JP2002517138A - 圧縮されたディジタル音声及び映像を記録する方法 - Google Patents
圧縮されたディジタル音声及び映像を記録する方法Info
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- H04N9/8042—Transformation of the television signal for recording, e.g. modulation, frequency changing; Inverse transformation for playback involving pulse code modulation of the colour picture signal components involving data reduction
Abstract
Description
の記録は、早送り及び巻戻しなどのトリックモードが可能である。トリックモー
ドは、グループオブピクチャ(Groups of Pictures;以下、
GOPという)に基づいて圧縮されたディジタル映像に対して実行される時には
より複雑となる。なぜなら、均一な映像間隔は、映像の情報内容によって決まる
均一でない長さのデータ・パケット・シーケンスに対応するからである。米国特
許第5,701,386号は、各グループオブピクチャにGOPヘッダを設け、
GOPの各シーケンスにシーケンス・ヘッダを設けることによって早送り及び巻
戻しを可能とする。上記ヘッダはいずれも先頭GOPの前、及び最終GOPの前
に設けられる。以下、「画像」という語が一貫して用いられる。実際の映像規格
によっては、「画像」という語に「フィールド」と同様に「フレーム」を含む場
合もあり得る。しかし、現代のディジタル放送では、特に衛星を経由したもので
は、多チャンネル音声及び/若しくは映像送信のためのシステム層規格であるI
SO/IEC 13818−1に従ったトランスポートストリーム(Trans
port Streams;以下、TSという)が使われる。映像層規格はH2
62若しくはISO/IEC 13818−2であり、音声層規格はISO/I
EC 13818−3である。これらの機能は特にDVDに用いられ、デコーダ
からのフィードバックなしの順次の再生を目的とする。パケットは受信器に一つ
ずつ到着し、それらの特定のプログラムに対する割当は、通常、パケット自体が
到着する前には判らない。実際、割当はプログラム固有情報(Program
Specific Information;以下、PSIという)テーブルを
通じて行われる。記録のため、一以上の特定のプログラムが受信されたトランス
ポートストリームから選択される。これは、記録時若しくは再生時のいずれかに
おいて、再生用として有効なトランスポートストリームを維持するために一定の
ストリーム・パラメータを適合させることを必要とする。
。しかし、実際に記録されたプログラムへのエントリー・ポイントにヒットする
確率は低い。上記のようなエントリー・ポイントを見つけるためには、反復且つ
時間的に集中した検索が必要であり、バッファ・アンダーフローを起こし得る。
独立に再生されている映像断片上に直ちに到達することと同様に、n倍(nは整
数)のスピードでストリームを再生することもほぼ不可能となる。よって、専用
装置上に記録される場合、エントリー・ポイントの位置は直接若しくはポインタ
を経由して直ちに知られなければならない。複数のプログラムが記録されなけれ
ばならないとき、問題はより深刻となる。
を処理するデータを維持しながら多様なトリックモードを上記環境に対して実行
し得るように記録された映像をフォーマットすることである。
けられる。本発明は、更に上記のように記録されたトランスポートストリームを
再生する方法、及び本発明を実施するために設けられた装置に関する。本発明の
更に有利な態様は従属クレームに記載されている。
及び特に付属の図面を参照して、以下により詳細に述べられる。
ットは、パケット識別子(Packet IDentifier;以下、PID
という)を含むトランスポートストリーム・パケット・ヘッダから始まる。PS
Iテーブルを通じて、TSパケット内のデータ内容は知られる。各送信されたプ
ログラムの映像データ(Video data)に対するPID(V_PID)
は、トランスポートストリーム内のPSIテーブルに記録される。可変のペイロ
