JP4156907B2 - デジタル放送プログラムの低倍速再生方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，デジタル放送プログラムを受信して外部連結機器に伝送出力するセットップボックス（Ｓｅｔ Ｔｏｐ Ｂｏｘ）のようなデジタル放送受信機において，出力すると同時に記録するデジタル放送プログラムを，ユーザの要請時に低倍速で再生する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の一般的なアナログテレビジョン放送では，アナログ映像信号をＡＭ変調またはＦＭ変調して空中波及び有線ケーブルなどを通して伝送する。最近では，デジタル映像圧縮及びデジタル変／復調等のデジタル技術の発展によって，デジタルテレビ放送に対する標準化及び商用化が同時に進行している。したがって，地上波，衛星，ケーブル放送も，ＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）を基盤にデジタル化されている。
【０００３】
デジタル放送は，デジタル映像／音声圧縮技術及びデジタル伝送技術の発展によって，アナログ放送信号サービスより高画質の放送サービスを提供することができる。そして，一つの放送チャネル（ＲＦチャネル）に，複数個のＳＤ級放送プログラムを多重化して伝送することができる。このようなデジタル放送は，通信メディア及び貯蔵メディアなどとの相互運用性を大幅に高めることができる長所を持っている。
【０００４】
デジタル放送では，ＭＰＥＧ標準を基盤に圧縮された複数の放送プログラムが，各々トランスポートパケット（ＴＰ：Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｐａｃｋｅｔ）でカプセル化される。このＴＰは，多重化されてトランスポートストリーム（ＴＳ：Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｔｒｅａｍ）形態で伝送される。ＴＳは，セットップボックスのようなデジタル放送受信機によって受信されて，逆多重化される。
【０００５】
ユーザが放送チャネル（ＲＦチャネル）内で所望する一つの放送プログラム（またはサブチャネル）を選択すれば，上記逆多重化されたＴＰ中から，選択された放送プログラムに該当するＴＰのみを，受信機内に備わったデコーダを利用してデコーディングして，アナログオーディオ及びビデオ（Ａ／Ｖ）信号に変換した後，一般テレビジョンなどの装置に出力する。
【０００６】
最近は，デジタル放送を受信することができるセットップボックスに大容量のハードディスクを装着して，デコーディングされたＡ／Ｖ信号を外部装置に提供すると同時に，現在出力される放送プログラムをハードディスクに記録貯蔵する。そして，ユーザ要請があるときには，ハードディスクに記録貯蔵された放送プログラムを再出力する機能を提供している。
【０００７】
このように一度視聴した放送プログラムを再視聴することにおいて，ユーザはそのプログラムをさらに詳細に視聴するために，低速で再生を要請する場合がある。このように低速再生のためには，毎秒３０フレームをデコーディングデバイスに入力するが，同一フレームを低速に合うように繰り返して入力する。例えば，１／６の倍速なら一つのフレームを６回繰り返して入力することによって，ユーザは６倍遅く進める映像を視聴するようになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで低速再生において，ＭＰＥＧエンコーディングされたＢピクチャが繰り返して入力される場合には，Ｂピクチャごとに基準になるＩピクチャとＰピクチャから一つの完全なフレームを完成しなければならないので，多くの演算量を必要とする。これは即ち，高速のハードウェアを必要とし，したがってデジタル放送受信機の製造原価を上昇させる。
【０００９】
そして，一つのピクチャが，指定された低速によって繰り返して入力されている途中で次のピクチャが入力されると，視聴者はこの瞬間，画面が瞬間的に急変した感じを有するようになる。そして再生速度をさらに低速にすると，スムーズなスロー画面の視聴が難しくなる。
