのソース１１２が所望のデータレートに対して、まさに正確な時間でそれらのパケットを作成したとしても、ただ１つのパケットが、任意の時間に任意のネットワークインターフェース上に存在する場合があることによって、ネットワーク上の一時的な時間の遅延、及びしたがってジッタが起こる可能性がある。完全なタイミングでのネットワークスイッチ１１６（図３を参照）への３つの入力（入力１、入力２及び入力３）が、ジッタとして言及される相当な並び替え及びタイミングの変動を伴うネットワークスイッチ１１６からの出力を作成する可能性がある様子の一例を図６が示す。タイミング図６００に示されるように、パケットが狂った順序で出力されることになる場合、特定のパケットの出力は、ある時点まで遅延するだろう。この例において、入力３からのパケットは結局、スイッチ１１６から狂った順序で出力され、それによって入力１及び２からのパケットの前に出力されるだろう。
【００２９】
[0047] 問題Ｐ３−不均一なネットワーク遅延
[0048] 当業者によって理解できるように、ＩＦＥシステム１１０において利用されるようなスイッチ機能付きのイーサネット（登録商標）システムにおいて、各イーサネット（登録商標）スイッチは１５００＋バイトの最大転送単位（ＭＴＵ）の全体を受信し、ＭＴＵを適切な出力ポートに転送する前にＭＴＵの整合性を検証する。したがって、ルーティング決定をするために、どのようなオーバーヘッド時間がスイッチによって使用されても、ＭＴＵプラスを伝送するために必要な時間と等しいか、又は、ほぼ等しいネットワークリンクからネットワークリンクへの遅延が存在する。１００ＢａｓｅＴネットワークでは、各ＭＴＵは約１２５マイクロ秒（μｓ）の転送時間が掛かる。単一のマルチキャストパケットが図３及び図４に例示されるネットワークにおいてソース１１２から伝送される場合には、メッセージ開始からメッセージ受信までの時間は、パケットが１つのネットワークスイッチ１１６を通って、次に１つの領域スイッチ１１８を通って、そして１つのＳＥＢ１２０を通って移動する場合の３×１２５μｓから、パケットが１つのネットワークスイッチ１１６を通って、次に１つの領域スイッチ１１８を通って、そして１０個のＳＥＢ１２０を通って移動する場合の１２×１２５μｓに変化するだろう。したがって、（内部スイッチ決定時間を含まない）最小で、パケットを受信する幾つかの座席１０２とパケットを受信する他の座席１０２との間には少なくとも約１ｍｓの差異が存在するだろう。より大きいネットワークにおいて、このネットワークトポロジ依存の遅延が一層悪化する可能性がある。
【００３０】
[0049] 問題Ｐ４−クロックドリフト
[0050] 当業者によって理解できるように、ソース１１２は、そのローカルクロック発振器に基づくレートでデータを伝送するだろう。ビデオプレーヤー１０８等のプレーヤーは、そのローカルクロック発振器に基づいて、それが受信するデータを再生するだろう。これら２つの局所的なローカル発振器の間の合致は完全ではない。加えて、同じデータストリームを受信する２つの異なるプレーヤーのローカルクロック発振器も異なるだろう。良好な品質のクリスタル発振器における差異は、典型的には、（初期周波数偏差、経年及び温度効果を含み）約百万分の５０と評価される。したがって、正確に一緒に開始した２つのプレーヤーは、図７のタイミング図７００に例示されるように、次第にドリフトし離れるだろう。
【００３１】
[0051] このドリフトの効果を評価するために、２つのプレーヤー内のクロックが５０ｐｐｍの分だけ異なり、それらが１．５Ｍｂｐｓ（典型的なＭＰＥＧ−１素材）で素材を再生している場合には、それらの実際のデータ消費レートは毎秒７５ビットの分だけ異なることとなる。一方のプレーヤーが他方のものより毎秒７５ビット多く消費しているため、そのプログラムにおける位置が他方のものに対してこの量の分だけ進むことになる。このドリフトのために、１つのビデオフレームすなわち３３ｍｓの等量まで蓄積するのに約６６０秒すなわち約１１分掛かることとなる。短いビデオプログラムには、この現象はそれ程重要ではない。しかし、２時間の映画の期間に亘っては、ドリフトは１１個のビデオフレームすなわち３６０ｍｓまで蓄積し、それは非常に顕著な差異である。
【００３２】
[0052] 問題Ｐ５−ネットワークエラー
[0053] ネットワークエラーは、同期エラーの最も重大な原因の１つとなりうる。単一のイーサネット（登録商標）データリンクは、典型的には、１０８回に１回と１０９回に１回との間のエラーレートを有すると評価される。追加的なエラーの原因は、過剰な割り込み待ち時間、バッファオーバーフロー等のような、スイッチバッファオーバーフロー及びネットワークインターフェースの誤作動を含む。また、ＶＯＤ映画を再生するために要求されるデータの量は、典型的には、エラー耐性が関連してくる程に大きなものである。
【００３３】
[0054] 例えば、１つの２時間の映画が、３．５Ｍｂｐｓ ＭＰＥＧ−２で符号化でき、それによって、サイズにおいて約２．５×１０１０ビット（例えば、３．１５ギガバイト）になることとなる。この映画が直接接続されたプレーヤーで再生される場合には、典型的には、（１×１０９ビット／エラーのレートを想定して）２時間の映画の間に約２５．２回のエラーが予測されることとなる。しかし、ＩＦＥシステム１１０において、プレーヤー（例えば、ビデオプレーヤー１０８）はサーバソース１１２に直接取り付けられない。したがって、ソース１１２からビデオプレーヤー１０８への途中で、データは、典型的には、１×１０９ビット／エラーの想定されるエラーレートを各々が有する平均６つの独立するイーサネット（登録商標）通信リンク（例えば、ＤＳＵ−ＥＳＵ、ＥＳＵ−ＡＤＢ、ＡＤＢ−ＳＥＢ１、ＳＥＢ１−ＳＥＢ２、ＳＥＢ２−ＳＥＢ３、ＳＥＢ３−プレーヤー）を移動する。したがって、各ビデオプレーヤー１０８は、２時間の映画に亘って約１５１回のエラーを経験することを予測するべきである。
【００３４】
[0055] また、個別のプレーヤー（例えば、ビデオプレーヤー１０８）は、特に、同じプログラムが全てのプレーヤーに配信され、同期が要求される（例えば、オーバーヘッド型ビデオの用途において）ブロードキャスト／マルチキャストの状況では、ネットワークエラーに対して相当な耐性があるべきである。２５個のオーバーヘッド型モニタ１２４を有する３００席の航空機に対しては、システム１１０全体が約４９，１４０回のエラーを経験するだろう。加えて、システムエラーの効果は、どこにエラーが発生するかに非常に依存している。例えば、１つのエラーがＳＥＢ１２０からビデオプレーヤー１０８へのリンク上で発生する場合には、ただ１つの座席１０２が影響される。しかし、エラーが２つのＳＥＢ１２０の間のリンク上で発生する場合には、影響されるリンクからトポロジ的に先にある全てのビデオプレーヤー１０８がエラーを経験するだろう。
【００３５】
[0056] 当業者によって更に理解できるように、システム１１０が、ＲＴＰのようなストリーミングプロトコルを使用する場合、ストリームは分割されて、サイズが典型的には６４キロバイト未満であるＲＴＰブロックになり、そのブロックはＵＤＰプロトコルによって分割されて、ペイロードのサイズが典型的には１，５００バイト以下のＭＴＵになる。エラーが発生する場合、ブロック全体が破棄される。エラーが不定な時点で発生するため、エラーがビデオデータ、オーディオデータ又は両方の欠如に影響する場合がある。ＭＰＥＧプレーヤーは、データ内の混乱が発生したことを認識し、適切な復号が継続できる点をスキャンする、ある程度の耐性がある。しかし、典型的には、図８のタイミング図８００に例示されるように、これはオーディオ及びビデオの再生が同期から外れる原因となる。
【００３６】
[0057] 更に、ＭＰＥＧの符号化は、ストリームのビデオ及びオーディオ部分内に配置される時間タグを設ける。この時間情報は、図３に示されているようなデコーダ１２６に、オーディオ及びビデオが同期した状態を保っているかどうかを判定するのを許可することを意図する。オーディオ及びビデオが同期から外れていると判定される場合には、デコーダ１２６は、それらを同期した状態に戻すことを実現する１組のオペレーションを実行できる。当業者によって理解できるように、デコーダ１２６は復号処理の開始に先立ってデータをバッファに保留する。したがって、オーディオ及びビデオが同期から外れる場合の最も一般的な対応策は、デコーダ１２６が、図９のタイミング図９００に例示されるように、オーディオ及びビデオが同期した状態に戻るまでデータを破棄することである。これを行うことによって、プログラム全体の再生が、元のソース１１２、及び、相互に同期した状態で同じプログラムを提供しようとする他のプレーヤーに対して、時間的に進む。
【００３７】
[0058] 問題Ｐ６−デコーダ間のバッファリング差異
[0059] 当業者は、エラー、ジッタ及びクロックドリフトが任意のデジタル配信及び復号システムの基本的な特徴であることを認識する。したがって、データの到着から再生処理を隔離するために、デコーダ１２６が、以下に更に詳細に議論するようなＦＩＦＯとして機能する十分なバッファメモリを備えることは一般的である。大半のデジタルデコーダは、典型的には、再生が開始する前にデータの１／２秒と１秒との間を格納し、それはデジタルセットトップボックスがチャンネルを変えるために１から２秒と同程度の長さが掛かる主な理由である。再生を開始する前にこれ程の量のデータをＦＩＦＯに格納することによって、デコーダ１２６はパケットの欠如、データの到着の遅延、及び使用者に実質的に明白なクロックドリフトを作ることができる。
【００３８】
[0060] その性質そのものによって、このようにＦＩＦＯを使用することは、プレーヤー（例えば、ビデオプレーヤー１０８）が１／２から１秒と同程度の間、データの到着との同期から外れること（例えば、予備格納）を可能にすることを意図し、それは、典型的には、比較的孤立した環境における個別のプレーヤーにとって問題ではない。しかし、以上に議論されるように、２つの別の再生が同期した状態を保つことを意図している場合、問題となり得る。このバッファリングのために、典型的なデコーダ１２６は、相互に同期から外れるように構成される。また、各デコーダは、それ自体の「再生開始」を決定し、それによって、２つの異なるデコーダ（例えば、組み合わされたオーディオ／ビデオエンコーダ及びオーディオエンコーダ）は正確に同じ時間に再生を始めることは考えられない。
【００３９】
[0061] 以上から理解できるように、多数の独立した（オーバーヘッド型ビデオのオーバーヘッド部分については）ビデオプレーヤー、（座席内蔵型ビデオについては）ビデオ／オーディオプレーヤー、及び（オーバーヘッド型ビデオの座席に内蔵された部分については）オーディオプレーヤー間の同期を維持するための本発明の一実施形態は、デコーダ１２６内のフィーチャを利用でき、それによって、それは、デコーダ１２６が相互に同期した状態を十分に保つことを可能にする。ＭＰＥＧ２トランスポートストリームを復号するためのＭＰＥＧデコーダに基づくＩＰネットワークのアーキテクチャの一例が図１０に例示される。多くのこれらの機能は、シリコン又はソフトウェアのアルゴリズムに一体化されることが多い。
【００４０】
[0062] エンコーダ１２６は、復号されることとなる当該マルチキャストビデオストリーム（ＩＰネットワークストリーム）と関連付けられたＩＰアドレスを有するＲＴＰパケットを通過させるネットワークインターフェース２００を含む。ＲＴＰパケットは検証され、先入れ先出し（ＦＩＦＯ）メモリとして機能する中間メモリ２０２内に配置される。不完全なパケット及び特定の狂った順序のパケットは、ネットワークエラーの結果であり、破棄される。図示されるように、ネットワークインターフェース２００は、ローカルネットワークの時間スタンプ２０４を提供することができる。ＲＴＰパケット時間及び／又はＭＰＥＧ−２トランスポートストリームのシステム時間スタンプは、入ってくるデータストリームに対して、相対的な時間を確立するため使用できる。
【００４１】
[0063] トランスポートストリームのデマルチプレクサ２０６は、多重化されたＭＰＥＧ−２トランスポートストリームをその各々のオーディオ、ビデオ及び補助のデータストリームに分離し、ストリームの各タイプはプログラム識別子（ＰＩＤ）によって識別される。データの各タイプは、ＦＩＦＯメモリとして機能するビデオバッファ２０８又はオーディオバッファ２１０等の中間メモリ内に配置される。
【００４２】
