JP4763589B2 - 再生装置、および、その再生方法 - Google Patents

Description

本発明は、映像記録再生装置、その特殊再生方法に係り、特に、ＭＰＥＧ２―ＴＳ（トランスポートストリーム）を記録して、再生する映像記録再生装置、その映像特殊再生方法に用いて好適な映像記録再生装置、その特殊再生方法に関する。

近年、テレビ放送の分野においては、従来のアナログ放送からデジタル放送に移行しようとしてきている。

デジタル放送では、画像データを圧縮して送信する画像圧縮技術を用いることができ、デジタル放送の画像圧縮技術の事実上の標準としては、ＭＰＥＧ技術が広く普及している。

ＭＰＥＧ技術を採用したデジタルテレビ放送では、比較的に短い伝送単位（トランスポートパケット）によって時分割多重して、ＭＰＥＧ２―ＴＳ（トランスポートストリーム）として、放送局から受信機まで伝送される。

ＭＰＥＧ２の規格では、映像および音声データ（ＡＶデータ）は符号化（エンコード）され、エンコードされたデータは、複数のトランスポートパケットからなるＭＰＥＧ２―ＴＳとして伝送される。

受信機で受信されたＭＰＥＧ２―ＴＳは、デコーダによって復号（デコード）され、ＡＶデータとして表示画面・音声出力装置に出力される。

また、受信されたＭＰＥＧ２―ＴＳは、一時的に、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）、光ディスク、光磁気ディスク及び、磁気ディスクなどのディスクを利用した蓄積メディアや、半導体を利用した例えばカード状の蓄積メディアなどの記録装置・メディアに記録されて、視聴者の操作などによって、視聴者の望んだときに再生して、視聴されることもできる。このとき、ユーザは再生時に、早送り再生、巻戻し再生、ジャンプ再生などの特殊再生をおこなうことができる。ＭＰＥＧ２―ＴＳを記録装置・メディアに記録するための方法などの技術について例えば特許文献１に開示されている。

ところで、ＭＰＥＧ２では、画像を符号化する際、全フレームの画像データを直接符号化するだけではなく、すでに符号化された近隣のフレームのデータを参照し、そのデータとの差異のみを符号化する機能を有している。一般的に、動画像は近隣のフレーム同士の相関が高いため、近隣のフレームとの差異のみを符号化することで、符号化後の情報量を大幅に減少させることができることが期待される。

ＭＰＥＧの規格によれば、フレーム（ピクチャ）をＩ（Intra）ピクチャ、Ｐ（Predictive）ピクチャ、Ｂ（Bidirectionally predictive）ピクチャの三つのピクチャタイプに分類している。

Ｉピクチャは、ＧＯＰ（Group of Pictures）の中で独立性を保ち、他のフレーム（ピクチャ）のデータを参照せずに符号化をおこなうフレーム（ピクチャ）である。一方、Ｐピクチャは、過去のＩピクチャまたはＰピクチャを参照して符号化がおこなわれるフレーム（ピクチャ）であり、Ｂピクチャは、過去および未来のＩピクチャまたはＰピクチャを参照して符号化がおこなわれるフレーム（ピクチャ）である。符号化効率は、Ｉ、Ｐ、Ｂの順に高くなり、Ｉピクチャが一番符号化効率が悪いことになる。しかしながら、Ｉピクチャは、一フレーム（ピクチャ）のみで画像を復元できるという特徴を持つ。

したがって、早送りなどの特殊再生をおこなうときには、Ｉピクチャのみを抜き出して、画像の復元をおこなう。以下の特許文献２には、Ｉピクチャの位置情報をＨＤＤなどの記録媒体に記憶して、それを読出すことにより、トランスポートストリームを特殊再生する方法が開示されている。

特開２００３−２５７１５７号公報 特開２００５−１９７８３９号公報

ここで、映像データ、音声データ等のＡＶストリームコンテンツの記録媒体に記憶するときのデータ構造の一例を、図５および図６を用いて説明する。
図５は、記録媒体に記憶するＡＶストリームにおＴＴＳパケット、ＡＵの関係の一例を示す模式図である。
図６は、記録媒体に記憶するＡＶストリームのＡＵ、Ｉピクチャとそれに付随する情報の関係の一例を示す模式図である。