【００１０】
本発明は，上記のような問題点を解決するために創作されたもので，少ない演算量で各ピクチャを構成して低倍速を具現できる方法を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明の他の目的は，十分な低速においても画面の流れがスムーズにつながるようにする方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するための本発明によるデジタル放送プログラムの低倍速再生方法は，ＭＰＥＧ方式でエンコーディングされたＩ，Ｐ，そしてＢピクチャで構成された放送プログラムを受信して，この放送プログラムを貯蔵しながらデコーディング出力する第１段階と；低倍速要請時に，貯蔵された放送プログラムの低倍速要請された開始区間からＩピクチャとＰピクチャのみを抽出して，Ｂピクチャに対しては他のピクチャを構成する第２段階と；各ピクチャ間に，要請された低倍速に対応する数の補間ピクチャを生成して挿入する第３段階と；及び，補間ピクチャが挿入されたピクチャのストリームをデコーディングして出力する第４段階とを含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明の他の特徴は，上記の補間ピクチャを，挿入される前後のピクチャの各対応ピクセルの中間値を取って構成することにある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下，本発明によるデジタル放送プログラムの低倍速再生方法に対する望ましい実施形態を，添付された図面を参照しながら詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１５】
図１は，本発明の実施形態による低倍速方法が具現されたデジタル放送受信機に対する構成を概略的に示した構成図である。
【００１６】
図１のデジタル放送受信機は，同調されたＲＦチャネル内の複数のデジタル放送プログラムが多重化されたマルチプログラムのトランスポートストリーム（ＭＰＴＳ：Ｍｕｌｔｉ−Ｐｒｏｇｒａｍ ＴＳ）中，選択された一つの単一プログラムのトランスポートストリーム（ＳＰＴＳ：Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍ ＴＳ）を選択出力するためのデマルチプレクサ１０；出力される単一プログラムのＴＳのトランスポートパケットをビデオ，オーディオ，そしてＰＳＩパケットに区分して出力するパーサ１１；データ貯蔵のためのハードディスク１３；パーサ１１を通して区分出力されるＰＥＳパケットを一時的に貯蔵した後，所定記録大きさ単位でハードディスク１３に記録貯蔵するためのバッファメモリ１２；バッファメモリ１２に一時的に貯蔵されたトランスポートパケットをデコーディングして，オリジナルのビデオ及びオーディオ信号に復元出力しながらデコーディングされたピクチャの類型に対する情報を出力するデコーダ１５；デコーダ１５から出力されるピクチャの類型に対する情報に基づいて，そのピクチャをアクセスできるインデックス情報をバッファメモリ１２（またはハードディスク１３）に記録貯蔵するインデックスファイル生成部１７；そして，ユーザ要請によって，プログラム記録過程と，ハードディスク１３に記録されたプログラムに対する再生または低速再生動作が遂行されるように各構成手段を動作制御するマイコン１６を含んで構成される。
【００１７】
ハードディスク１３の記録容量を４０ＧＢｙｔｅｓとする場合，理論上，最大１６Ｍｂｐｓで伝送受信されるＭＰＥＧのＴＳを約３３０分程度記録することができる。
【００１８】