[0064] ビデオデコーダ２１２は、ビデオバッファ２０８からビデオデータを取得することにより、圧縮されたビデオデータを個別のビデオフレームに変換し、識別されるビデオ圧縮規格に従って、適切な解像度及びビデオフレームレートで完結したビデオフレームを生成する。完結したビデオフレームはビデオフレームバッファ２１４内に格納される。ビデオバッファ２１４内のビデオデータは、構築されることとなるビデオ画像に対応しているプログラムの相対的な時間スタンプ２１６を含む。このビデオ時間は更新でき、システム１１０による使用のために利用可能にできる。
【００４３】
[0065] オーディオデコーダ２１８は、オーディオバッファ２１０からデータを取得することにより、圧縮されたオーディオデータをＰＣＭデジタルデータストリームに変換し、識別されるオーディオ圧縮規格に従って、適切なサンプルレートで完結したオーディオサンプルを生成する。完結したオーディオサンプルはオーディオ「フレーム」バッファ２２０内に格納される。オーディオバッファ２２０内のオーディオデータは、提供されることとなるオーディオに対応しているプログラムの相対的な時間スタンプ２２２を含む。このオーディオ時間も更新でき、システム１１０による使用のために利用可能にできる。
【００４４】
[0066] ビデオドライバ２２４がビデオフレームバッファ２１４からデータを引き出し、適切な解像度及びフレームレートでビデオアウトプットを作成する。ビデオアウトプットはビデオ再生クロックによってドライブされる。同様に、オーディオドライバ２２６がオーディオバッファ２２０からオーディオサンプルを引き出し、それらをデジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）に配置して所望のオーディオ信号を生成する。サンプルがＤ／Ａ変換器に提供されるレートは、オーディオ再生クロックによって駆動される。
【００４５】
[0067] 当業者によって理解できるように、デコーダ１２６は、以上に説明されたデコーダ１２６の構成要素のオペレーションを制御するように作動する制御装置２２８を更に包含又は関連付けできる。
【００４６】
[0068] 本発明の一実施形態によると、ソース１１２（図３及び図４を参照）が、コンテンツに一致するレートでデータネットワーク内にＲＴＰデータストリームを挿入するだろう。それによって、コンテンツが、２つの１２８Ｋｂｐｓのオーディオと共に多重化された１．５Ｍｂｐｓのビデオである場合には、ソース１１２の平均アウトプットレートは１．７６Ｍｂｐｓになることとなる。使用される多重化する技術は、ビデオ及び各オーディオストリームの両方に独立した時間情報を提供するＭＰＥＧ−２トランスポートである。ＲＴＰデータストリームも、ソースによって確立されるブロック時間パラメータを有する。
【００４７】
[0069] ＲＴＰパケットがスイッチ機能付きのイーサネット（登録商標）ネットワークを通過してルーティングされると、各再生装置（例えば、ビデオプレーヤー１０８又はオーバーヘッド型モニタ１２４）がそれらを受信する。ソース１１２は、再生システムのマスタータイミングの構成要素を示すことを意図する。デコーダ１２６は、ＩＦＥシステム１１０のネットワーク上に伝送されるソースデータとビデオ又はオーディオの提供との間の固定された遅延を維持する再生を提供する。全てのビデオ及びオーディオプレーヤー間の同期をソース１１２の６６ｍｓ内に維持することが望ましい。
【００４８】
[0070] 図１１は、以下に更に詳細に議論されるような本発明の一実施形態により、Ａ１からＡ５までの処理が実行されるデコーダ１２６における配置の一例の表示を伴って、図１０に示されるデコーダのアーキテクチャの一例を例示する。これらの処理の全ては、例えば、デコーダ１２６内の構成要素に沿って、制御装置２２８によって実行できる。
【００４９】
[0071] 処理Ａ１は、ネットワークの伝搬遅延を無視して、プログラムのマスタークロックの局所的バージョンを、＋／−１０ｍｓ又は約＋／−１０ｍｓの精度に維持するように実行される。これは、変化するシステム遅延（ジッタ）を伴って到着するデータから、共通のシステム全体に亘る、プログラムのマスタークロックを提供する。プログラムのマスタークロックはプログラムに特有で、ＭＰＥＧコンテンツ自体から導出される。したがって、プログラムストリームが変更される場合、新しいプログラムに特有のマスタークロックが確立される。
【００５０】
[0072] ＭＰＥＧ−２トランスポートストリームは幾つかの異なるクロックを含む。この説明の目的のために、プログラムクロックリファレンス（ＰＣＲ）は、そこからプログラムのマスタークロックが導出されることになるデータ要素として使用される。ＰＣＲは、間隙的な１８８バイトのトランスポートストリームパケット内に提供される３３−ビットの数字であり、ＰＣＲを含むパケット間には、典型的には、７００ｍｓ以上が存在できる。
【００５１】
[0073] ＰＣＲを伴うパケットの到着はプレーヤーのプログラムのマスタークロックを初期化し、調整するために使用される。ポアソン分布である遅延を伴ってパケットがネットワークから到着し、その最小時間はネットワークトポロジ及びパケットが通過するスイッチの数に関連した固定値であろうことが予想される。マスタークロック導出アルゴリズムは、ＰＣＲの最初の到着時間（詳細には平均到着時間ではない）に固定された状態を保つクロックを確立することとなる。
【００５２】
[0074] 図１２は、パケットの到着の予想される分布の一例を示すグラフ１２００であり、平均の到着ではなく最初の到着に固定するための基礎となる。以上に議論されるように、ソース１１２からのパケットは、ソースジッタ（問題Ｐ１）、負荷に基づくジッタ（問題Ｐ２）、及びネットワークトポロジの遅延（問題Ｐ３）に関連付けられた遅延を経験する場合がある。ネットワークトポロジの遅延（Ｐ３）はソース装置とプレーヤーとの間のスイッチの数に基づく固定値である。ネットワークトポロジの遅延についての値は、様々なディスプレイの間で変化するが、航空機内のネットワークトポロジの遅延の典型的な変動は、重大であるとは見なされない約１ｍｓの変動を有するだろう。
【００５３】
[0075] ソース及び負荷に基づくジッタによって生じる変動／ジッタは、本質的に概ね統計学的であろう。所定の負荷での到着の分布は最小時間（零の統計学的遅延）に関してポアソン分布に従うことが予測されることとなる。所定の負荷での最小時間及び平均遅延の両方は固定値である。しかし、ＩＦＥシステム１１０は、典型的には、固定された負荷を有さず、広範に変化する負荷を有する。負荷におけるこの変動は、平均遅延時間における重大な変動の原因となるだろうが、最小遅延には概ね影響しない。全てのリンクが１００ＢａｓｅＴであり、座席の列が１０深層までデイジーチェーン接続される場合には、パケットが通過する約１３個のイーサネット（登録商標）スイッチが存在する。スイッチにおいて最大のバッファが１２８までバックアップする場合には、約１．５ｍｓの最小遅延（１３パケットの転送時間）、及び約１８ｍｓの最大遅延（１４１パケットの転送時間）が取得される。
【００５４】
[0076] 図１３のフローチャートに示されるように、マスタークロックの処理は、その周波数が実時間よりも僅かに遅い（約２００ｐｐｍ）自走プレーヤーローカルクロックを確立する。ステップ１３００での第１のＰＣＲの到着は、ステップ１３１０におけるプレーヤーローカルクロックを初期化し、その再生を開始するために使用される。次のＰＣＲがステップ１３２０で到着する場合、それは自由作動するプレーヤーローカルクロックの値と比較される。自走ローカルクロックの値が、ステップ１３３０においてＰＴＳに満たない（より早い）と判定される場合には、ステップ１３４０において、自走クロックは調整されない（パケットは遅延されている）。しかし、自走ローカルクロックの値がＰＴＳより大きい（より遅い）場合には、ステップ１３５０において、自走クロックがＰＴＳと合致又は実質的に合致するように調整される（自走クロックが遅くなる）。
【００５５】
[0077] 図１４のフローチャートに示されるように、処理Ａ２が、ステップ１４００において、オーディオ及びビデオ再生時間をネットワークの時間と比較し、ステップ１４１０において、再生とネットワークのマスター時間との間の固定された遅延を維持する調整を開始するように実行される。様々なジッタソースに適応し、再生装置でのデータのアンダーランを防止するために、再生が開始する前に特定の量のデータが格納される。これは、データの実際の到着とデータの再生との間の遅延を結果的にもたらす。全ての再生装置の間の同期を維持するために、ステップ１４２０においてシステム全体に亘る遅延が確立され、ステップ１４３０において、再生装置は、この固定された遅延を加えたマスタークロックに同期する。この遅延についての最小値は、システム全体を通る遅延に幾らかのマージンを加えて組み合わされた最悪のケースである。５００ｍｓの値は安全な値である場合が多い。
【００５６】
[0078] 処理Ａ３は、ビデオの提供を＋／−１つのビデオフレーム（例えば、３３ｍｓ）の分だけ移動するように実行される。当技術分野で理解できるように、ビデオプレーヤー１０８は、提供される実際のビデオフレームに関連付けられた（ＭＰＥＧ材料それ自体から抽出された）ＰＣＲのような時間を提供し、ビデオフレームを繰り返す（３３ｍｓのインクリメントの間のフリーズ）能力をサポートし、ビデオフレームを省略する（３３ｍｓのインクリメント前にジャンプ）能力をサポートする調整のフィーチャを有する。加えて、ビデオプレーヤー１０８は、再生の開始、再生のポーズ及び再生の停止を実行し、残っているデータを消去する。
【００５７】
[0079] 幾つかのＭＰＥＧデコーダ（例えば、ＩＢＭのセットトップのデコーダ）は、提供される実際の画像の時間を示すこととなるビデオのプレゼンテーションタイムスタンプ（ＰＴＳ）として参照されるパラメータを提供する。このパラメータは比較アルゴリズムにおける使用のために、高い信頼性でアクセス可能である。
【００５８】
[0080] 図１５のフローチャートに示されるように、ビデオは、ステップ１５００において、導出されたプログラムのマスタークロックに対して固定された遅延を伴って提供されることとなる。ビデオプレーヤー１０８は、提供されているビデオフレームに関連付けられたクロックを提供する。これは、提供されているビデオフレームが、固定された遅延を加えたマスタークロックの＋／−６６ｍｓ（２ビデオフレーム）内であることを保証する。ビデオフレームに関連付けられた時間が、ステップ１５１０においてマスタークロックからｔｅｒｒｍｓを超えて異なっていると判定される場合には、システム１１０が完全に同期を喪失していると想定される。システム１１０が完全に同期を喪失している場合には、ステップ１５２０において、オーディオ及びビデオは両方が消去（破棄）され、再生が再度開始され、入ってくるストリームに再度同期される。
【００５９】
[0081] ステップ１５３０において、提供されているビデオフレームに関連付けられた時間がマスタークロックからｔｅｒｒｍｓを超えずに異なっていて、時間がｔｃｏｒｒｍｓを超える（しかし、ｔｅｒｒを超えない）分だけ合計より大きいと判定される場合には、ステップ１５４０において、ビデオプレーヤー１０８はビデオフレームを繰り返すように要求される。ｔｃｏｒｒについての典型的な値は約４５ｍｓであり、ｔｅｒｒは約２００ｍｓであることとなるが、任意の適切な値であってよい。ステップ１５５０において、提供されているビデオフレームに関連付けられた時間がｔｃｏｒｒｍｓを超える（しかし、ｔｅｒｒを超えない）分だけ合計より小さいと判定される場合には、ステップ１５６０において、ビデオプレーヤー１０８はビデオフレームを省略するように要求される。
【００６０】
[0082] 処理Ｐ４は、オーディオの提供を＋／−３３ｍｓ変移するように実行される。ビデオプレーヤーは、典型的には、提供されている実際のオーディオに関連付けられた（ＭＰＥＧデータそれ自体から抽出された）ＰＣＲのような時間を提供し、無音を（３３ｍｓのインクリメントの間）挿入する能力をサポートし、省略して（例えば、約３３ｍｓのインクリメント）先に進む能力をサポートする。加えて、オーディオプレーヤーは、再生の開始、再生のポーズ、再生の停止を実行し、残っているデータを消去できる。
【００６１】
[0083] 幾つかのＭＰＥＧデコーダ（例えば、ＩＢＭのセットトップ）は、提供されている実際の音響信号の時間を示すこととなるオーディオのプレゼンテーションタイムスタンプ（ＰＴＳ）と称され、比較アルゴリズムにおいて使用されるパラメータを提供する。
