JP3567517B2 - 画像伝送システムにおけるディジタル信号処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、時間軸圧縮が施されたテレビジョン信号が伝送されるような画像伝送システム、例えばディジタルＣＡＴＶやデジタル衛星放送におけるディジタル信号処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、放送局から送信される信号は、アナログのビデオ／オーディオ信号であった。近年、ディジタル技術の発達に伴い、この放送局からの送信がディジタル化しつつある。また、圧縮技術の進歩によって、放送局から送信されるビデオ信号を高能率に圧縮し、例えば、従来のアナログ１チャンネルの伝送帯域に、約１０チャンネルの信号を送信することが可能になりつつある。
【０００３】
さらに、高能率に圧縮された信号を時間軸上で圧縮して送信する方式も考えられている。すなわち、一例として、１．５Ｍｂｐｓに圧縮されたビデオ信号を例えば、エラー訂正符号等を除いた実際のディジタルデータを２４Ｍｂｐｓで送出可能な伝送路を用いて伝送するときは、時間軸上で１６倍に圧縮することが可能であり、２時間の映画を７〜８分で送信することができる。
【０００４】
ここで、図６および図７は、高能率に圧縮された信号をさらに、時間軸上で圧縮して送信する構成について示したものである。図６において、各家庭から電話回線を用いて所望の番組の送信要求を番組配信センター１０１へ送る。番組配信センター１０１では、高能率に圧縮され、さらに時間軸の圧縮処理が施されたデジタル信号がパラボラアンテナ１０２を介して通信衛星１０３へ伝送される。通信衛星１０３は、ケーブルＴＶセンターのパラボラアンテナ１０４および／または各家庭のパラボラアンテナ１０７へ受信したデジタル信号を伝送する。ケーブルＴＶセンター１０５では、受信したディジタル信号を契約している家庭１０８へＣＡＴＶ回線を用いて伝送する。
【０００５】
ところで、このような方式では、受信したディジタルデータが時間軸圧縮されているために、そのままでは視聴することはできない。つまり、受信側では、例えばディジタルＶＴＲ等の記録装置に受信したディジタルデータを記録し、放送番組１本分の記録が完了した後に時間軸を元に戻しながら再生しなければならない。従って、各家庭１０６、１０８では記録装置と接続された受信機を有しており、一度この記録装置に受信したデジタル信号を記録する。そして、放送番組は、記録完了後に時間軸を元に戻しながら再生される。
【０００６】
さらに、例えば記録装置に記録された時点で課金情報が電話回線を介して番組配信センターの課金データベース（図示せず）に記憶され、視聴料金が金融機関１０９を介して各家庭から支払われる。
【０００７】
次に、図７は番組配信センター１０１内の構成を示したものである。ＶＴＲや光ディスク等の映像音声信号源１１０の信号は、ＭＰＥＧエンコーダ部１１１にて高能率に圧縮される。圧縮された信号は、パケット生成部１１２にてパケット化され、時間軸圧縮処理部１１３にて時間軸上で圧縮処理される。図７では以上のような処理系が複数チャンネル用意されており、これら各チャンネルで処理された信号は、マルチプレクサ１１４で多重化処理が施される。多重化された信号は、コンディショナルアクセス部１１５で発生されたスクランブルキーによりスクランブル処理部１１６において、暗号化される。このスクランブルキーは、電話回線を使って各家庭に伝送されるようにしても良いし、伝送されるデジタル信号に多重して送るようにしても良い。暗号化された信号は、エラー処理部１１７と変調部１１８を介してエラー訂正符号の付加および伝送に適した変調が施される。以上のように処理された信号は、出力端子１１９およびパラボラアンテナ１０２を介して伝送される。
【０００８】