上記のように構成されたデジタル放送受信機では，ユーザのチャネルまたはサブチャネルの選択によって，マイコン１６の制御の下にデマルチプレクサ１０は受信される多重化されたマルチプログラムのＴＳ中の一つのプログラムのＴＳを選択して出力する。パーサ１１は，受信される単一プログラムＴＳで，ＰＳＩパケットと現在選択されたプログラムのパケットＩＤを有するビデオ／オーディオパケットをそれぞれ分離する。また，各伝送パケットのヘッダを除去して，ペイロードデータのみを集めてＰＥＳ（Ｐａｃｋｅｔｉｚｅｄ Ｅｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｓｔｒｅａｍ）パケットを構成し，後段のバッファメモリ１２に貯蔵する。
【００１９】
バッファメモリ１２に貯蔵されるＰＥＳパケットが所定大きさになれば，マイコン１６の制御によってハードディスク１３に貯蔵される。バッファメモリ１２のすべての類型のＰＥＳパケットは，一つのファイルで貯蔵される場合もあり，ビデオ，オーディオ，そしてプログラム仕様情報ＰＳＩのパケット別にファイルを区分して貯蔵される場合もある。
【００２０】
一方，バッファメモリ１２に貯蔵されたＰＥＳパケットは，貯蔵された順序とおりにマイコン１６の制御の下にデコーダ１５に印加される。デコーダ１５は，各ＰＥＳパケットのヘッダ情報に基づいてピクチャ別データを区分して，デコーディング出力する。すなわち，Ｉピクチャは，別途のピクチャ構成なしにすぐにデコーディング出力し，Ｐピクチャは，Ｉピクチャに基づいて完全なピクチャを構成した後にデコーディング出力し，Ｂピクチャは，ＩピクチャとＰピクチャに基づいて完全なピクチャを構成した後にデコーディング出力する。
【００２１】
デコーダ１５は，１秒当たり３０ピクチャ（フレーム），または２５フレームをデコーディングして出力する。
【００２２】
上前記のようなデコーディング出力の途中，デコーダ１５はインデックスファイル生成部１７にハードディスク１３上にインデックスファイルの生成を要請して，現在デコーディングされたピクチャの類型とそのピクチャの位置情報を含むピクチャ情報エントリを，インデックスファイル生成部１７に伝達する。この位置に対する情報は，デコーダ１５が受信し始めたデータの累積大きさ（これは，貯蔵されたプログラム上のアドレスになる）と，そのピクチャが含まれたＰＥＳパケットの先頭位置で構成される。このような動作は，ピクチャの出力時ごとに遂行される。
【００２３】
インデックスファイル生成部１７は，パワーオンのような動作後に，最初にピクチャに対する類型とその位置情報が伝達されると，予め指定された名前のインデックスファイルをバッファメモリ１２またはハードディスク１３に生成して，受信されたピクチャ情報エントリを記録する。その後は，オープンされたインデックスファイルに受信されたピクチャ情報エントリを記録する。インデックスファイル生成部１７は，受信されたピクチャに対する類型がＢピクチャの場合には，そのピクチャ情報エントリを生成しない場合もある。なぜなら，Ｂピクチャは低倍速再生には用いないためである。
【００２４】
図２及び図３は，上記のような過程を通して生成したインデックスファイル（５００）の内容を，記録した放送プログラムと関連して図式的に示したものである。図２は，すべてのピクチャＩ，Ｐ，Ｂに対してピクチャ情報エントリを生成した場合である。図３は，ＩピクチャとＰピクチャに対してのみピクチャ情報エントリを生成した場合である。
【００２５】
放送プログラムを受信して外部の表示装置，例えば，ＴＶ受信機に出力しながら，図２，図３のような形態のインデックスファイル（５００）を生成している途中，ユーザから以前の位置，例えば，１分前の位置への移動とその位置から１／６倍速のスロー再生が要請されると，マイコン１６は，すべてのピクチャに対するピクチャ情報エントリが生成された図２の場合には，オープンされたインデックスファイル（５００）で最後のピクチャ情報エントリから１分前のピクチャ情報エントリを探す。
【００２６】
１秒当たり３０フレームのプログラムであれば，１８００（＝６０×３０）個先立ったピクチャ情報エントリが探すエントリになる。１秒当たり２５フレームのプログラムならば，１５００（＝６０×２５）個先立ったピクチャ情報エントリになる。このようにエントリが定まれば，マイコン１６はそのエントリが指す位置にあるピクチャ，またはその以後ピクチャからスロー再生させる。