【００６２】
[0084] 図１６のフローチャートに示されるように、ステップ１６００において、オーディオは、導出されたプログラムのマスタークロックに対してビデオと同じ又は実質的に同じ固定遅延を伴って提供されることとなる。オーディオプレーヤーは、提供されているオーディオに関連付けられたクロックを提供して、提供されているオーディオが、固定された遅延を加えたマスタークロックの＋／−６６ｍｓ（２ビデオフレーム）内であることを保証する。オーディオに関連付けられた時間が、ステップ１６１０においてマスタークロックからｔｅｒｒｍｓを超えて異なっていると判定される場合には、システムが完全に同期を喪失していると想定される。システム１１０が完全に同期を喪失している場合には、ステップ１６２０において、オーディオ及びビデオは両方が消去（破棄）され、再生がリスタートされ、入ってくるストリームに再度同期される。
【００６３】
[0085] ステップ１６３０において、提供されているビデオフレームに関連付けられた時間がマスタークロックからｔｅｒｒｍｓを超えずに異なっていて、ｔｃｏｒｒｍｓを超える（しかし、ｔｅｒｒを超えない）分だけ合計より大きくないと判定される場合には、ステップ１６４０において、オーディオプレーヤーは約３３ｍｓの無音を挿入するように要求される。ｔｃｏｒｒについての典型的な値は約４５ｍｓであり、ｔｅｒｒは約２００ｍｓであることとなるが、任意の適切な値であってよい。ステップ１６５０において、提供されているオーディオに関連付けられた時間がｔｃｏｒｒｍｓを超える（しかし、ｔｅｒｒを超えない）分だけ合計より小さいと判定される場合には、ステップ１６６０において、オーディオプレーヤーは約３３ｍｓのオーディオを省略するように要求される。
【００６４】
[0086] 図１７のフローチャートに示されるように、処理Ａ５は僅かな量（約１００ｐｐｍ）の分だけオーディオ及び／又はビデオクロックを速めるか、又は、遅くするように実行される。ステップ１７００において判定されるように、再生クロックの周波数は１００ｐｐｍを超えない分だけソースクロックから異なるべきである。再生クロックの周波数が、ソースクロックのそれとほぼ等しい場合には、ステップ１７１０において、再生クロックは調整されない。しかし、そうでない場合には、ステップ１７２０において、再生クロックは１００ｐｐｍずつ速度を速くするか、又は、遅くする（３つのセッティング：１００ｐｐｍ遅く、公称値、１００ｐｐｍ速く）ように調整ができる。
【００６５】
[0087] 他の技術が、提供されているオーディオ及びビデオ信号に関連付けられた実際の時間を割り出すために使用できる。オーディオを適切な時間の量の分だけ進めるか、又は、後退させ、ビデオを適切な時間の量の分だけ進めるか、又は、後退させる代替的方法が存在できる。特定のビデオプログラムを再生する全ての装置に亘って、一桁台の数ミリ秒内の正確さであるシステム全体に亘るクロックを確立する代替の方法も存在できる。
【００６６】
[0088] 以上の詳細では、本発明の幾つかの例示的実施形態が説明されただけであるが、当業者は、本発明の新規な教示及び利点から実質的に逸脱することなく、例示した実施形態において多くの変更が可能であることを容易に理解できるだろう。例えば、処理において示されるステップの順番及び機能性が、本発明の精神から逸脱することなく、幾つかの点で変更できる。したがって、全てのこのような変更は、以下の特許請求の範囲に定義される本発明の範囲内に含まれることを意図している。
【技術分野】
【０００１】
[0001] 本発明は、多数の個別のビデオモニタ及びスピーカにビデオプログラム及び関連付けられたオーディオを、同期された様式で提供できる、航空機等の乗り物内のデジタルインフライトエンターテイメント（ＩＦＥ）システムを提供するためのシステム及び方法に関する。更に詳細には、本発明は、ＩＦＥシステムにおける多数のビデオ及びオーディオの再生装置に亘ってビデオプログラム及び関連付けられたオーディオの同期された再生を達成するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002] 一般に、ＩＦＥシステムは、ブロードキャストビデオ素材を配信するためにアナログ配信技術を使用し、オーディオ素材に対してアナログ又はパルス符号変調（ＰＣＭ）デジタルのいずれかを使用している。典型的には、ビデオプログラムは、単一のソースを源としてＲＦ変調又はベースバンド分配技術を通して航空機全体に亘って配信される。ビデオプログラムがアナログ信号として配信される場合、ソースからビデオプレーヤー又はオーバーヘッド型モニタ等の提供装置までの遅延は、非常に小さく、通常は数マイクロ秒内である。加えて、アナログビデオは、基本的にそれが表示装置によって受信されると提供される。したがって、ベースバンド又はＲＦ変調の信号が全てのビデオプレーヤー及びオーバーヘッド型モニタに配信される場合には、これらの提供装置は、典型的には、数マイクロ秒内で同期される。
【０００３】
[0003] ＰＣＭデジタル配信を使用するＩＦＥシステムにおいて、オーディオ素材はデジタル配信システムに一致するレートでサンプルされる。オーディオの各サンプルは専用のデジタル配信システムを介して伝送される。多くのシステムは、複数のオーディオプログラムを組み合わせて、多重化されたデジタルデータストリームとするための時分割多重（ＴＤＭ）方式を使用する。オーディオプレーヤーが、使用される（１つ又は複数の）時間スロットを識別し、所望の（１つ又は複数の）時間スロットからサンプルを抽出し、サンプルを変換してアナログ信号に戻す。オーディオ信号をサンプル毎に伝送すること、及び、この目的のための専用の配信ネットワークを使用することによって、オーディオがそのソースから約１サンプル時間遅延して提供される。
【０００４】
[0004] 典型的には、現在のシステムは、多数の視聴者に同時に提供されるプログラムのために、ベースバンド又はＲＦ変調のビデオ配信のいずれかを使用する。提供装置においてほとんど処理が行われず、情報は基本的に実時間で配信されるので、これらの配信及び提供技術は、マイクロ秒内に同期されるビデオ及びオーディオを提供できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
[0005] デジタルコンテンツによって、ビデオ及びオーディオは、基本的に符号化されずに伝送できる。しかし、１つのビデオプログラムのみで８０Ｍｂｐｓ超を要求し、１つのステレオオーディオプログラムが約１．２Ｍｂｐｓを要求することとなる。この極めて高いデータレートの要求がこのような配信技術を非現実的にする。
【０００６】
[0006] 航空機内で現在使用されるベースバンド又はＲＦ変調の処理は、同期の維持においてある程度効果的であるが、提供されているビデオ画像の品質を厳しく制限する。当業者によって理解できるように、ベースバンド又はＲＦ変調のシステムは、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ又はＮＴＳＣ等のアナログビデオ規格を利用し、これらの規格はビデオ解像度を大いに制限する。加えて、これらの規格は、全てのデジタルエンターテイメントネットワークを提供するために所望されるものとは矛盾するアナログ信号配信を要求する。航空機のＩＦＥシステムにおいて、個別のサービスのためのデジタルオーディオ／ビデオ配信とは別のアナログビデオ／オーディオ配信をサポートするための、別のアナログ配線、増幅器及び他の構成要素の包含は非常に望ましくない。
【０００７】
[0007] 要求されるコネクタの数を最小化するために、付加される配線をデジタル配線と束にすることができ、追加の機能をサポートする費用及び重量を最小化するために、分離器及び増幅器を組み合わせて他の箱の中に入れることができる。しかし、このようにして費用、重量、電力及び場所への影響が最小化できるとしても、デジタル及びアナログビデオ／オーディオ配信の両方の包含は、システムの費用、重量及び電力を増加する。加えて、デジタル配信システムによって提供されるビデオサービスと比較すると、アナログ配信システムによって提供されるビデオサービスとの間には明らかな視覚的差異が存在する。
【０００８】
[0008] オーディオ及びビデオ信号を同期するための技術の一例は、米国特許第６，１２２，６６８号において説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
[0009] 本発明の特定の目的、利点及び新規なフィーチャは、添付の図面を併せて読む場合、以下の詳細な説明からより容易に理解されるだろう。
【００１０】
【図１Ａ】[0010] 本発明の一実施形態が利用されている商業用航空機のための座席配置の例を例示する図である。
【図１Ｂ】[0010] 本発明の一実施形態が利用されている商業用航空機のための座席配置の例を例示する図である。
【図２】[0011] 図１Ａ及び図１Ｂに示されているような商業用航空機のための座席内蔵型ビデオプレーヤー配置の一例である。
【図３】[0012] 図１Ａ及び図１Ｂに示されているような航空機内で利用され、本発明の一実施形態を利用するＩＦＥシステムの一例を例示する概念的ブロック図である。
【図４】[0013] 図３に示されるＩＦＥシステムの構成要素に関連するオペレーションを例示する概念的ブロック図である。
【図５】[0014] 図３に示されているようなシステムにおけるソースジッタの効果の一例を例示するタイミング図である。
【図６】[0015] 図３に示されているようなシステムにおいて利用されるネットワークスイッチの一例を例示するブロック図、及び、図３に示されているようなシステムにおける、負荷に基づくジッタの効果の一例を例示するタイミング図である。
【図７】[0016] 図３に示されているようなシステムにおけるクロックドリフトの効果の一例を例示するタイミング図である。
【図８】[0017] 図３に示されているようなシステムにおけるネットワークエラーの効果の一例を例示するタイミング図である。
【図９】[0018] 図３に示されているようなシステムにおいて実行される一例示的なデコーダの再同期を例示するタイミング図である。
【図１０】[0019] 図３に示されているようなシステムに利用されるデコーダの一例を例示する概念的ブロック図である。
【図１１】[0020] 本発明の一実施形態による図１０に示されているようなデコーダの構成要素に関連して実行されるオペレーションの一例を例示する概念的な図である。
【図１２】[0021] 図３に示されるシステムにおける提供装置での、そのシステム内の負荷に基づいたパケット到着時間の一例を例示するグラフである。
【図１３】[0022] 本発明の一実施形態による図１０に示されているようなデコーダにおけるローカルクロックの確立に関する、実行されるオペレーションの一例を例示するフローチャートである。
【図１４】[0023] 本発明の一実施形態による図１０に示されているようなデコーダにおける再生時間の調整に関する、実行されるオペレーションの一例を例示するフローチャートである。
【図１５】[0024] 本発明の一実施形態による図１０に示されるデコーダにおけるビデオ再生の調整に関する、実行されるオペレーションの一例を例示するフローチャートである。
【図１６】[0025] 本発明の一実施形態による図１０に示されているようなデコーダにおけるオーディオ再生の調整に関する、実行されるオペレーションの一例を例示するフローチャートである。
【図１７】[0026] 本発明の一実施形態による図１０に示されているようなデコーダにおけるオーディオ及び／又はビデオクロックの調整に関する、実行されるオペレーションの一例を例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
[0027] 以下に更に詳細に議論されるように、本発明の実施形態は、乗り物内のＩＦＥシステムにおける複数のビデオプレーヤー及び複数のオーディオヘッドセット等の複数の提供装置に、ビデオ及び関連付けられたオーディオを提供するためのシステム及び方法を提供する。この環境は、典型的には、飛行機、列車、バス、ボート、船又は他の複数の乗客用の乗り物であり、そこでは、複数のオーバーヘッド型ビデオモニタが、客席にあるオーディオジャックに差し込まれたヘッドセットを通して、オーバーヘッド型ビデオプログラムに関連付けられたオーディオを聞く複数の乗客によって視聴される。このような環境において、オーバーヘッド型ビデオモニタ上のビデオ画像及び乗客のヘッドセットへのオーディオの提供は、許容できる視聴経験を提供するために十分に同期されるべきである。したがって、本明細書に説明される本発明の実施形態によるシステム及び方法は、ＩＦＥシステムにおけるビデオ及びオーディオの復号並びに複数のディスプレイ及びヘッドセットへの提供を同期する。