本出願人は、平成５年６月８日付けで出願した特願昭５−１３７６５１号にて、上述のように伝送されてきたデジタル信号を受信し、デジタルＶＴＲを用いて記録を行い、時間軸を元に戻しながら再生する記録再生装置について出願した。この場合に、各家庭でユーザが２時間の映画を見たいと思った時に放送局側に要求を出してもすぐには視聴することはできず、ディジタルＶＴＲ等の記録装置に記録を行い、全ての記録が完了してから時間軸をもとに戻して再生するので、映画を見始めるまでに少なくとも７〜８分は待たなければならない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従って、この発明は、放送局から時間軸圧縮されて送信されてくる画像信号を放送局側に要求を出してから実際に映画を見始めるまでの時間を短縮化することができる画像通信システムにおけるディジタル信号処理装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、時間軸圧縮されたデジタル画像データが受信される画像伝送システムにおけるデジタル画像データを記録再生するためのディジタル信号処理装置において、
デジタル画像データを受信する受信部と、
受信したデジタル画像データを磁気テープ上に記録する第１の記録再生部と、
受信したデジタル画像データの先頭から所定部分を第１の記録再生部の記録動作と並行して記録し、且つ所定部分を再生するようにした第２の記録再生部と、
第２の記録再生部にデジタル画像データの所定部分を記録しながら、所定部分を再生し、第２の記録再生部により再生された所定部分を時間軸伸長した信号に対して、第１の記録再生部により再生され、時間軸伸長された信号を連続させるための制御手段と
を設けることを特徴とする画像伝送システムにおけるディジタル信号処理装置である。
【００１１】
【作用】
受信した時間軸圧縮されたディジタルデータをディジタルＶＴＲ部において、放送番組１本分が連続して最後まで記録される。また、ディジタルＶＴＲ部の記録開始と同時に、ＨＤＤ部では、時間軸圧縮されたディジタルデータの所定期間のデータを記録する。例えばＨＤＤ部の記録動作は、ディスクが一杯になるまで行われる。ＨＤＤ部での記録終了後、ＨＤＤ部の再生動作が開始される。ＨＤＤ部より再生されたディジタルデータは、時間軸伸長され、復元画像データとして例えばモニタに出力される。ディジタルＶＴＲ部において、最後まで記録が完了すると磁気テープは、ＨＤＤ部で再生を行っている地点まで巻き戻されて、ディジタルＶＴＲ部による再生に切り換えられる。切り換えが行われた以降は、ディジタルＶＴＲ部によって放送番組の最後まで再生されることにより、時間軸圧縮されたディジタル信号を受信してデジタルＶＴＲ部で記録を行っている最中であっても、ＨＤＤ部の記録が完了すれば放送番組内容を視聴することができる。
【００１２】
【実施例】
以下、この発明に係るディジタル信号処理装置の一実施例について、図面を参照しながら説明する。図１は、この発明のディジタル信号処理装置の一例のブロック図を示す。例えばＭＰＥＧ２（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ ２）で高能率符号化されると共に時間軸圧縮されたディジタル信号、あるいはＭＰＥＧ２で高能率符号化されただけのディジタル信号が多重化されたディジタル多重化データがチューナ回路１へ供給され、チューナ回路１によって、所望の放送チャンネルが選択的に受信される。
【００１３】
チューナ回路１により所望の放送チャンネルが選局された信号が復調回路２で復調された後、エラー訂正回路３において、伝送系で発生したエラー訂正が施される。エラー訂正された信号は、デマルチプレクサ回路４へ供給され、所望の番組が選択される。デマルチプレクサ回路４から出力された信号は、ローカルコンディショナルアクセス処理回路５へ供給され、ＩＣカード６に記憶されている契約情報に応じてスクランブルが解除される。スクランブルが解除された場合にはマイコン２３はモデム２４を介し、電話回線を利用して番組配信センター１０１に課金情報を伝送する。スクランブルが解かれた信号は、ローカルコンディショナルアクセス処理回路５からスイッチ回路７の可動接点７ａに供給される。そして、スイッチ回路７の固定接点７ｂは、記録再生部１１に接続され、さらにスイッチ回路７の固定接点７ｃは、スイッチ回路８の固定接点８ａが接続されており、また固定接点８ｂには記録再生部１１からの信号が供給される。スイッチ回路８の可動接点８ｃは、ＭＰＥＧデコーダ回路９に接続されている。ＭＰＥＧデコーダ回路９から出力される信号は出力端子１０を介して、モニタ等に出力される。