ＭＰＥＧ規格における１８８バイトの長さのトランスポートパケットは、先頭に４バイトの時間情報（例えば、受信機がトランスポートパケットを受信した時刻）が付加され、１８８バイトの長さのＴＴＳパケットとして、ＨＤＤなどの記録媒体に記録される。時間情報内には、そのトランスポートパケットが到着したときのタイムスタンプ情報が保持される。

図５に示されるように、ＴＴＳパケットが８１９２個集まって、ＡＵ（Allocation Unit）を構成する。各々のＡＵのサイズは、１．５Ｍバイトになる。

ＡＵ内のＴＴＳパケットには、トランスポートパケットのペイロードに上記のＩピクチャを含むＴＴＳパケットが存在する。

ＳＩは、上記ＡＵ単位で記録媒体に記録されたＡＶストリームの再生時のサーチ・アクセス単位を管理する情報でありＡＵとは別ファイルとして記録されている、Ｉピクチャ、ＧＯＰなどの位置に関する情報は、ＳＩに記録される。

一方、ＡＵの管理情報を記録するファイルが、ＡＵＩ（Allocation Unit Information）である。ＡＵＩには、ＡＵの最初のＴＴＳパケットが、到着した時刻（例えば、受信機がトランスポートパケットを受信した時刻）がＴＳ（Timestamp）情報として記録される。

上記従来技術は、ＭＰＥＧ２―ＴＳの特殊再生のために、Ｉピクチャの位置情報を予めの記録媒体に記憶して、それを利用する方法について述べている。つまり、上記説明におけるＳＩファイルを作成して、これを利用してＭＰＥＧ２―ＴＳの特殊再生を実現している。

しかしながら、上記従来技術においては、特殊再生をするために、映像データを予めサーチし上記位置情報を作成しておく必要がある。また、記録媒体には、Ｉピクチャの位置情報ファイルを格納するための領域も必要になる。

また、記録媒体に記録されたＭＰＥＧ２―ＴＳを、他の機器に装着して、再生するときには、機器間のデータの互換性と機能が問題となるが、上記従来技術では、Ｉピクチャの位置情報を持たないデータでは、特殊再生ができないという問題点があった。

上記のように、Ｉピクチャの位置情報の作成のためには様々な問題があり、この情報を保持することが困難な場合もありうるため、ＳＩを持たないＡＶストリームでは、特殊再生のためのＩピクチャをうまく取り出せないという問題点は解決されない。

そこで例えば、記録媒体にＭＰＥＧ２―ＴＳを記録したデータを、ＳＩなどのＩピクチャの位置情報を持たない場合であっても、特殊再生をおこなえる映像記録再生装置を提供する。

具体的には、各々のＡＵＩの中のＴＳを取り出して各ＡＵの先頭ＴＴＳパケットが再生される時刻を知り、ＡＵの中で読み出すべき位置を求める。

そして、制御部が複合部にＩピクチャのみを出力するように指示する。

上記手段によれば、ＭＰＥＧ２−ＴＳを記録したデータを、Ｉピクチャの位置情報を持たない場合であっても、特殊再生をおこなえる。

以下、本発明に係る一実施形態を、図１ないし図４を用いて説明する。
先ず、図１を用いて第一の実施形態に係る映像記録再生装置の構成を説明する。
図１は、第一の実施形態に係る映像記録再生装置の構成の一例を示すブロック図である。

本実施形態の映像記録再生装置は、デジタル放送を受信して、記録と再生をおこなう映像記録再生装置である。また、画像圧縮技術の例としては、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）方式によって符号化され多重化された信号を扱う場合について説明する。

本構成例は、各々をハードウェアの要素として記載しているが、一部をソフトウェアで実現してもよい。また、ＶＯＤ（Video On Demand）等といった特定ユーザに映像コンテンツ、音声コンテンツ等を送信することに適用してもよい。これらを総称して配信ともいう。

図１に示される本実施形態の映像記録再生装置は、記録再生部１０、制御部１１４（例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit））、ユーザインタフェース部１１５（例えば、入力装置として、キーボード、マウスまたはリモコン等）からなる。