【００１２】
[0028] 図１Ａ及び図１Ｂは航空機１００−１及び１００−２のための典型的な座席配置の例を例示する。図示されるように、航空機１００−１又は１００−２のためのＩＦＥシステムの環境は、並び及び列に編成された、密集して詰められた客席１０２−１又は１０２−２（１つ又は複数の座席１０２として言及される）の集まりを含む。座席は、典型的には、２つから４つの座席のグループに編成され、座席グループは航空機の前部から後部まで伸びる長い並びに配置される。短距離用航空機１００−１は、典型的には、出入りのための中央通路１０４−１を伴って座席グループの２つの並びを有する。長距離用航空機１００−２は、典型的には、出入りのための２つの通路１０４−２を伴って座席グループの３つの並びを有する。図２に示されるように、各客席１０２は、オーディオヘッドセットが差し込めるヘッドセットジャック１０６−１又は１０６−２（１つ又は複数のヘッドセットジャック１０６として言及される）を備える。
【００１３】
[0029] エンターテイメントオーディオは、典型的には、各乗客に各々のヘッドセットを介して提供される。エンターテイメントビデオは、典型的には、オーバーヘッド型ビデオモニタ１２４（図３を参照）を介してか、又は、座席内蔵型ビデオプレーヤー１０８−１又は１０８−２（図２を参照）を介するいずれかの２つの異なる方法で乗客に提供される。オーバーヘッド型ビデオの配置において、航空機１００−１又は１００−２は、そこにビデオプログラムが提供できる多くのオーバーヘッド型ビデオモニタ１２４が取り付けられている。オーバーヘッド型ビデオシステムは、航空機の客室の各大きな区画に単一のビデオプロジェクタを提供していたシステムから、天井又は荷物置き場から懸架される多数の個別のモニタを提供する現在のシステムに進化している。現在のシステムにおいて、各乗客は、彼の個人的な視聴に最も便利なオーバーヘッド型モニタを見ることを選択できる。
【００１４】
[0030] 座席内蔵型ビデオプレーヤー配置において、航空機１００−１又は１００−２は、図２に示されるように、各客席１０２に、（１つ又は複数のビデオプレーヤー１０８として言及される）個別のビデオプレーヤー１０８−１又は１０８−２を装備し、それは個別化されたエンターテイメントの経験を各乗客に提供する。ビデオ提供の両方のタイプを１機の航空機内に兼ね備えることは一般的であり、異なる乗客クラスへのサービスを区別すること（例えば、ファースト及びビジネスクラスには座席内蔵型ビデオで、エコノミークラスにはオーバーヘッド型ビデオ）も一般的である。図３に示され、以下に議論されるように、いずれの場合においても、オーバーヘッド型ビデオモニタ及び座席内蔵型ビデオプレーヤー１０８がＩＦＥシステム１１０と通信する。
【００１５】
[0031] 当業者によって理解できるように、ＭＰＥＧのような圧縮技術を使用するデジタルビデオ及びオーディオがＩＦＥシステム１１０に導入されている。当技術分野で更に理解されるように、ビデオ圧縮は、ビデオ（及び関連付けられたオーディオ）プログラムを再生するために要求されるデジタルデータの量を削減する処理である。生のサンプルされたビデオ（例えば、ビデオドメインにおけるＰＣＭオーディオの等価物）は、単一のビデオプログラムのために８０から１２０Ｍｂｐｓの間を要求することになる。ＭＰＥＧ等のビデオ圧縮は、このようなプログラムを１．５Ｍｂｐｓ以下程度の低いデータレートに削減するために、ビデオの非常に冗長な性質を活用する。ＭＰＥＧエンコーダは高いレートでサンプルを収集し、様々なアルゴリズムの使用を介して、低いレートのデータストリームを作成し、そこから、元の画像と同じものに全く一致する必要はないが、それに類似する再現物を伴って、デコーダによって元のビデオプログラムが再現できる。
【００１６】
[0032] この極めて効果的なデータ削減を実行する処理において、結果として得られるデータストリームは、元のプログラムの「フレーム毎の」特徴を有さない。デコーダによって実行される主要な動作の１つは、間隙的な画像を取り、情報を変換し（例えば、ＭＰＥＧ技術におけるＩ、Ｐ及びＢフレーム）、完結したプログラムビデオフレームを再構築することである。理解できるように、デコーダは復号処理を実行するのに時間が掛かり、元のフレームのタイミングがこの処理によって「再構築」される。それによって、一時的なバッファリング、格納、及び、復号アルゴリズムの実行の組合せは、複数のプレーヤーによる画像の実際の提供を僅かに異なるものにさせる傾向がある。
【００１７】
[0033] 以下に更に詳細に議論されるように、複数のオーバーヘッド型モニタ１２４を見ることのできる一乗客が、ビデオプログラムの異なる画像が複数のモニタ上に表示されているのを見ないように、デジタルＩＦＥシステム１１０全体は、概ね、多数のオーバーヘッド型モニタ１２４上に特定のビデオプログラムを提供し、それらのモニタ上に提供されるビデオ画像の間の同期を２つのビデオフレームすなわち（毎秒３０フレームと仮定すると）６６ｍｓ内に維持するべきである。
【００１８】
[0034] 加えて、デジタルＩＦＥシステム全体は、ビデオプログラムに関連付けられたオーディオを、ビデオプログラムと概ね同期した状態で乗客のヘッドセットに提供するべきである。ビデオとオーディオとの間の、２つのビデオフレーム（６６ｍｓ）を超える変動は、同期の損失（通常、「リップシンクロ」、すなわち、話者の唇とオーディオとの間の同期の欠如として言及される）として乗客に認識されるだろうことを経験が示す。このような同期に対する要件は、話している人物に限定されないが、オーディオ／ビデオ提供での人物の歩行、手の叩き、水の滴り又は多くの他の態様等のビデオサウンドトラックの他の態様に対して同様に適用できる。ビデオ及びオーディオの再生が、以上に議論されるように、６６ｍｓ又は約６６ｍｓ内に実質的に同期されるように、デジタルＩＦＥシステム１１０全体はまた、航空機内の全てのモニタ（オーバーヘッド型及び座席内蔵型）上に特定のビデオプログラムを提供し、以上に議論されるビデオ及びオーディオ／ビデオの同期を維持できるべきである。
【００１９】
[0035] 典型的なＩＦＥシステム１１０におけるデジタルネットワークの物理的アーキテクチャの一例が図３に更に例示される。基本的な構成要素は、ストリーミングソースとして言及できる１組のヘッドエンドソース１１２、１つ又は複数のネットワークスイッチ１１６及び複数の領域スイッチ１１８を包含できる配信ネットワーク１１４、ならびに、座席電子ボックス（ＳＥＢ）１２０及び傍受ユニット１２２等の座席の構成要素の列である。ストリーミングソース１１２は、（あらかじめロードされたＭＰＥＧデジタルコンテンツを有する）デジタルサーバ又は入力ビデオ及びオーディオをＭＰＥＧデータに変換できる実時間エンコーダであってよい。例えば、ネットワークスイッチ１１６は、レイヤ２又はレイヤ３イーサネット（登録商標）スイッチであってよく、任意のストリーミングソース１１２を航空機のＩＦＥシステム１１０の任意の構成要素に接続するように構成される。領域スイッチ１１８は、ネットワークスイッチ１１６を座席の複数の列に接続するために、航空機１００−１又は１００−２の各領域内に備えられる。この例において、各領域スイッチ１１８は３つの座席の列に接続するが、領域スイッチ１１８が接続する座席列の数は、所望により変化できる。
【００２０】
[0036] 以上に議論されるような各座席グループはＳＥＢ１２０が取り付けられ、ビデオプレーヤー１０８及びヘッドセットジャック１０６等の座席１０２の構成要素は、座席の列内に配置される多くのＳＥＢ１２０を通して領域スイッチ１１８から配線される。当業者によって理解できるように、ＳＥＢ１２０は、局所的に取り付けられたプレーヤー（デコーダ）に向けられたデータパケットを抽出し、必要によって座席列内の次のＳＥＢ１２０に他のパケットを通過させる。
【００２１】
[0037] 図３に更に示されるように、各オーバーヘッド型モニタ１２４は、典型的には、デコーダ１２６及びディスプレイ１２８を含むか、又は、それらに関連付けられる。オーバーヘッド型モニタ１２４は、この例示的な配置において、ＳＥＢ１２０と同一又は類似の機能を実行する１組の傍受ユニット（ＴＵ）１２２を通してＩＦＥシステム１１０に接続される。また図示されるように、各ヘッドセットジャック１６０及び座席内蔵型ビデオプレーヤー１０８は、以上に議論されるように、ＳＥＢ１２０に接続されるデコーダ１２６を含むか、又は、それに関連付けられる。
【００２２】
[0038] 多くのＩＦＥシステム１１０は、サーバ１１２に格納された複数のビデオプログラムを有する。再生が要求された場合、ビデオプレーヤー（例えば、ビデオプレーヤー１０８又はオーバーヘッド型モニタ１２４）がストリーミングソース（例えばサーバ）１１２から素材を取得し、圧縮されたコンテンツを提供できる形式に復号する。素材が、オーバーヘッド型モニタ１２４上で、又は、全ての乗客によって同時に視聴されることとなるビデオ告知において提供されることとなる場合には、素材は、典型的には、単一のプレーヤーによって復号でき、上記の背景技術の項目において説明されたアナログ技術を使用して全てのモニタに配信できる。素材が個人を基準として１人の乗客に提供されることとなる場合（例えば、ビデオオンデマンド）には、その乗客は専用のプレーヤー（例えば、ビデオモニタ１０８）を有し、そのプレーヤーは圧縮されたデジタルプログラムを取得し、その乗客のために、特にそれを復号できる。
【００２３】
[0039] ブロードキャストプログラムをサポートするために、ストリーミングソース１１２は、典型的には、１対多の関係に適するネットワークプロトコルを使用するＩＦＥシステム１１０のデジタルネットワークの全体に亘って、デジタルストリームを伝送することになる。当業者によって理解できるように、典型的には、ＴＣＰ／ＩＰ通信が１対１の通信のために使用できる。また、１対多のネットワークプロトコルは、通常、「マルチキャスト」と呼ばれ、実時間プロトコル（ＲＴＰ）等の固定されたレートのストリーミングプロトコルと組み合わせることができる。
【００２４】
[0040] 当業者によって更に理解できるように、ＩＰネットワーク上のマルチキャストは、典型的には、各マルチキャストプログラムに特定のマルチキャストＩＰアドレスを割り当てる。そして、ソース１１２は、ブロードキャストレイヤ２アドレス及び割り当てられたマルチキャストレイヤ３アドレスを有するネットワーク上にプログラムを（例えば、ＲＴＰを使用して）伝送する。ＩＦＥシステム１１０のネットワークは、このストリームを、ビデオプレーヤー１０８及びオーバーヘッド型モニタ１２４等の全てのネットワーク装置に対して利用可能できる。プレーヤー（例えば、ビデオプレーヤー１０８）は、所望のマルチキャストＩＰアドレスを特定するＩＧＭＰプロトコルを使用して、プログラムを「購読」することによって、このプログラムを提供できる。この処理により、ストリーミングソースが単一のデータストリームを伝送し、ネットワーク上の全ての所望のプレーヤーによってそれを受信させることが可能になる。
【００２５】
[0041] 図３に関連して以上に説明されたデータネットワークアーキテクチャの例は、ストリーミングソース１１２が、航空機１００−１又は１００−２内の全ての所望のビデオプレーヤー１０８及びオーバーヘッド型モニタ１２４に対して利用可能な、単一のパケット化されたビデオ／オーディオストリームを作成することを可能にする。この配置は、要求する乗客に対する共通のソースプログラムの個人向けの座席内での提供を可能にする。
【００２６】
[0042] 図４は、図３に例示されるＩＦＥシステム１１０の機能的な概観図であり、問題Ｐ１からＰ６として参照されうるデジタルシステムにおける同期の問題の６つの特定の原因を明らかにする。以下から理解できるように、ＩＦＥシステム１００において用いられるシステム及び方法は、複数のプレーヤーによるビデオ及びオーディオの同期乃至は実質的に同期した再生を達成するために、これらの６つの問題に対処する。
【００２７】
[0043] 問題Ｐ１−ソースに基づくジッタ