【００１４】
次に、受信したディジタル信号を記録するための記録再生部１１について説明する。記録再生部１１の主な構成は、デジタルＶＴＲ記録再生部１４とＨＤＤ記録再生部１８とから成る。スイッチ回路７の固定接点７ｂに供給された信号が記録信号処理回路１２および１６に供給される。記録信号処理回路１２には、バッファ、エラー訂正符号のエンコード回路、フレーム化回路、およびチャンネル変調回路等が含まれており、各処理が施される。記録信号処理回路１２の出力は、スイッチ回路１３を介してデジタルＶＴＲ記録再生部１４に供給されて磁気テープに記録される。ここで磁気テープには、画像信号および音声信号の他に、タイムコード発生回路２１で発生されたタイムコードデータと絶対トラック番号発生回路２２で発生された絶対トラック番号が、例えば磁気テープ上のサブコードエリアに記録される。
【００１５】
記録された磁気テープを再生する時にはスイッチ回路１３を介して再生信号処理回路１５に供給され、スイッチ回路２０を介してスイッチ回路８の固定接点８ｂに供給される。再生信号処理回路１５にはチャンネル復調回路、エラー訂正符号のデコード回路、ＴＢＣ回路、フレーム分解回路等が含まれており、各処理が施される。
【００１６】
また、記録信号処理回路１６に供給された信号は、スイッチ回路１７を介してＨＤＤ記録再生部１８に供給されてハードディスクに記録される。記録信号処理回路１６には、上述した記録信号処理回路１２と同様にバッファ、エラー訂正符号のエンコード回路、フレーム化回路、およびチャンネル変調回路等が含まれており、各処理が施される。ここでハードディスクには画像音声信号と共に、タイムコード発生回路２１で発生されたタイムコードデータが記録される。
【００１７】
ハードディスクから再生された信号は、ＨＤＤ記録再生部１８からスイッチ回路１７を介して再生信号処理回路１９に供給される。再生信号処理回路１９には、上述した再生信号処理回路１５と同様にチャンネル復調回路、エラー訂正符号のデコード回路、フレーム分解回路等が含まれており、各処理が施される。再生信号処理回路１９の出力はスイッチ回路２０を介してスイッチ回路８の固定接点８ｂに供給される。
【００１８】
スイッチ回路７、８、１３、１７、２０、２６の切り換えは何れもマイコン２３によって制御される。このマイコン２３には、ＩＣカード６、操作パネル２５、モデム２４、リモートコントローラ２５からの制御信号を受信するリモートコントローラ受光部２７とが接続されていると共に、デジタルＶＴＲ記録再生部１４やＨＤＤ記録再生部１８の駆動系の制御等も行う。
【００１９】
尚、図１ではローカルコンディショナルアクセス処理回路５の後の信号を記録再生部１１に供給するようにしたが、ローカルコンディショナルアクセス処理回路５へ供給される信号、すなわちこの一例では、デマルチプレクサ回路４から出力される信号を記録再生部１１に供給するようにしても良い。しかしながら、ローカルコンディショナルアクセス処理回路５の後に記録再生部１１を配置することにより、スクランブル解除がなされたディジタル信号が記録されるため、可視画像によって、サーチを行うことが可能となる。
【００２０】