制御部１１４は、バス部で本映像記録再生装置の各部（記録再生部１０を含む）と接続されており、映像記録再生装置全体の動作を制御する。また、ユーザインタフェース部１１５のリモコンなどを介してユーザから種々の命令信号を受け、その命令信号に基づいてバス部を介して接続された各部を制御することで、種々の処理を実行する。

記録再生部１０は、チューナ復号部１０１、セレクタ１０２、分離・抽出部１０３（例えば、デマルチプレクサ）、入力バッファ１０４、復号部１０５（例えば、ＭＰＥＧデコーダ）、ネットワークインタフェース部１０６、バッファ管理部１０７、クロック再生部１０８、タイムスタンプ比較／出力部１０９、タイムスタンプ付加部１１０、読み出し部１１１、書き込み部１１２、記録媒体１１３、出力部１１６、固定クロック発生部１１７（例えば、水晶発振器）からなる。

ここで、記録媒体１１３は、例えば、ハードディスク、メモリ、光ディスク、光磁気ディスク、磁気ディスクなどのランダムアクセスが可能な媒体である。出力部１１６は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）等を利用した表示部、スピーカ等による音声出力部、または他の表示装置等に映像データ／音声データを出力する出力端子等である。

なお、情報、ＰＣＲ等の流れを表す線が交差している場所については、接触していないものとする。ただし、黒丸が付されている部分については接触があり、そこから分岐していることを示す。

チューナ復号部１０１は、衛星、地上、ケーブルなどの放送伝送網を介して放送局からのデジタル放送信号を受信する。ユーザインタフェース部１１５のリモコンなどのユーザ操作部および制御部１１４を介して指定された物理的なあるいは仮想的なチャンネルの周波数に選局および検波処理を施す。さらに、デジタル復調および誤り訂正処理を施した後のＭＰＥＧ２―ＴＳ（トランスポートストリーム）をセレクタ１０２へ出力する。

セレクタ１０２は、制御部１１４からの制御に従い３入力１出力の選択処理をおこない、その出力を分離・抽出部１０３へ出力する。

分離・抽出部１０３は、ユーザインタフェース部１１５のリモコンなどのユーザ操作部および制御部１１４を介して指定されたチャンネル（番組）のトランスポートパケットを、入力されたＭＰＥＧ２―ＴＳから分離・抽出し、分離・抽出されたトランスポートパケットをタイムスタンプ付加部１１０へ出力する。また、分離・抽出部１０３は、ユーザインタフェース部１１５のリモコンなどのユーザ操作部および制御部１１４を介して指定されたチャンネル（番組）のトランスポートパケットから、映像と音声のＰＥＳ(Packetized Elementary Stream)またはＥＳ(Elementary Stream)を分離・抽出し、入力バッファ１０４へ出力する。
ＥＳとは圧縮・符号化された画像・音声データのそれぞれのことであり、ＰＥＳとは画像ＥＳまたは音声ＥＳを適当な大きさに分割してパケット化したものである。また、分離・抽出部１０３は、ユーザインタフェース部１１５のリモコンなどのユーザ操作部および制御部１１４を介して指定されたチャンネル（番組）のトランスポートパケットから、ＰＣＲ（Program Clock Reference）を抽出し、クロック再生部１０８へ出力する。

入力バッファ１０４は、分離・抽出部１０３からの映像／音声のＰＥＳまたはＥＳを一時格納する。復号部１０５は、入力バッファ１０４に格納されたＰＥＳまたはＥＳに対応するＤＴＳ（Decoding Time Stamp）／ＰＴＳ（Presentation Time Stamp）と、クロック再生部１０８からのＳＴＣ（System Time Clock）カウント値を比較し復号・表示タイミングを取ることにより入力バッファ１０４に格納された映像／音声のＰＥＳまたはＥＳを取り出し復号し、復号された映像／音声は、出力部１１６へ出力される。

出力部１１６は、復号された映像／音声を、出力装置である表示部／音声出力部にて再生する。または、出力端子等を介して他の表示装置等に映像／音声コンテンツデータ等を出力する。