[0044] この例におけるＩＦＥシステム１１０が、パケット化されたデータのネットワークであるイーサネット（登録商標）を利用するため、ソース１１２はパケットでデータを伝送する。当然、ＩＦＥシステム１１０は、有線或いは無線のネットワーク、又は両方の組合せの任意の他の適切なタイプを包含できる。全体の平均のデータレートは、典型的には、素材の再生レートに合致するが、個別のパケットは、パケット間の不感時間を伴うより高い速度で転送される。ソース１１２が１つのストリームを作成しているだけの場合には、おそらくパケットはまさに通常のレートで伝送されるだろう。しかし、図５のタイミング図５００に示されるように、ソース１１２が複数の機能を実行している場合には、全体のデータレートが正確であることが可能であるが、パケット間の不感時間がパケットによって変化する場合がある。更に、ソース１１２が実際に複数のストリームを異なるデータレートで作成している場合には、パケットからパケットへの転送レートに重大な変動性が存在する可能性がある。
【００２８】
[0045] 問題Ｐ２−負荷に基づくジッタ
[0046] 全てのソース１１２が所望のデータレートに対して、まさに正確な時間でそれらのパケットを作成したとしても、ただ１つのパケットが、任意の時間に任意のネットワークインターフェース上に存在する場合があることによって、ネットワーク上の一時的な時間の遅延、及びしたがってジッタが起こる可能性がある。完全なタイミングでのネットワークスイッチ１１６（図３を参照）への３つの入力（入力１、入力２及び入力３）が、ジッタとして言及される相当な並び替え及びタイミングの変動を伴うネットワークスイッチ１１６からの出力を作成する可能性がある様子の一例を図６が示す。タイミング図６００に示されるように、パケットが狂った順序で出力されることになる場合、特定のパケットの出力は、ある時点まで遅延するだろう。この例において、入力３からのパケットは結局、スイッチ１１６から狂った順序で出力され、それによって入力１及び２からのパケットの前に出力されるだろう。
【００２９】
[0047] 問題Ｐ３−不均一なネットワーク遅延
[0048] 当業者によって理解できるように、ＩＦＥシステム１１０において利用されるようなスイッチ機能付きのイーサネット（登録商標）システムにおいて、各イーサネット（登録商標）スイッチは１５００＋バイトの最大転送単位（ＭＴＵ）の全体を受信し、ＭＴＵを適切な出力ポートに転送する前にＭＴＵの整合性を検証する。したがって、ルーティング決定をするために、どのようなオーバーヘッド時間がスイッチによって使用されても、ＭＴＵプラスを伝送するために必要な時間と等しいか、又は、ほぼ等しいネットワークリンクからネットワークリンクへの遅延が存在する。１００ＢａｓｅＴネットワークでは、各ＭＴＵは約１２５マイクロ秒（μｓ）の転送時間が掛かる。単一のマルチキャストパケットが図３及び図４に例示されるネットワークにおいてソース１１２から伝送される場合には、メッセージ開始からメッセージ受信までの時間は、パケットが１つのネットワークスイッチ１１６を通って、次に１つの領域スイッチ１１８を通って、そして１つのＳＥＢ１２０を通って移動する場合の３×１２５μｓから、パケットが１つのネットワークスイッチ１１６を通って、次に１つの領域スイッチ１１８を通って、そして１０個のＳＥＢ１２０を通って移動する場合の１２×１２５μｓに変化するだろう。したがって、（内部スイッチ決定時間を含まない）最小で、パケットを受信する幾つかの座席１０２とパケットを受信する他の座席１０２との間には少なくとも約１ｍｓの差異が存在するだろう。より大きいネットワークにおいて、このネットワークトポロジ依存の遅延が一層悪化する可能性がある。
【００３０】
[0049] 問題Ｐ４−クロックドリフト
[0050] 当業者によって理解できるように、ソース１１２は、そのローカルクロック発振器に基づくレートでデータを伝送するだろう。ビデオプレーヤー１０８等のプレーヤーは、そのローカルクロック発振器に基づいて、それが受信するデータを再生するだろう。これら２つの局所的なローカル発振器の間の合致は完全ではない。加えて、同じデータストリームを受信する２つの異なるプレーヤーのローカルクロック発振器も異なるだろう。良好な品質のクリスタル発振器における差異は、典型的には、（初期周波数偏差、経年及び温度効果を含み）約百万分の５０と評価される。したがって、正確に一緒に開始した２つのプレーヤーは、図７のタイミング図７００に例示されるように、次第にドリフトし離れるだろう。
【００３１】
[0051] このドリフトの効果を評価するために、２つのプレーヤー内のクロックが５０ｐｐｍの分だけ異なり、それらが１．５Ｍｂｐｓ（典型的なＭＰＥＧ−１素材）で素材を再生している場合には、それらの実際のデータ消費レートは毎秒７５ビットの分だけ異なることとなる。一方のプレーヤーが他方のものより毎秒７５ビット多く消費しているため、そのプログラムにおける位置が他方のものに対してこの量の分だけ進むことになる。このドリフトのために、１つのビデオフレームすなわち３３ｍｓの等量まで蓄積するのに約６６０秒すなわち約１１分掛かることとなる。短いビデオプログラムには、この現象はそれ程重要ではない。しかし、２時間の映画の期間に亘っては、ドリフトは１１個のビデオフレームすなわち３６０ｍｓまで蓄積し、それは非常に顕著な差異である。
【００３２】
[0052] 問題Ｐ５−ネットワークエラー
[0053] ネットワークエラーは、同期エラーの最も重大な原因の１つとなりうる。単一のイーサネット（登録商標）データリンクは、典型的には、１０８回に１回と１０９回に１回との間のエラーレートを有すると評価される。追加的なエラーの原因は、過剰な割り込み待ち時間、バッファオーバーフロー等のような、スイッチバッファオーバーフロー及びネットワークインターフェースの誤作動を含む。また、ＶＯＤ映画を再生するために要求されるデータの量は、典型的には、エラー耐性が関連してくる程に大きなものである。
【００３３】
[0054] 例えば、１つの２時間の映画が、３．５Ｍｂｐｓ ＭＰＥＧ−２で符号化でき、それによって、サイズにおいて約２．５×１０１０ビット（例えば、３．１５ギガバイト）になることとなる。この映画が直接接続されたプレーヤーで再生される場合には、典型的には、（１×１０９ビット／エラーのレートを想定して）２時間の映画の間に約２５．２回のエラーが予測されることとなる。しかし、ＩＦＥシステム１１０において、プレーヤー（例えば、ビデオプレーヤー１０８）はサーバソース１１２に直接取り付けられない。したがって、ソース１１２からビデオプレーヤー１０８への途中で、データは、典型的には、１×１０９ビット／エラーの想定されるエラーレートを各々が有する平均６つの独立するイーサネット（登録商標）通信リンク（例えば、ＤＳＵ−ＥＳＵ、ＥＳＵ−ＡＤＢ、ＡＤＢ−ＳＥＢ１、ＳＥＢ１−ＳＥＢ２、ＳＥＢ２−ＳＥＢ３、ＳＥＢ３−プレーヤー）を移動する。したがって、各ビデオプレーヤー１０８は、２時間の映画に亘って約１５１回のエラーを経験することを予測するべきである。
【００３４】
[0055] また、個別のプレーヤー（例えば、ビデオプレーヤー１０８）は、特に、同じプログラムが全てのプレーヤーに配信され、同期が要求される（例えば、オーバーヘッド型ビデオの用途において）ブロードキャスト／マルチキャストの状況では、ネットワークエラーに対して相当な耐性があるべきである。２５個のオーバーヘッド型モニタ１２４を有する３００席の航空機に対しては、システム１１０全体が約４９，１４０回のエラーを経験するだろう。加えて、システムエラーの効果は、どこにエラーが発生するかに非常に依存している。例えば、１つのエラーがＳＥＢ１２０からビデオプレーヤー１０８へのリンク上で発生する場合には、ただ１つの座席１０２が影響される。しかし、エラーが２つのＳＥＢ１２０の間のリンク上で発生する場合には、影響されるリンクからトポロジ的に先にある全てのビデオプレーヤー１０８がエラーを経験するだろう。
【００３５】
[0056] 当業者によって更に理解できるように、システム１１０が、ＲＴＰのようなストリーミングプロトコルを使用する場合、ストリームは分割されて、サイズが典型的には６４キロバイト未満であるＲＴＰブロックになり、そのブロックはＵＤＰプロトコルによって分割されて、ペイロードのサイズが典型的には１，５００バイト以下のＭＴＵになる。エラーが発生する場合、ブロック全体が破棄される。エラーが不定な時点で発生するため、エラーがビデオデータ、オーディオデータ又は両方の欠如に影響する場合がある。ＭＰＥＧプレーヤーは、データ内の混乱が発生したことを認識し、適切な復号が継続できる点をスキャンする、ある程度の耐性がある。しかし、典型的には、図８のタイミング図８００に例示されるように、これはオーディオ及びビデオの再生が同期から外れる原因となる。
【００３６】
[0057] 更に、ＭＰＥＧの符号化は、ストリームのビデオ及びオーディオ部分内に配置される時間タグを設ける。この時間情報は、図３に示されているようなデコーダ１２６に、オーディオ及びビデオが同期した状態を保っているかどうかを判定するのを許可することを意図する。オーディオ及びビデオが同期から外れていると判定される場合には、デコーダ１２６は、それらを同期した状態に戻すことを実現する１組のオペレーションを実行できる。当業者によって理解できるように、デコーダ１２６は復号処理の開始に先立ってデータをバッファに保留する。したがって、オーディオ及びビデオが同期から外れる場合の最も一般的な対応策は、デコーダ１２６が、図９のタイミング図９００に例示されるように、オーディオ及びビデオが同期した状態に戻るまでデータを破棄することである。これを行うことによって、プログラム全体の再生が、元のソース１１２、及び、相互に同期した状態で同じプログラムを提供しようとする他のプレーヤーに対して、時間的に進む。
【００３７】
[0058] 問題Ｐ６−デコーダ間のバッファリング差異
[0059] 当業者は、エラー、ジッタ及びクロックドリフトが任意のデジタル配信及び復号システムの基本的な特徴であることを認識する。したがって、データの到着から再生処理を隔離するために、デコーダ１２６が、以下に更に詳細に議論するようなＦＩＦＯとして機能する十分なバッファメモリを備えることは一般的である。大半のデジタルデコーダは、典型的には、再生が開始する前にデータの１／２秒と１秒との間を格納し、それはデジタルセットトップボックスがチャンネルを変えるために１から２秒と同程度の長さが掛かる主な理由である。再生を開始する前にこれ程の量のデータをＦＩＦＯに格納することによって、デコーダ１２６はパケットの欠如、データの到着の遅延、及び使用者に実質的に明白なクロックドリフトを作ることができる。
【００３８】
[0060] その性質そのものによって、このようにＦＩＦＯを使用することは、プレーヤー（例えば、ビデオプレーヤー１０８）が１／２から１秒と同程度の間、データの到着との同期から外れること（例えば、予備格納）を可能にすることを意図し、それは、典型的には、比較的孤立した環境における個別のプレーヤーにとって問題ではない。しかし、以上に議論されるように、２つの別の再生が同期した状態を保つことを意図している場合、問題となり得る。このバッファリングのために、典型的なデコーダ１２６は、相互に同期から外れるように構成される。また、各デコーダは、それ自体の「再生開始」を決定し、それによって、２つの異なるデコーダ（例えば、組み合わされたオーディオ／ビデオエンコーダ及びオーディオエンコーダ）は正確に同じ時間に再生を始めることは考えられない。
【００３９】
[0061] 以上から理解できるように、多数の独立した（オーバーヘッド型ビデオのオーバーヘッド部分については）ビデオプレーヤー、（座席内蔵型ビデオについては）ビデオ／オーディオプレーヤー、及び（オーバーヘッド型ビデオの座席に内蔵された部分については）オーディオプレーヤー間の同期を維持するための本発明の一実施形態は、デコーダ１２６内のフィーチャを利用でき、それによって、それは、デコーダ１２６が相互に同期した状態を十分に保つことを可能にする。ＭＰＥＧ２トランスポートストリームを復号するためのＭＰＥＧデコーダに基づくＩＰネットワークのアーキテクチャの一例が図１０に例示される。多くのこれらの機能は、シリコン又はソフトウェアのアルゴリズムに一体化されることが多い。
【００４０】