ここで、図１の動作について説明する。先ずユーザーは、図２に示すようなモニタまたはテレビに表示された番組選択画面において、操作パネル２５および／またはリモートコントローラ２５を用いてカーソル３０を移動させることにより、所望の番組サービスを選択する。そして、選択された番組がＭＰＥＧ２で高能率符号化された「１．無料番組」または「２．有料番組（視聴）」である場合について説明する。この場合には、信号受信と共に信号処理を行って視聴が可能であるためにスイッチ回路７は固定接点７ｃ側に、スイッチ回路８は固定接点８ａ側に切り換えられて、ＭＰＥＧデコーダ回路９でデコードされてモニタに出力される。尚、「２．有料番組（視聴）」を選択した場合には記録再生部１１には記録されないが有料放送であるので、モデム２４を介して番組配信センター１０１へ課金情報が送られる。この課金情報としては１回の視聴料金だけなので、比較的安いものである。
【００２１】
次に、ユーザーが番組選択画面において「３．有料番組（録画）」を選択した場合、ＭＰＥＧ２で高能率符号化された番組を記録再生部１１に記録しておき、後日も視聴したいという場合には、スイッチ回路７は、固定接点７ｂ側に切り換えられてデジタルＶＴＲ記録再生部１４に記録される。また、この場合のみに限りスイッチ回路２６はオンとされてデジタルＶＴＲ記録再生部１４に記録が行われている最中であっても番組を見ることができる。この場合には、デジタルＶＴＲ記録再生部１４に記録を行い、何回でも視聴できるので、モデム２４を介して番組配信センター１０１に送られる課金情報としては上述の１回の視聴料金の場合に比べて高いものとなる。尚、番組選択画面で「３．有料番組（録画）」以外の番組を選択した場合にはスイッチ回路２６はオフとされる。
【００２２】
次に、ユーザーが番組選択画面において、ＭＰＥＧ２で高能率符号化されると共に時間軸圧縮処理された番組「４．有料番組（高速配信）」を選択した場合について説明する。この場合には、受信と同時に信号処理を行い視聴することは不可能であるために、記録再生部１１に記録を一旦行うべくスイッチ回路７を固定接点７ｂ側に切り換える。
【００２３】
図３は、記録再生動作の一例を示すタイミングチャートである。図３では時間軸が６分の１に圧縮され、２時間分の映画を受信した例を示す。図３Ａは、時間軸圧縮された映画を受信している期間（２０分）を示す。図３Ｂは、ＨＤＤ記録再生部１８に時間軸圧縮された映画が記録される期間（約４分）を示す。図３Ｃは、ＨＤＤ記録再生部１８に記録された映画が再生される期間（約２４分）を示す。図３Ｄは、デジタルＶＴＲ記録再生部１４に時間軸圧縮された２時間分の映画が記録される期間（２０分）を示す。図３Ｅは、デジタルＶＴＲ記録再生部１４が映画を記録した磁気テープの巻き戻し及び頭出しを行っている期間（約１〜２分）を示す。図３Ｆは、デジタルＶＴＲ記録再生部１４が磁気テープに記録した映画の再生を行っている期間を示す。
【００２４】
図３Ａ、Ｂ、Ｄとから判るように、時間軸圧縮の施された映画の受信を開始するのと同時に、デジタルＶＴＲ記録再生部１４とＨＤＤ記録再生部１８とが映画の記録を開始する。このときデジタルＶＴＲ記録再生部１４とＨＤＤ記録再生部１８の記録レートは同じである。ＨＤＤ記録再生部１８は、ハードディスクが一杯になるまでデータを記録する（約４分）。そしてハードディスクが一杯になったならば図３Ｃに示すようにすぐに再生を開始する。ハードディスクは、磁気テープよりアクセススピードが早いので記録終了後すぐに再生を開始することができる。ハードディスクの再生時には時間軸を元に戻すために記録再生ヘッド（図示せず）の移動速度を記録時の速度より遅くして再生するか又は、再生した信号を一旦メモリ（図示せず）に取り込み、読みだしクロックを適当に設定することにより時間軸を元に戻して再生する。時間軸が元に戻された信号は、スイッチ回路２０とスイッチ回路８を介して（スイッチ回路は固定接点８ｂ側に切り換えられている）ＭＰＥＧデコーダ回路９に供給されて、復元される。
【００２５】
ＨＤＤ記録再生部１８に記録した映画の再生を行っているときに、デジタルＶＴＲ記録再生部１４は、映画を最後まで磁気テープに記録する。デジタルＶＴＲ記録再生部１４に映画の記録が完了した場合には、現在ＨＤＤ記録再生部１８が再生している箇所のタイムコードをマイコン２３が認識し、磁気テープに記録されている絶対トラック番号に換算する演算をマイコン２３が行う。マイコン２３は、演算した結果の絶対トラック番号へ高速で磁気テープの巻き戻しを行った後、頭出しを行う。絶対トラック番号での高速サーチは、２００倍速程度まで可能であるため、２０分間の記録であれば約６秒でテープトップまで巻き戻すことが可能であるため、頭出しの時間を入れても約１〜２分でハードディスクが再生している箇所と同期を取ることが可能である。