クロック再生部１０８は、ＰＣＲを利用し、例えば、放送局側の符号・多重化部のシステムクロックと周波数の一致した受信機のシステムクロックを再現する。再現したシステムクロックはクロック再生部１０８内部のＳＴＣカウンタ、タイムスタンプ比較／出力部１０９、タイムスタンプ付加部１１０等に出力する。また、再現したシステムクロックにより動作するＳＴＣカウンタのＳＴＣカウント値を復号部１０５へ出力する。

タイムスタンプ付加部１１０は、例えばクロック再生部１０８にて再現されたシステムクロック、あるいは水晶発振器をもとに動作するカウンタによりタイムスタンプを生成し、分離・抽出部１０３で分離・抽出されたトランスポートパケットにそれぞれタイムスタンプを付加して、書き込み部１１２へ出力する。

書き込み部１１２は、タイムスタンプ付加部１１０でタイムスタンプが付加されたトランスポートパケットを記録媒体１１３に記録する処理をおこなう。この結果、あるチャネル（別の言い方をすれば、ある番組コンテンツ、ダウンロードしたコンテンツ）の映像／音声データが含まれた複数のタイムスタンプが付加されたトランスポートパケットを有する一つのストリームが、一つのデータファイルまたはそれが分割された２以上の断片データファイルとして記録媒体１１３に記憶される。

なお、タイムスタンプとは、そのスタンプが付されるトランスポートパケットの時間的位置に関する時間情報とも言える。例えば、タイムスタンプ付加部１１０に分離・抽出部１０３からのトランスポートパケットが入力された時点の時刻、または、基準とされるあるトランスポートパケット（一例として、直前または最先頭のトランスポートパケット）との時間的差分であるとも言える。このタイムスタンプは、前述の通り、トランスポートパケットに予め含まれているタイムスタンプ（例えば、ＤＴＳやＰＴＳ）とは異なる。

バッファ管理部１０７は、入力バッファ１０４における復号部１０５で未処理のトランスポートパケットの量を監視し、その量に応じて読み出し部１１１の読み出し開始と停止を制御する。

読み出し部１１１は、バッファ管理部１０７あるいは制御部１１４を介して制御され、ストリームに含まれている複数のタイムスタンプが付加されたトランスポートパケットを記録媒体１１３から次々に読み出し、タイムスタンプ比較／出力部１０９へ出力する。

タイムスタンプ比較／出力部１０９は、水晶発振器等の固定クロック再生部１１７を基に動作するカウンタのカウンタ値と、読み出し部１１１で読み出されたタイムスタンプが付加されたトランスポートパケットのタイムスタンプとを比較し、一致した場合、トランスポートパケットからタイムスタンプを削除（除去）し、セレクタ１０２、およびＩＥＥＥ１３９４／ネットワークインタフェース部１０６へ出力する。

ネットワークインタフェース部１０６は、回線（ＩＥＥＥ１３９４ケーブルやＬＡＮケーブルや無線等）を介して、出力先／入力元である他の装置（レコーダやディスプレイ等）が接続される。そして、タイムスタンプ比較／出力部１０９でタイムスタンプが削除された映像／音声等のトランスポートパケットを受け、それらのトランスポートパケットを、回線を介してそれぞれの伝送規格に沿った形式に変換して出力先である他の装置へ出力する。また、回線を介して入力元である他の装置から映像／音声等のデータをそれぞれの伝送規格に沿った形式で入力されてトランスポートパケットに変換し、セレクタ１０２へ出力する。ネットワークインタフェース部１０６は、複数あってもよい。

また、制御情報作成部２０１は、ＡＶストリームに対して、ＡＵＩやＳＩの制御情報を作成する部分である。

制御情報管理部２０２は、制御部１１４からの指示を受け、ＴＳ情報などを含むＡＵＩを読み出す。

次に、図２ないし図４を用いて一実施形態に係る映像記録再生装置の特殊再生処理について説明する。
図２および図３は、一実施形態に係る映像記録再生装置のＡＶストリームの一例を示す図である。
図４は、一実施形態に係る映像記録再生装置の特殊再生処理の一例を示すフローチャートである。

特殊再生処理としては、早送り再生（再生速度を変える）、巻戻し再生、ジャンプ再生（指定した映像時間或いは位置にからの再生）、レジューム再生（停止状態から再開する映像位置を指定して、そこから再生）などがあるが、本実施形態は、所望の時間におけるＩピクチャ位置をサーチするものであるので、様々な特殊再生処理に適用可能である。