【００２７】
これに対する過程は，図４に図示されている。マイコン１６は，定まったピクチャ情報エントリがＩピクチャに対するものであるのかをまず確認する。もしＩピクチャに対するものでなければ，その次にあるＩピクチャであるエントリを探して，そのエントリが有する位置情報，ピクチャのアドレスとそのＰＥＳパケットの開始アドレスを読む。そして，ハードディスク１３上に記録された放送プログラムファイルで，ＰＥＳパケットの開始アドレスから所定量，例えば，次のＰＥＳパケットの開始までを読んで，バッファメモリ１２に複写する。
【００２８】
もし，図３のようにＢピクチャに対するピクチャ情報エントリを生成しない場合，ユーザが巻き戻しを要請してその位置から１／６倍速のスロー再生を要請するようになれば，マイコン１６は，巻き戻された位置から記録された放送プログラムを読みながら，ＰＥＳパケットの開始点を探す。ＰＥＳパケットのスタート位置が見つけられれば，その位置情報を有するピクチャ情報エントリを生成したインデックスファイル（５００）で探して，現在のプログラム位置とそれに対応するインデックスファイル上のエントリを対応させる。そして，現在のプログラム位置から所定量のデータを読んで，バッファメモリ１２に複写する。
【００２９】
そして，読まれたピクチャのアドレスに該当する部分のピクチャデータを読んで，デコーダ１５に入力する。そして，現在要請されたスローが１／６倍速であるので，たった今入力されたピクチャデータを繰り返して１／３０秒間隔（または１／２５秒間隔）で５回さらに印加する。同一のピクチャデータを繰り返して入力する代わりに，以前のピクチャデータと全部または一部（数個のマクロブロック）が同一である情報を，デコーダ１５に入力させる場合もある。このようにすると，印加するピクチャデータ量が減り，また，デコーダ１５のピクチャ完成のための演算量を減らすことができる。
【００３０】
同一ピクチャを低速に合うように繰り返して，上の例で６回出力した後に，次のピクチャ情報エントリを確認する。そのエントリがＰピクチャならば，前と同一に６回繰り返してそのエントリが指すアドレスのピクチャデータをデコーダ１５に１／３０秒（または１／２５秒）間隔で印加する。デコーダ１５は，Ｐピクチャごとに受信時前に入力されて貯蔵されたＩピクチャを基盤に，完全な一つのピクチャを構成してデコーディング出力する。
【００３１】
図３の場合に，もし確認された次のピクチャ情報エントリがＢピクチャに対するものならば，Ｂピクチャでないピクチャのエントリが出る時までスキップする。このようにスキップされたＢピクチャのエントリがＮ個ならば，現在倍速の１／６倍速であるので，６Ｎ個の補間ピクチャをＢピクチャ区間に代えて，デコーダ１５に印加する。この補間ピクチャとしてマイコン１６は，Ｂピクチャ直前のＰピクチャを用いる。図５は，上記の過程によって１／６倍速で出力される映像のピクチャストリームを示している。
【００３２】
図３の場合にはＢピクチャに対する情報がないので，ＰＥＳパケットのヘッダに記録された情報からそのＰＥＳパケット内に含まれた全体ピクチャ数を確認する。そして，そのＰＥＳパケットに対応して生成したピクチャ情報エントリ数を参照して，いくつのＢピクチャが省略されたのかと，各ピクチャのスタート位置及び長さに基づいて省略されたＢピクチャの位置を把握する。
【００３３】
上述したように，Ｂピクチャをスロー再生時に排除することによって，デコーダ１５は，以前のＰピクチャを貯蔵する必要がなく，また，ピクチャ構成のためにＰピクチャを用いる必要がない。このため，デコーダのバッファ空間を節約でき，演算量の負荷を減らすことができる。
【００３４】
補間ピクチャとしてＢピクチャ直前のピクチャを用いる代わりに，スキップされたＢピクチャの前後にあるピクチャを相互結合して補間ピクチャを構成する場合もある。図６，図７は，このような方式で低速再生が具現されたときに出力される映像のピクチャストリームを示している。図６のようなピクチャストリームを構成する方法を例を挙げて説明すると，次のとおりである。