【００２６】
ＨＤＤ記録再生部１８が再生している箇所と同期が取れたならば、スイッチ回路２０を切り換えて、デジタルＶＴＲ記録再生部１４からの再生に切り換える。これにより番組の最後まで視聴を続けることができる。
【００２７】
上述のようにＨＤＤ記録再生部１８のハードディスクには、ディジタルＶＴＲ記録再生部１４が番組を最後まで記録するのに要する時間（２０分）と、記録された磁気テープを巻戻し、ハードディスクが再生している箇所に同期させる為に要する時間（約１〜２分）を加えた時間分だけ再生できるように、記録すればよく、同時にそれだけの容量があればよい。
【００２８】
従って、ユーザーは、デジタルＶＴＲ記録再生部１４の記録が終了して巻き戻す時間（約２２分）を待つ必要はなく、ハードディスクが記録を終了するまでの時間（約４分）だけ待てば良い。したがって待ち時間が大幅に短縮化されることになる。
【００２９】
次に、この発明を用いた一実施例について図４および図５を用いて説明する。図４においてブロック図を示すが図１と同じ構成部分については説明を省き、構成の異なる部分のみ説明することにする。図４においてＨＤＤ記録再生部１８には記録専用ヘッド（図示せず）と再生専用ヘッド（図示せず）とが別個に設けられている。記録信号処理回路１６から出力された信号は、記録専用ヘッドに供給されてハードディスクに記録される。また、この一実施例では再生専用ヘッドが設けられているので、記録と同時に記録を行った部分をすぐに再生することができる。再生された信号は、ＦＩＦＯメモリ（First In First Out memory ）３１に入力されて時間軸が元に戻されて再生信号処理回路１９に出力される。
【００３０】
図５は一実施例における記録再生動作の一例を示すタイミングチャートである。この図５では、上述した一例と同様に時間軸が６分の１に圧縮され、２時間分の映画を受信した例を示す。図５Ａは、時間軸圧縮された映画を受信している期間（２０分）を示す。図５Ｂは、ＨＤＤ記録再生部１８が時間軸圧縮された映画の記録を行っている期間（約４分）を示す。図５Ｃは、ＨＤＤ記録再生部１８が記録した映画の再生を行っている期間（約２４分）を示す。図５Ｄは、デジタルＶＴＲ記録再生部１４が時間軸圧縮された映画の記録を行っている期間（２０分）を示す。図５Ｅは、デジタルＶＴＲ記録再生部１４が映画を記録した磁気テープの巻き戻し及び頭出しを行っている期間（約１〜２分）を示す。図５Ｆは、デジタルＶＴＲ記録再生部１４が磁気テープに記録した映画の再生を行っている期間を示す。
【００３１】
この一実施例では、図Ｂ、Ｃ、Ｄとから判るように、時間軸圧縮の施された番組の受信を開始するのと同時に、デジタルＶＴＲ記録再生部１４とＨＤＤ記録再生部１８の両方の記録を開始し、さらにＨＤＤ記録再生部１８ではこの記録動作と同時に再生動作も行う点が一例とは異なる所である。この場合もデジタルＶＴＲ記録再生部１４とＨＤＤ記録再生部１８の記録レートは同じである。ＨＤＤ記録再生部１８は、ハードディスクが一杯になるまでデータを記録する（約４分）。したがってハードディスクには時間軸を元に戻した時点で２４分間分の再生データが記録されていることになる。尚、図４では再生したデータをＦＩＦＯメモリ３１に蓄積して時間軸を元に戻すようにしたが、再生専用ヘッドの移動速度を記録専用ヘッドの移動速度より遅くして再生するようにしても良い。
【００３２】
ＨＤＤ記録再生部１８の再生を行っている途中でデジタルＶＴＲ記録再生部１４は、番組の最後まで記録を完了する。デジタルＶＴＲ記録再生部１４の記録が完了した場合には、一例と同様にＨＤＤ記録再生部１８の再生箇所とデジタルＶＴＲ記録再生部１４の再生開始箇所の同期を取り、同期が取れた以降はデジタルＶＴＲ記録再生部１４の再生側にスイッチ回路２０が切り換えられる。これにより番組の最後まで視聴を続けることができる。