今、図２に示されるようなＡＶストリーム記録されており、０．５秒毎にＩピクチャを出力させる１０倍速での早送り再生処理をおこなう場合を考える。

なお、ＧＯＰの期間は、０．５秒である。

したがって、ＡＵ＃０の時刻αで、Ｉピクチャを再生したときには、ＡＶストリームの一倍速再生時に５秒後に再生するべきＩピクチャ位置をサーチする必要がある。

図１に示した制御部１１４は、制御情報管理部２０２に対して、ＡＵＩの中のＴＳを読出すように指示する（Ｓ１０１）。

次に、制御部１１４は、制御情報管理部２０２が読出したＡＵＩからＡＶストリームの再生位置を計算する（Ｓ１０２）。

図に示されるように、ＡＵ＃３のＴＳ＃３が、前のＩピクチャ再生時から、３秒たった時刻、すなわちα＋３秒を示していて、ＡＵ＃４のＴＳ＃４が、前のＩピクチャ再生時から、５．５秒たった時刻、すなわちα＋５．５秒を示しているとすると、比例配分で、ＡＵの長さ（１．５Ｍバイト）×（５−３）／（５．５−３）＝１．５Ｍバイト×（４／５）の長さの位置から再生すればよい。ただし、実用上は、この位置より少し手前から再生するように制御することが望ましい。

また、ＡＵの中のＴＴＳパケットの時間情報中のタイムスタンプを見て、先頭のパケットの再生時刻から２秒たった位置にあたるＴＴＳパケットの位置から再生することもできる。この場合も、この位置より少し手前から再生するように制御することが望ましい。

また、ＡＵ＃３のＧＯＰを検出して５番目（０．５秒×（５番目−１）＝２秒）に含まれるＩピクチャを再生することもできる。

制御部１１４は、いずれの方法でＡＵの再生位置を求めて、そこから再生するように記録再生部１０に指示を与える。

それと同時に、記録再生部１０の復号部１０５がＩ枚のＩピクチャのみを複合して例えば割り込み等の手段により複合終了を知らせるＩピクチャ専用モードで動作するように指示を与える（Ｓ１０３）。

そして、割り込み等の手段により、記録再生部１０の復号部１０５からＩピクチャを一つ出力したことの報告を受け（Ｓ１０４）、次に、制御部１１４は、次の読出し位置であるα＋１０秒の場所からＩピクチャのみを再生するべく上記の動作を繰り返す。

制御部１１４は、このような動作を一つの番組のＡＶストリームの終了、或いは早送り再生の終了にいたるまで繰り返す（Ｓ１００）。
巻戻し再生の場合は、上記の処理を負の方向に行うことで実現可能になることは簡単に理解できる。

また、ジャンプポイントやレジュームポイントを、ＡＵＩのＴＳ情報を用いて、再生することも可能である。例えば、あるレジュームポイントが、番組の開始から１１秒後であったとする。これをユーザ定義情報として記憶しておく。

そして、図３に示されるように、ＡＵ＃１０のＴＳ＃１０が、番組の開始から１０秒後の時刻を示していて、ＡＵ＃１１のＴＳ＃１１が、番組の開始から１５秒後の時刻を示しているとすると、ＡＵ＃１０の先頭から１／５にある位置からＩピクチャを再生すればよい。ただし、実用上は、この位置より少し手前から再生するように制御することが望ましい。

さらに、上記実施形態では、ＴＳ情報を利用した特殊再生について説明したが、ＴＳ情報より再生位置を求める手法は、ＡＶストリームの分割位置を求めることにも利用可能である。これにより録画番組分割機能の実現も可能となる。

また、プレイリストなどの再生順序情報を作成する場合においても、上記実施形態におけるＴＳ情報より各番組の再生位置を求める手法が利用可能である。

さらに、上記実施形態では、ＴＳ情報を利用した特殊再生について１０倍速の場合を説明したが、その他の倍速の場合においても、その倍速に応じた処理を行うことで同様の手法を用いることができる。