【００３５】
要請された倍速が１／６倍速であって，スキップするピクチャが２個ならば，補間ピクチャは１２（＝６×２）個生成しなければならない。このとき，これのためにスキップする２個のＢピクチャの直前と直後にあるピクチャ（図６で，Ｉ１とＰ１ピクチャ）を用いて各対応ピクセルの中間値を取った第１補間ピクチャＣ１を作り，その補間ピクチャＣ１とＩピクチャＩ１，そしてＰピクチャＰ１を用いて，第２補間ピクチャＣ２１，Ｃ２２を作り，同一の方法で第３補間ピクチャＣ３１，Ｃ３２，Ｃ３３，Ｃ３４，第４補間ピクチャＣ４１，Ｃ４２，Ｃ４３，Ｃ４４，Ｃ４５，Ｃ４６，Ｃ４７，Ｃ４８を作る。作られた補間ピクチャの数が必要な１２個を超過したので，最後の補間ピクチャＣ４ｉで３個を削除して，必要な１２個の補間ピクチャを決定する。
【００３６】
このように作られた１２個の補間ピクチャを，１／３０秒間隔でデコーダ１５に順次に印加する。補間ピクチャは，ＩピクチャとＰピクチャ，またはＰピクチャとＰピクチャ間にも生成して挿入する場合もある。このとき生成する補間ピクチャの数は，各ピクチャ間に倍速が１／Ｓのとき，Ｓ−１個の補間ピクチャを上述したように生成して挿入する。図７は，低倍速のためにＢピクチャを除去した後にオリジナルの各ピクチャ間にすべて補間ピクチャを挿入して，１／６倍速のピクチャストリームを構成した例を示している。
【００３７】
このような方法を用いれば，Ｂピクチャを除去した演算量負荷減少効果とスロー画面がスムーズにつながって出力される効果を達成できる。
【００３８】
一方，受信される放送プログラムがＭＰＥＧエンコーディングされた映像が，フレーム単位でないフィールド単位の画面で構成される場合もある。この場合には，低倍速のために追加されるピクチャ（画面の１フィールドを構成する）の数を，必ず奇数個挿入しなければならない。なぜならば，フィールド形式で伝送されてくる時は各ピクチャがｅｖｅｎとｏｄｄフィールド順になっているために，オリジナルのピクチャ（ＩまたはＰピクチャ）とスローのために挿入する補間ピクチャの数を合わせて偶数個のフィールドになってこそ出力される映像を画面上に表現する時，画面が途切れないで正常に見えるためである。
【００３９】
したがって，１／６倍速のように分母が偶数になる倍速の場合には，挿入される補間ピクチャの数はＢピクチャが除去される場合，常に偶数になって，オリジナルのピクチャ（ＩピクチャまたはＰピクチャ）がある場合には奇数になるので，全体的に常に偶数になるので問題がない。しかし，分母が奇数になる低倍速，例えば，１／５倍速を要請する場合には，補間ピクチャをもう一つ増やすか，または少なく生成して挿入しなければならない。
【００４０】
上の説明で，補間ピクチャの生成をマイコン１６で遂行したが，デコーダ１５内に別途の補間ピクチャ生成部を設計してハードウェア的に補間ピクチャを生成してデコーディング部に伝達する場合もある。このとき，補間ピクチャ生成部は，要請された倍速とバッファメモリ１２から読むべき各ピクチャのアドレスは，インデックスファイルを参照するマイコン１６から伝達されるようになる。
【００４１】
上記に詳細に説明された本実施形態によるデジタル放送プログラムの低倍速再生方法は，低倍速を具現することにおいて，ピクチャ完成のための演算量を減少させ，また，さらに遅い倍速において画面の流れがスムーズにつながり，視聴者の視聴感を向上させる。
【００４２】
以上，添付図面を参照しながら本発明のデジタル放送プログラムの低倍速再生方法の好適な実施形態について説明したが，本発明はこれらの例に限定されない。いわゆる当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４３】
【発明の効果】
本発明により，少ない演算量に各ピクチャを構成して低倍速を具現でき，十分な低速においても画面の流れがスムーズにつながるようにしたデジタル放送プログラムの低倍速再生方法が提供できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態によるデジタル放送プログラムの低倍速再生方法が適用されるデジタル放送受信機に対する構成を示した構成図である。