【００３３】
このように一例と同様にＨＤＤ記録再生部１８のハードディスクには、ディジタルＶＴＲ記録再生部１４が番組を最後まで記録するのに要する時間（２０分）と、記録された磁気テープを巻戻し、ハードディスクが再生している箇所に同期させる為に要する時間（約１〜２分）を加えた時間分だけ再生できるように、番組を記録すればよく、同時にハードディスクには、それだけが記録できる容量があればよい。
【００３４】
このように一実施例では、ＨＤＤ記録再生部１８は記録動作と再生動作が同時に実行されるので、ユーザーは、ほとんど待つことなく画像を見ることができる。
【００３５】
上述の一実施例では、ハードディスクを用いて記録を行うことについて説明したが、これに限ることはなく例えば光ディスク、光磁気ディスク、半導体等を用いることも可能である。
【００３６】
さらに、上述の一実施例では、デジタルＶＴＲ記録再生部１４の再生開始箇所とＨＤＤ記録再生部１８の再生箇所との同期を取るためにタイムコードが用いられるとしているが、ハードディスクのアドレスを使用し、磁気テープのトラック番号またはタイムコードを計算することにより、同期をとるようにしても良い。
【００３７】
さらにまた、上述の一実施例では、ＨＤＤ記録再生部１８には、記録専用ヘッドと再生専用ヘッドとが個別に設けられているとしたが、これに限らず記録再生兼用ヘッドとＦＩＦＯを用い、記録動作と再生動作を時分割処理するようにしても良い。
【００３８】
【発明の効果】
この発明に係るディジタル信号処理装置は、時間軸圧縮されたデジタル画像データを受信すると同時、または短時間で再生することが可能なため、利用者の待機時間は短くで済み、ユーザーの要求後、すぐに復元画像データを見ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るディジタル信号処理装置の一例を示すブロック図である。
【図２】この発明に係る番組選択画面の一例を示す図である。
【図３】この発明に係るディジタル信号処理装置の一例における記録再生動作を示すタイミングチャートである。
【図４】この発明に係るディジタル信号処理装置の一実施例を示すブロック図である。
【図５】この発明に係るディジタル信号処理装置の一実施例における記録再生動作を示すタイミングチャートである。
【図６】この発明に係る時間軸圧縮されたデジタル画像データが受信される画像伝送システムを示した図である。
【図７】この発明に係る時間軸圧縮されたデジタル画像データが受信される画像伝送システムの送信側のブロック図である。
【符号の説明】
１４ ディジタルＶＴＲ記録再生部
１８ ＨＤＤ記録再生部
２３ マイコン
１２、１６ 記録信号処理回路
１５、１９ 再生信号処理回路
７、８、１３、１７、２０、２６ スイッチ回路

Claims (1)

1. 時間軸圧縮されたデジタル画像データが受信される画像伝送システムにおける上記デジタル画像データを記録再生するためのディジタル信号処理装置において、
   上記デジタル画像データを受信する受信部と、
   受信したデジタル画像データを磁気テープ上に記録する第１の記録再生部と、
   上記受信したデジタル画像データの先頭から所定部分を上記第１の記録再生部の記録動作と並行して記録し、且つ上記所定部分を再生するようにした第２の記録再生部と、
   上記第２の記録再生部に上記デジタル画像データの上記所定部分を記録しながら、上記所定部分を再生し、上記第２の記録再生部により再生された上記所定部分を時間軸伸長した信号に対して、上記第１の記録再生部により再生され、時間軸伸長された信号を連続させるための制御手段と
   を設けることを特徴とする画像伝送システムにおけるディジタル信号処理装置。

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