また、上記実施形態では、ＧＯＰの期間は、０．５秒としたが、この期間以外の場合には、例えばＡＶストリーム再生時に、復号部１０５において例えばＩピクチャの複合終了を割り込み等の手段により知らせることで、制御部１１４においてＩピクチャの複合終了割り込みが発生したときから次のＩピクチャの複合終了割り込みが発生したときまでの時間を測定することでＧＯＰの期間を精度良く検出することができる。この検出結果に応じた処理を行うことで上記手法を利用することができる。

さらに、上記実施形態では、特殊再生について０．５秒毎にＩピクチャを出力させるものとしたが、０．２５秒毎に出力するようにしても良く、この出力時間に応じた処理を行うことで同様の手法を用いることができる。

また、上記実施形態では、放送波によるデジタルＴＶ放送を想定して説明してきたが、インターネットなどのネットワークによるインターネットＴＶや、コンテンツをダウンロードして取得したデータについても適用することができる。

また、上記実施形態では、画像圧縮技術としてＭＰＥＧを例にしたが、Ｈ．２６４などの画像圧縮技術についても適用することができる。この場合、上記説明におけるＩピクチャをＩＤＲ(Instantaneous Decoder Refresh)ピクチャ（フレーム）として処理しても良い。

第一の実施形態に係る映像記録再生装置の構成の一例を示すブロック図である。 一実施形態に係る映像記録再生装置のＡＶストリームの一例を示す図である（その一）。 一実施形態に係る映像記録再生装置のＡＶストリームの一例を示す図である（その二）。 一実施形態に係る映像記録再生装置の特殊再生処理の一例を示すフローチャートである。 ＡＶストリームにおけるＴＴＳパケット、ＡＵの関係の一例を示す模式図である。 ＡＶストリームのＡＵ、Ｉピクチャとそれに付随する情報の関係の一例を示す模式図である。

符号の説明

１０１…チューナ復号部
１０２…セレクタ
１０３…分離・抽出部
１０４…入力バッファ部
１０５…復号部
１０６…ＩＥＥＥ１３９４／ネットワークインタフェース部
１０７…バッファ管理部
１０８…クロック再生部
１０９…タイムスタンプ比較／出力部
１１０…タイムスタンプ付加部
１１１…読み出し部
１１２…書き込み部
１１３…記録媒体
１１４…制御部
１１５…ユーザインタフェース部
１１６…出力部
１１７…固定クロック発生部
２０１…制御情報作成部
２０２…制御情報管理部

Claims (4)

1. 予め設定された数のパケット情報を含む単位情報群により構成されたコンテンツを記録媒体から再生する記録再生部と、
   前記記録再生部を制御する制御部と、を有し、
   前記パケット情報は当該パケット情報が前記記録媒体に記録された時間を示す時間情報を含み、
   前記記録媒体には前記単位情報群の最初のパケット情報に含まれる時間情報により構成される単位情報群管理情報が記録されており、
   前記制御部は、単位情報群管理情報として記録されている第１の単位情報群の最初のパケット情報に含まれる時間情報と、当該第１の単位情報群に隣接する第２の最初のパケット情報に含まれる時間情報とに基づいてコンテンツの再生位置を指定することを特徴とする再生装置。
2. 前記記録再生部は、前記制御部により指定された再生位置のパケット情報に含まれるＩピクチャのみを出力可能であることを特徴とする請求項１記載の再生装置。
3. 予め設定された数のパケット情報を含む単位情報群により構成されたコンテンツを記録媒体から再生するステップと、
   コンテンツを再生する位置を指定するステップと、を有し、
   前記パケット情報は当該パケット情報が前記記録媒体に記録された時間を示す時間情報を含み、
   前記記録媒体には前記単位情報群の最初のパケット情報に含まれる時間情報により構成される単位情報群管理情報が記録されており、
   前記制御部は、単位情報群管理情報として記録されている第１の単位情報群の最初のパケット情報に含まれる時間情報と、当該第１の単位情報群に隣接する第２の最初のパケット情報に含まれる時間情報とに基づいてコンテンツの再生位置を指定することを特徴とする再生方法。
4. 前記指定された再生位置のパケット情報に含まれるＩピクチャのみを出力するステップを有することを特徴とする請求項３記載の再生方法。

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