[0062] エンコーダ１２６は、復号されることとなる当該マルチキャストビデオストリーム（ＩＰネットワークストリーム）と関連付けられたＩＰアドレスを有するＲＴＰパケットを通過させるネットワークインターフェース２００を含む。ＲＴＰパケットは検証され、先入れ先出し（ＦＩＦＯ）メモリとして機能する中間メモリ２０２内に配置される。不完全なパケット及び特定の狂った順序のパケットは、ネットワークエラーの結果であり、破棄される。図示されるように、ネットワークインターフェース２００は、ローカルネットワークの時間スタンプ２０４を提供することができる。ＲＴＰパケット時間及び／又はＭＰＥＧ−２トランスポートストリームのシステム時間スタンプは、入ってくるデータストリームに対して、相対的な時間を確立するため使用できる。
【００４１】
[0063] トランスポートストリームのデマルチプレクサ２０６は、多重化されたＭＰＥＧ−２トランスポートストリームをその各々のオーディオ、ビデオ及び補助のデータストリームに分離し、ストリームの各タイプはプログラム識別子（ＰＩＤ）によって識別される。データの各タイプは、ＦＩＦＯメモリとして機能するビデオバッファ２０８又はオーディオバッファ２１０等の中間メモリ内に配置される。
【００４２】
[0064] ビデオデコーダ２１２は、ビデオバッファ２０８からビデオデータを取得することにより、圧縮されたビデオデータを個別のビデオフレームに変換し、識別されるビデオ圧縮規格に従って、適切な解像度及びビデオフレームレートで完結したビデオフレームを生成する。完結したビデオフレームはビデオフレームバッファ２１４内に格納される。ビデオバッファ２１４内のビデオデータは、構築されることとなるビデオ画像に対応しているプログラムの相対的な時間スタンプ２１６を含む。このビデオ時間は更新でき、システム１１０による使用のために利用可能にできる。
【００４３】
[0065] オーディオデコーダ２１８は、オーディオバッファ２１０からデータを取得することにより、圧縮されたオーディオデータをＰＣＭデジタルデータストリームに変換し、識別されるオーディオ圧縮規格に従って、適切なサンプルレートで完結したオーディオサンプルを生成する。完結したオーディオサンプルはオーディオ「フレーム」バッファ２２０内に格納される。オーディオバッファ２２０内のオーディオデータは、提供されることとなるオーディオに対応しているプログラムの相対的な時間スタンプ２２２を含む。このオーディオ時間も更新でき、システム１１０による使用のために利用可能にできる。
【００４４】
[0066] ビデオドライバ２２４がビデオフレームバッファ２１４からデータを引き出し、適切な解像度及びフレームレートでビデオアウトプットを作成する。ビデオアウトプットはビデオ再生クロックによってドライブされる。同様に、オーディオドライバ２２６がオーディオバッファ２２０からオーディオサンプルを引き出し、それらをデジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）に配置して所望のオーディオ信号を生成する。サンプルがＤ／Ａ変換器に提供されるレートは、オーディオ再生クロックによって駆動される。
【００４５】
[0067] 当業者によって理解できるように、デコーダ１２６は、以上に説明されたデコーダ１２６の構成要素のオペレーションを制御するように作動する制御装置２２８を更に包含又は関連付けできる。
【００４６】
[0068] 本発明の一実施形態によると、ソース１１２（図３及び図４を参照）が、コンテンツに一致するレートでデータネットワーク内にＲＴＰデータストリームを挿入するだろう。それによって、コンテンツが、２つの１２８Ｋｂｐｓのオーディオと共に多重化された１．５Ｍｂｐｓのビデオである場合には、ソース１１２の平均アウトプットレートは１．７６Ｍｂｐｓになることとなる。使用される多重化する技術は、ビデオ及び各オーディオストリームの両方に独立した時間情報を提供するＭＰＥＧ−２トランスポートである。ＲＴＰデータストリームも、ソースによって確立されるブロック時間パラメータを有する。
【００４７】
[0069] ＲＴＰパケットがスイッチ機能付きのイーサネット（登録商標）ネットワークを通過してルーティングされると、各再生装置（例えば、ビデオプレーヤー１０８又はオーバーヘッド型モニタ１２４）がそれらを受信する。ソース１１２は、再生システムのマスタータイミングの構成要素を示すことを意図する。デコーダ１２６は、ＩＦＥシステム１１０のネットワーク上に伝送されるソースデータとビデオ又はオーディオの提供との間の固定された遅延を維持する再生を提供する。全てのビデオ及びオーディオプレーヤー間の同期をソース１１２の６６ｍｓ内に維持することが望ましい。
【００４８】
[0070] 図１１は、以下に更に詳細に議論されるような本発明の一実施形態により、Ａ１からＡ５までの処理が実行されるデコーダ１２６における配置の一例の表示を伴って、図１０に示されるデコーダのアーキテクチャの一例を例示する。これらの処理の全ては、例えば、デコーダ１２６内の構成要素に沿って、制御装置２２８によって実行できる。
【００４９】
[0071] 処理Ａ１は、ネットワークの伝搬遅延を無視して、プログラムのマスタークロックの局所的バージョンを、＋／−１０ｍｓ又は約＋／−１０ｍｓの精度に維持するように実行される。これは、変化するシステム遅延（ジッタ）を伴って到着するデータから、共通のシステム全体に亘る、プログラムのマスタークロックを提供する。プログラムのマスタークロックはプログラムに特有で、ＭＰＥＧコンテンツ自体から導出される。したがって、プログラムストリームが変更される場合、新しいプログラムに特有のマスタークロックが確立される。
【００５０】
[0072] ＭＰＥＧ−２トランスポートストリームは幾つかの異なるクロックを含む。この説明の目的のために、プログラムクロックリファレンス（ＰＣＲ）は、そこからプログラムのマスタークロックが導出されることになるデータ要素として使用される。ＰＣＲは、間隙的な１８８バイトのトランスポートストリームパケット内に提供される３３−ビットの数字であり、ＰＣＲを含むパケット間には、典型的には、７００ｍｓ以上が存在できる。
【００５１】
[0073] ＰＣＲを伴うパケットの到着はプレーヤーのプログラムのマスタークロックを初期化し、調整するために使用される。ポアソン分布である遅延を伴ってパケットがネットワークから到着し、その最小時間はネットワークトポロジ及びパケットが通過するスイッチの数に関連した固定値であろうことが予想される。マスタークロック導出アルゴリズムは、ＰＣＲの最初の到着時間（詳細には平均到着時間ではない）に固定された状態を保つクロックを確立することとなる。
【００５２】
[0074] 図１２は、パケットの到着の予想される分布の一例を示すグラフ１２００であり、平均の到着ではなく最初の到着に固定するための基礎となる。以上に議論されるように、ソース１１２からのパケットは、ソースジッタ（問題Ｐ１）、負荷に基づくジッタ（問題Ｐ２）、及びネットワークトポロジの遅延（問題Ｐ３）に関連付けられた遅延を経験する場合がある。ネットワークトポロジの遅延（Ｐ３）はソース装置とプレーヤーとの間のスイッチの数に基づく固定値である。ネットワークトポロジの遅延についての値は、様々なディスプレイの間で変化するが、航空機内のネットワークトポロジの遅延の典型的な変動は、重大であるとは見なされない約１ｍｓの変動を有するだろう。
【００５３】
[0075] ソース及び負荷に基づくジッタによって生じる変動／ジッタは、本質的に概ね統計学的であろう。所定の負荷での到着の分布は最小時間（零の統計学的遅延）に関してポアソン分布に従うことが予測されることとなる。所定の負荷での最小時間及び平均遅延の両方は固定値である。しかし、ＩＦＥシステム１１０は、典型的には、固定された負荷を有さず、広範に変化する負荷を有する。負荷におけるこの変動は、平均遅延時間における重大な変動の原因となるだろうが、最小遅延には概ね影響しない。全てのリンクが１００ＢａｓｅＴであり、座席の列が１０深層までデイジーチェーン接続される場合には、パケットが通過する約１３個のイーサネット（登録商標）スイッチが存在する。スイッチにおいて最大のバッファが１２８までバックアップする場合には、約１．５ｍｓの最小遅延（１３パケットの転送時間）、及び約１８ｍｓの最大遅延（１４１パケットの転送時間）が取得される。
【００５４】
[0076] 図１３のフローチャートに示されるように、マスタークロックの処理は、その周波数が実時間よりも僅かに遅い（約２００ｐｐｍ）自走プレーヤーローカルクロックを確立する。ステップ１３００での第１のＰＣＲの到着は、ステップ１３１０におけるプレーヤーローカルクロックを初期化し、その再生を開始するために使用される。次のＰＣＲがステップ１３２０で到着する場合、それは自由作動するプレーヤーローカルクロックの値と比較される。自走ローカルクロックの値が、ステップ１３３０においてＰＴＳに満たない（より早い）と判定される場合には、ステップ１３４０において、自走クロックは調整されない（パケットは遅延されている）。しかし、自走ローカルクロックの値がＰＴＳより大きい（より遅い）場合には、ステップ１３５０において、自走クロックがＰＴＳと合致又は実質的に合致するように調整される（自走クロックが遅くなる）。
【００５５】
[0077] 図１４のフローチャートに示されるように、処理Ａ２が、ステップ１４００において、オーディオ及びビデオ再生時間をネットワークの時間と比較し、ステップ１４１０において、再生とネットワークのマスター時間との間の固定された遅延を維持する調整を開始するように実行される。様々なジッタソースに適応し、再生装置でのデータのアンダーランを防止するために、再生が開始する前に特定の量のデータが格納される。これは、データの実際の到着とデータの再生との間の遅延を結果的にもたらす。全ての再生装置の間の同期を維持するために、ステップ１４２０においてシステム全体に亘る遅延が確立され、ステップ１４３０において、再生装置は、この固定された遅延を加えたマスタークロックに同期する。この遅延についての最小値は、システム全体を通る遅延に幾らかのマージンを加えて組み合わされた最悪のケースである。５００ｍｓの値は安全な値である場合が多い。
【００５６】
[0078] 処理Ａ３は、ビデオの提供を＋／−１つのビデオフレーム（例えば、３３ｍｓ）の分だけ移動するように実行される。当技術分野で理解できるように、ビデオプレーヤー１０８は、提供される実際のビデオフレームに関連付けられた（ＭＰＥＧ材料それ自体から抽出された）ＰＣＲのような時間を提供し、ビデオフレームを繰り返す（３３ｍｓのインクリメントの間のフリーズ）能力をサポートし、ビデオフレームを省略する（３３ｍｓのインクリメント前にジャンプ）能力をサポートする調整のフィーチャを有する。加えて、ビデオプレーヤー１０８は、再生の開始、再生のポーズ及び再生の停止を実行し、残っているデータを消去する。
【００５７】
[0079] 幾つかのＭＰＥＧデコーダ（例えば、ＩＢＭのセットトップのデコーダ）は、提供される実際の画像の時間を示すこととなるビデオのプレゼンテーションタイムスタンプ（ＰＴＳ）として参照されるパラメータを提供する。このパラメータは比較アルゴリズムにおける使用のために、高い信頼性でアクセス可能である。
【００５８】
[0080] 図１５のフローチャートに示されるように、ビデオは、ステップ１５００において、導出されたプログラムのマスタークロックに対して固定された遅延を伴って提供されることとなる。ビデオプレーヤー１０８は、提供されているビデオフレームに関連付けられたクロックを提供する。これは、提供されているビデオフレームが、固定された遅延を加えたマスタークロックの＋／−６６ｍｓ（２ビデオフレーム）内であることを保証する。ビデオフレームに関連付けられた時間が、ステップ１５１０においてマスタークロックからｔｅｒｒｍｓを超えて異なっていると判定される場合には、システム１１０が完全に同期を喪失していると想定される。システム１１０が完全に同期を喪失している場合には、ステップ１５２０において、オーディオ及びビデオは両方が消去（破棄）され、再生が再度開始され、入ってくるストリームに再度同期される。
【００５９】
[0081] ステップ１５３０において、提供されているビデオフレームに関連付けられた時間がマスタークロックからｔｅｒｒｍｓを超えずに異なっていて、時間がｔｃｏｒｒｍｓを超える（しかし、ｔｅｒｒを超えない）分だけ合計より大きいと判定される場合には、ステップ１５４０において、ビデオプレーヤー１０８はビデオフレームを繰り返すように要求される。ｔｃｏｒｒについての典型的な値は約４５ｍｓであり、ｔｅｒｒは約２００ｍｓであることとなるが、任意の適切な値であってよい。ステップ１５５０において、提供されているビデオフレームに関連付けられた時間がｔｃｏｒｒｍｓを超える（しかし、ｔｅｒｒを超えない）分だけ合計より小さいと判定される場合には、ステップ１５６０において、ビデオプレーヤー１０８はビデオフレームを省略するように要求される。