【図２】本実施形態によって生成する，各ピクチャに対する情報を有するインデックスファイルの構造図である。
【図３】本実施形態によって生成する，各ピクチャに対する情報を有するインデックスファイルの構造図である。
【図４】インデックスファイルの情報を参照して要請された低倍速再生区間を探す過程図である。
【図５】本実施形態によって同一ピクチャを反復使用することによって出力される低倍速ピクチャの順を示す説明図である。
【図６】本実施形態によって中間値を取ったピクチャを一部または全部を用いることによって出力される低倍速ピクチャの順を示す説明図である。
【図７】本実施形態によって中間値を取ったピクチャを一部または全部を用いることによって出力される低倍速ピクチャの順を示す説明図である。
【符号の説明】
１０：デマルチプレクサ
１１：パーサ
１２：バッファメモリ
１３：ハードディスク
１５：デコーダ
１６：マイコン
１７：インデックスファイル生成部

Claims (7)

1. 放送プログラムが貯蔵可能なデジタル放送受信機における貯蔵されたプログラムの低倍速再生方法であって，
   ＭＰＥＧ方式でエンコーディングされたＩ，Ｐ，そしてＢピクチャで構成された放送プログラムを受信して，前記放送プログラムを貯蔵しながらデコーディング出力する第１段階と；
   低倍速要請時に，前記貯蔵された放送プログラムの低倍速要請された開始区間から，ＩとＰピクチャのみを抽出する第２段階と；
   前記抽出された各ピクチャ間に，前記要請された低倍速に対応する数の補間ピクチャを生成して挿入する第３段階と；
   前記補間ピクチャが挿入されたピクチャのストリームをデコーディングして出力する第４段階とを含み，
   前記第３段階は，前記第２段階の隣接された二個のピクチャを利用して前記二個のピクチャ間の第１補間ピクチャを生成し，前記生成した第１補間ピクチャと前記隣接された二個のピクチャの各々を用いて前記第１補間ピクチャと前記二個のピクチャ間に第２補間ピクチャを各々生成し，同一の方式で必要数の第３，第４の補間ピクチャを生成することを特徴とする，放送プログラムの低倍速再生方法。
2. 前記第１段階は，前記貯蔵された放送プログラムを出力しながら各ピクチャの貯蔵アドレスとそのピクチャの類型に対する情報をピクチャ情報エントリとしてファイルに貯蔵する動作をさらに遂行することを特徴とする，請求項１に記載の放送プログラムの低倍速再生方法。
3. 前記第２段階は，前記ファイルに貯蔵された各ピクチャ情報エントリを参照して前記低倍速要請された開始区間を探して，また各ピクチャ情報エントリに記録されたピクチャの類型情報を参照して，Ｂピクチャの代わりに他のピクチャを構成することを特徴とする，請求項１または２のうちのいずれか１項に記載の放送プログラムの低倍速再生方法。
4. 前記第１段階は，ＩピクチャとＰピクチャに対してのみ，そのピクチャの貯蔵アドレスとそのピクチャの類型に対する情報をピクチャ情報エントリとしてファイルに貯蔵することを特徴とする，請求項１，２，または３のうちのいずれか１項に記載の放送プログラムの低倍速再生方法。
5. 前記第３段階で挿入される補間ピクチャの数は，奇数個であることを特徴とする，請求項１，２，３，または４のうちのいずれか１項に記載の放送プログラムの低倍速再生方法。
6. 前記補間ピクチャは，挿入される前後の両ピクチャの対応ピクセルの中間値を取ることによって構成されることを特徴とする，請求項１に記載の放送プログラムの低倍速再生方法。
7. 前記第２段階は，前記低倍速要請された開始区間のピクチャがＩピクチャでなければ以後のＩピクチャを探してその区間から始めてＩとＰピクチャのみを抽出し，Ｂピクチャに対しては他のピクチャを構成することを特徴とする，請求項１，２，３，４，５，または６のうちのいずれか１項に記載の放送プログラムの低倍速再生方法。

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