【００６０】
[0082] 処理Ｐ４は、オーディオの提供を＋／−３３ｍｓ変移するように実行される。ビデオプレーヤーは、典型的には、提供されている実際のオーディオに関連付けられた（ＭＰＥＧデータそれ自体から抽出された）ＰＣＲのような時間を提供し、無音を（３３ｍｓのインクリメントの間）挿入する能力をサポートし、省略して（例えば、約３３ｍｓのインクリメント）先に進む能力をサポートする。加えて、オーディオプレーヤーは、再生の開始、再生のポーズ、再生の停止を実行し、残っているデータを消去できる。
【００６１】
[0083] 幾つかのＭＰＥＧデコーダ（例えば、ＩＢＭのセットトップ）は、提供されている実際の音響信号の時間を示すこととなるオーディオのプレゼンテーションタイムスタンプ（ＰＴＳ）と称され、比較アルゴリズムにおいて使用されるパラメータを提供する。
【００６２】
[0084] 図１６のフローチャートに示されるように、ステップ１６００において、オーディオは、導出されたプログラムのマスタークロックに対してビデオと同じ又は実質的に同じ固定遅延を伴って提供されることとなる。オーディオプレーヤーは、提供されているオーディオに関連付けられたクロックを提供して、提供されているオーディオが、固定された遅延を加えたマスタークロックの＋／−６６ｍｓ（２ビデオフレーム）内であることを保証する。オーディオに関連付けられた時間が、ステップ１６１０においてマスタークロックからｔｅｒｒｍｓを超えて異なっていると判定される場合には、システムが完全に同期を喪失していると想定される。システム１１０が完全に同期を喪失している場合には、ステップ１６２０において、オーディオ及びビデオは両方が消去（破棄）され、再生がリスタートされ、入ってくるストリームに再度同期される。
【００６３】
[0085] ステップ１６３０において、提供されているビデオフレームに関連付けられた時間がマスタークロックからｔｅｒｒｍｓを超えずに異なっていて、ｔｃｏｒｒｍｓを超える（しかし、ｔｅｒｒを超えない）分だけ合計より大きくないと判定される場合には、ステップ１６４０において、オーディオプレーヤーは約３３ｍｓの無音を挿入するように要求される。ｔｃｏｒｒについての典型的な値は約４５ｍｓであり、ｔｅｒｒは約２００ｍｓであることとなるが、任意の適切な値であってよい。ステップ１６５０において、提供されているオーディオに関連付けられた時間がｔｃｏｒｒｍｓを超える（しかし、ｔｅｒｒを超えない）分だけ合計より小さいと判定される場合には、ステップ１６６０において、オーディオプレーヤーは約３３ｍｓのオーディオを省略するように要求される。
【００６４】
[0086] 図１７のフローチャートに示されるように、処理Ａ５は僅かな量（約１００ｐｐｍ）の分だけオーディオ及び／又はビデオクロックを速めるか、又は、遅くするように実行される。ステップ１７００において判定されるように、再生クロックの周波数は１００ｐｐｍを超えない分だけソースクロックから異なるべきである。再生クロックの周波数が、ソースクロックのそれとほぼ等しい場合には、ステップ１７１０において、再生クロックは調整されない。しかし、そうでない場合には、ステップ１７２０において、再生クロックは１００ｐｐｍずつ速度を速くするか、又は、遅くする（３つのセッティング：１００ｐｐｍ遅く、公称値、１００ｐｐｍ速く）ように調整ができる。
【００６５】
[0087] 他の技術が、提供されているオーディオ及びビデオ信号に関連付けられた実際の時間を割り出すために使用できる。オーディオを適切な時間の量の分だけ進めるか、又は、後退させ、ビデオを適切な時間の量の分だけ進めるか、又は、後退させる代替的方法が存在できる。特定のビデオプログラムを再生する全ての装置に亘って、一桁台の数ミリ秒内の正確さであるシステム全体に亘るクロックを確立する代替の方法も存在できる。
【００６６】
[0088] 以上の詳細では、本発明の幾つかの例示的実施形態が説明されただけであるが、当業者は、本発明の新規な教示及び利点から実質的に逸脱することなく、例示した実施形態において多くの変更が可能であることを容易に理解できるだろう。例えば、処理において示されるステップの順番及び機能性が、本発明の精神から逸脱することなく、幾つかの点で変更できる。したがって、全てのこのような変更は、以下の特許請求の範囲に定義される本発明の範囲内に含まれることを意図している。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
システム内の少なくとも１つのビデオプレーヤー及び少なくとも１つのオーディオプレーヤーによるデジタルビデオ及びオーディオの再生を同期するための方法であって、
前記ビデオ及びオーディオプレーヤーに関連付けられた少なくとも１つのデコーダにデジタルビデオ及びオーディオデータを提供するステップと、
前記データのコンテンツから導出されるマスタークロックに基づきローカルクロックを調整し、前記マスタークロックに関する遅延時間を設定し、前記遅延に基づきビデオ及びオーディオ再生を調整して、前記オーディオ及びビデオプレーヤーによる前記オーディオ及びビデオデータの再生を実質的に同期するように、前記デコーダを作動するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記ローカルクロックを調整するように前記デコーダを作動する前記ステップが、
プログラムクロックリファレンス（ＰＣＲ）の受信により、前記ローカルクロックを初期化するステップと、
次のＰＣＲの受信により、プレゼンテーションタイムスタンプ（ＰＴＳ）に対する前記ローカルクロックの値に基づき前記ローカルクロックを調整するか否かを決定するステップと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ローカルクロックを調整するように前記デコーダを作動する前記ステップが、前記ローカルクロックの前記値が前記ＰＴＳより大きい場合には、前記ローカルクロックの前記値を前記ＰＴＳに実質的に合致するように調整するステップ、を更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記マスタークロックに対してビデオ及びオーディオの再生を調整するように前記デコーダを作動する前記ステップが、
前記遅延時間を確立するステップと、
前記オーディオ及びビデオデータの受信により、前記オーディオ及びビデオプレーヤーが、前記遅延時間と等しい時間の間、前記オーディオ及びビデオデータを再生することを抑制するように、前記オーディオ及びビデオプレーヤーの再生時間を設定するステップと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ビデオ再生を調整するように前記デコーダを作動する前記ステップが、
ビデオフレームが前記ビデオプレーヤーによって提供される時間の値を前記マスタークロックの時間と前記遅延時間との合計に対して比較するステップと、
前記比較に基づき、リスタートするように、又は前記ビデオフレームをリプレイ或いはスキップするように、前記ビデオプレーヤーを作動するステップと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記時間の値が第１の量の分だけ前記合計より大きい場合、ビデオ提供をリスタートするように前記ビデオプレーヤーを作動するステップ、を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記時間の値が前記第１の量未満である第２の量の分だけ前記合計より大きい場合、前記ビデオフレームを提供することをスキップするように前記ビデオプレーヤーを作動するステップ、を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記時間の値が前記第１の量未満である第３の量の分だけ前記合計より少ない場合、前記ビデオフレームを提供することを繰り返すように前記ビデオプレーヤーを作動するステップ、を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
オーディオの再生を調整するように前記デコーダを作動する前記ステップが、
前記オーディオプレーヤーによってオーディオの瞬間が提供される時間の値を前記マスタークロックの時間と前記遅延時間との合計に対して比較するステップと、
前記比較に基づき、再度開始するように、前記オーディオにおいて省略して先に進むように、又はある期間オーディオを提供することを抑制するように前記オーディオプレーヤーを作動するステップと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記時間の値が第１の量の分だけ前記合計より大きい場合、オーディオ提供をリスタートするように前記オーディオプレーヤーを作動するステップ、を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記時間の値が前記第１の量未満である第２の量の分だけ前記合計より大きい場合、前記の期間オーディオを提供することを抑制するように前記オーディオプレーヤーを作動するステップ、を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記時間の値が前記第１の量未満である第３の量の分だけ前記合計より少ない場合、前記オーディオにおいて省略して先に進むように前記オーディオプレーヤーを作動するステップ、を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記デジタルビデオ及びオーディオデータを提供するソースに関連付けられたクロックに対して、前記ビデオプレーヤーに関連付けられた再生クロック及び前記オーディオプレーヤーに関連付けられた再生クロックの少なくとも１つの周波数を調整するステップ
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記システムが複数のビデオ及び複数のオーディオプレーヤーを備え、
前記提供するステップが、前記デジタルビデオ及びオーディオデータを前記ビデオ及びオーディオプレーヤーに関連付けられた複数のデコーダに提供し、
前記作動するステップが、前記マスタークロックに基づき該ローカルクロックを調整し、前記マスタークロックに対する前記遅延時間を設定し、前記遅延に基づきビデオ及びオーディオ再生を調整して、オーディオ及びビデオプレーヤーのそれぞれによる前記オーディオ及びビデオデータの再生を実質的に同期するように前記デコーダのそれぞれを作動する、
請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
オーディオ及びビデオプレーヤーに関連付けられ、デジタルビデオ及びオーディオデータを提供するデジタルシステムにおいて使用されるためのデコーダであって、
前記デジタルビデオ及びオーディオデータを受信するためのネットワークインターフェースと、
ローカルクロックと、
前記受信されたビデオ及びオーディオデータを復号するためのビデオ及びオーディオデコーダと、
前記関連付けられたビデオ及びオーディオプレーヤーを駆動するためのビデオ及びオーディオドライバと、
前記データのコンテンツから導出されるマスタークロックに基づき前記ローカルクロックを調整し、前記マスタークロックに対する遅延時間を設定し、前記遅延に基づきビデオ及びオーディオ再生を調整して、前記オーディオ及びビデオプレーヤーによる前記オーディオ及びビデオデータの再生を実質的に同期するように作動する制御装置と、
を含むデコーダ。
【請求項１６】
プログラムクロックリファレンス（ＰＣＲ）の受信により、前記ローカルクロックを初期化することによって前記ローカルクロックを調整し、前記インターフェースによる次のＰＣＲの受信により、プレゼンテーションタイムスタンプ（ＰＴＳ）に対する前記ローカルクロックの値に基づき前記ローカルクロックを調整するように前記制御装置が作動する、
請求項１５に記載のデコーダ。
【請求項１７】
前記遅延時間を確立すること、及び前記オーディオ及びビデオデータの受信により、前記オーディオ及びビデオプレーヤーが、前記遅延時間と等しい時間の間、前記オーディオ及びビデオデータを再生することを抑制するように、前記オーディオ及びビデオプレーヤーの再生時間を設定するように前記オーディオ及びビデオドライバを制御することによって、前記マスタークロックに関するビデオ及びオーディオ再生を調整するように前記制御装置が作動する、
請求項１５に記載のデコーダ。
【請求項１８】
ビデオフレームが前記ビデオプレーヤーによって提供される時間の値を前記マスタークロックの時間と前記遅延時間との合計に対して比較すること、及び前記比較に基づき、リスタートするように、又は前記ビデオフレームをリプレイ或いはスキップするように、前記ビデオプレーヤーを作動するように前記ビデオドライバを制御することによって、ビデオ再生を調整するように前記制御装置が作動する、
請求項１５に記載のデコーダ。
【請求項１９】
前記オーディオプレーヤーによってオーディオの瞬間が提供される時間の値を前記マスタークロックの時間と前記遅延時間との合計に対して比較すること、及び前記比較に基づき、再度開始するように、前記オーディオにおいて省略して先に進むように、又はある期間オーディオを提供することを抑制するように前記オーディオプレーヤーを作動するように前記オーディオドライバを制御することによって、オーディオ再生を調整するように前記制御装置が作動する、
請求項１５に記載のデコーダ。
【請求項２０】
前記デジタルビデオ及びオーディオデータを提供するソースに関連付けられたクロックに対して、前記ビデオプレーヤーに関連付けられた再生クロック、及び前記オーディオプレーヤーに関連付けられた再生クロックの少なくとも１つの周波数を調整するように前記制御装置が作動する、
請求項１５に記載のデコーダ。
【請求項１】
システム内の少なくとも１つのビデオプレーヤー及び少なくとも１つのオーディオプレーヤーによるデジタルビデオ及びオーディオの再生を同期するための方法であって、
前記ビデオ及びオーディオプレーヤーに関連付けられた少なくとも１つのデコーダにデジタルビデオ及びオーディオデータを提供するステップと、
前記データのコンテンツから導出されるマスタークロックに基づきローカルクロックを調整し、前記マスタークロックに関する遅延時間を設定し、前記遅延に基づきビデオ及びオーディオ再生を調整して、前記オーディオ及びビデオプレーヤーによる前記オーディオ及びビデオデータの再生を実質的に同期するように、前記デコーダを作動するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記ローカルクロックを調整するように前記デコーダを作動する前記ステップが、
プログラムクロックリファレンス（ＰＣＲ）の受信により、前記ローカルクロックを初期化するステップと、
次のＰＣＲの受信により、プレゼンテーションタイムスタンプ（ＰＴＳ）に対する前記ローカルクロックの値に基づき前記ローカルクロックを調整するか否かを決定するステップと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ローカルクロックを調整するように前記デコーダを作動する前記ステップが、前記ローカルクロックの前記値が前記ＰＴＳより大きい場合には、前記ローカルクロックの前記値を前記ＰＴＳに実質的に合致するように調整するステップ、を更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記マスタークロックに対してビデオ及びオーディオの再生を調整するように前記デコーダを作動する前記ステップが、
前記遅延時間を確立するステップと、
前記オーディオ及びビデオデータの受信により、前記オーディオ及びビデオプレーヤーが、前記遅延時間と等しい時間の間、前記オーディオ及びビデオデータを再生することを抑制するように、前記オーディオ及びビデオプレーヤーの再生時間を設定するステップと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ビデオ再生を調整するように前記デコーダを作動する前記ステップが、
ビデオフレームが前記ビデオプレーヤーによって提供される時間の値を前記マスタークロックの時間と前記遅延時間との合計に対して比較するステップと、
前記比較に基づき、リスタートするように、又は前記ビデオフレームをリプレイ或いはスキップするように、前記ビデオプレーヤーを作動するステップと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記時間の値が第１の量の分だけ前記合計より大きい場合、ビデオ提供をリスタートするように前記ビデオプレーヤーを作動するステップ、を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記時間の値が前記第１の量未満である第２の量の分だけ前記合計より大きい場合、前記ビデオフレームを提供することをスキップするように前記ビデオプレーヤーを作動するステップ、を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記時間の値が前記第１の量未満である第３の量の分だけ前記合計より少ない場合、前記ビデオフレームを提供することを繰り返すように前記ビデオプレーヤーを作動するステップ、を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
オーディオの再生を調整するように前記デコーダを作動する前記ステップが、
前記オーディオプレーヤーによってオーディオの瞬間が提供される時間の値を前記マスタークロックの時間と前記遅延時間との合計に対して比較するステップと、
前記比較に基づき、再度開始するように、前記オーディオにおいて省略して先に進むように、又はある期間オーディオを提供することを抑制するように前記オーディオプレーヤーを作動するステップと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記時間の値が第１の量の分だけ前記合計より大きい場合、オーディオ提供をリスタートするように前記オーディオプレーヤーを作動するステップ、を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記時間の値が前記第１の量未満である第２の量の分だけ前記合計より大きい場合、前記の期間オーディオを提供することを抑制するように前記オーディオプレーヤーを作動するステップ、を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記時間の値が前記第１の量未満である第３の量の分だけ前記合計より少ない場合、前記オーディオにおいて省略して先に進むように前記オーディオプレーヤーを作動するステップ、を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記デジタルビデオ及びオーディオデータを提供するソースに関連付けられたクロックに対して、前記ビデオプレーヤーに関連付けられた再生クロック及び前記オーディオプレーヤーに関連付けられた再生クロックの少なくとも１つの周波数を調整するステップ
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記システムが複数のビデオ及び複数のオーディオプレーヤーを備え、
前記提供するステップが、前記デジタルビデオ及びオーディオデータを前記ビデオ及びオーディオプレーヤーに関連付けられた複数のデコーダに提供し、
前記作動するステップが、前記マスタークロックに基づき該ローカルクロックを調整し、前記マスタークロックに対する前記遅延時間を設定し、前記遅延に基づきビデオ及びオーディオ再生を調整して、オーディオ及びビデオプレーヤーのそれぞれによる前記オーディオ及びビデオデータの再生を実質的に同期するように前記デコーダのそれぞれを作動する、
請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
オーディオ及びビデオプレーヤーに関連付けられ、デジタルビデオ及びオーディオデータを提供するデジタルシステムにおいて使用されるためのデコーダであって、
前記デジタルビデオ及びオーディオデータを受信するためのネットワークインターフェースと、
ローカルクロックと、
前記受信されたビデオ及びオーディオデータを復号するためのビデオ及びオーディオデコーダと、
前記関連付けられたビデオ及びオーディオプレーヤーを駆動するためのビデオ及びオーディオドライバと、
前記データのコンテンツから導出されるマスタークロックに基づき前記ローカルクロックを調整し、前記マスタークロックに対する遅延時間を設定し、前記遅延に基づきビデオ及びオーディオ再生を調整して、前記オーディオ及びビデオプレーヤーによる前記オーディオ及びビデオデータの再生を実質的に同期するように作動する制御装置と、
を含むデコーダ。
【請求項１６】
プログラムクロックリファレンス（ＰＣＲ）の受信により、前記ローカルクロックを初期化することによって前記ローカルクロックを調整し、前記インターフェースによる次のＰＣＲの受信により、プレゼンテーションタイムスタンプ（ＰＴＳ）に対する前記ローカルクロックの値に基づき前記ローカルクロックを調整するように前記制御装置が作動する、
請求項１５に記載のデコーダ。
【請求項１７】
前記遅延時間を確立すること、及び前記オーディオ及びビデオデータの受信により、前記オーディオ及びビデオプレーヤーが、前記遅延時間と等しい時間の間、前記オーディオ及びビデオデータを再生することを抑制するように、前記オーディオ及びビデオプレーヤーの再生時間を設定するように前記オーディオ及びビデオドライバを制御することによって、前記マスタークロックに関するビデオ及びオーディオ再生を調整するように前記制御装置が作動する、
請求項１５に記載のデコーダ。
【請求項１８】
ビデオフレームが前記ビデオプレーヤーによって提供される時間の値を前記マスタークロックの時間と前記遅延時間との合計に対して比較すること、及び前記比較に基づき、リスタートするように、又は前記ビデオフレームをリプレイ或いはスキップするように、前記ビデオプレーヤーを作動するように前記ビデオドライバを制御することによって、ビデオ再生を調整するように前記制御装置が作動する、
請求項１５に記載のデコーダ。
【請求項１９】
前記オーディオプレーヤーによってオーディオの瞬間が提供される時間の値を前記マスタークロックの時間と前記遅延時間との合計に対して比較すること、及び前記比較に基づき、再度開始するように、前記オーディオにおいて省略して先に進むように、又はある期間オーディオを提供することを抑制するように前記オーディオプレーヤーを作動するように前記オーディオドライバを制御することによって、オーディオ再生を調整するように前記制御装置が作動する、
請求項１５に記載のデコーダ。
【請求項２０】
前記デジタルビデオ及びオーディオデータを提供するソースに関連付けられたクロックに対して、前記ビデオプレーヤーに関連付けられた再生クロック、及び前記オーディオプレーヤーに関連付けられた再生クロックの少なくとも１つの周波数を調整するように前記制御装置が作動する、
請求項１５に記載のデコーダ。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公表番号】特表２０１０−５１８６９２（Ｐ２０１０−５１８６９２Ａ）
【公表日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５４８２２２（Ｐ２００９−５４８２２２）
【出願日】平成１９年１１月７日（２００７．１１．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０２３４７５
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０９７２９１
【国際公開日】平成２０年８月１４日（２００８．８．１４）
【出願人】（５０３２０２７５６）タレス アビオニクス インコーポレイテッド (20)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月７日（２００７．１１．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０２３４７５
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０９７２９１
【国際公開日】平成２０年８月１４日（２００８．８．１４）
【出願人】（５０３２０２７５６）タレス アビオニクス インコーポレイテッド (20)
【Ｆターム（参考）】
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