ード部開始標識(payload_unit_start_indicator
;以下、pusiという)は、トランスポートストリーム・パケット・ヘッダ内
に記録され、当該パケットのペイロードが実際に(ISO/IEC規格上の)パ
ケット化要素ストリーム(Packetized Elementary St
ream;以下、PESという)パケットの第一番目のバイトから開始するのか
否かを表示する。最後に、適合フィールド制御(adaptation_fie
ld_control;以下、afcという)はトランスポートストリーム・パ
ケットが実際に適合フィールド及び/若しくはペイロードを含むか否かを表示す
る。
ID、pusi=1となるpusi、及び1若しくは3と等しいafcを有する
パケットにアクセスするだけでよい。単体で188バイトのパケットに対してテ
ーブルが長すぎる場合、PID=V_PIDとなる2個以上連続したパケットに
アクセスしなければならない。エントリー・ポイントの存在が確認される必要が
あるのは上記のように示唆するパケットだけである。エントリー・パケットは、
以下のようなパケットであり得る。 ・I画像の先頭を有するTSパケット ・GOPの先頭を有するTSパケット ・シーケンス・ヘッダの先頭を有するTSパケット ポインタは、一時的にRAMメモリ内に記録され、最終的にはディスクに書き
込まれる。映像を有するプログラムは、毎秒25画像で135分の長さがあり、
12画像分のGOPサイズを有する。長さが4バイトのポインタは約0.54メ
ガビット(Mbit)若しくは67キロバイト(kByte)のポインタ情報を
生成する。16メガボー(Mbaud)転送速度において、個別のディスク領域
を得たすべてのポインタにこれを書き込むには約35ミリ秒必要となる。RAM
が小さすぎる場合、ポインタはより早く書き込まれなければならない。ポインタ
は、選択されたパケットが1000などの一定数に達した時にそれらを記録する
ことなどによって、記録されたストリーム内に保持される。よって、再生時、ポ
インタ位置は直ちに知られる。別の方法として、ポインタ位置のテーブルが用い
られてもよい。ポインタが個別の位置に保持されている場合、一定時間間隔後、
若しくは実際のビットレートが低い瞬間、若しくはバッファ記録容量に達する前
ならいつでも、書き込まれることができる。
と共に記録される。 ・残り時間を計算するための記録時における映像の毎秒の長さ ・GOPのサイズ、及び適用可能であれば、MPEG規格などによればクローズ
ドなのか非クローズドなのか、サイズは均一なのか否か、のようなGOPの特徴
・プログラム・マップ・テーブル(Program Map Table;以下
、PMTという)を含むパケットのPID ・プログラム基準クロック(Program Clock Reference
;以下、PCRという)を含むパケットのPID。 ・映像情報を有するパケットのPID ・経過時間を計算するために用いられる開始時刻コード ・均一なGOPサイズと組み合わせて時系列上の特定の時点へジャンプするため
に用いられるフレーム速度 ・当該プログラムの終わりを計算するために用いられるTSパッケージのトータ
ル数 ・I画像、B画像、及びP画像の全体数 ・I画像のトータル数 ・平均ビットレート ポインタの使用は、特定のプログラムをより高速で再生するのに役立つ。トラ
ンスポートストリーム状況は、存在しない画像を参照することを避けることによ
って維持されるべきである。更に、特定のフィールドが適合されるべきである。
ケットのみをデコーダへ転送することによって促進される。音のより速い再生は
通常役に立たない。余分な情報の記録は、PAT、PMT、PCR、及びV_P
IDのPIDに対応するPIDを有するパケットを転送のために排他的に選択す
ることを可能にする。GOPサイズ情報は、選択可能に特定のB画像を通過させ
、他のパッケージにおける一時的な基準に適合する完全なGOPの再生中に、非
クローズドGOP環境において用いられる。記録時の映像区間は、経過時間を計
算し表示するためにGOPヘッダ内に記録されている時刻コードと組み合わされ
て用いられる。フレームレートと固定されたGOPサイズとの組み合わせは、正
確に特定の秒数を周期的に再生し、続けて従前数のn倍ジャンプすることを可能
にする。ここでnは1から100までの範囲などの値である。ポインタによって
支えられた記録の付加的な利点は、プログラムは一度だけ記録されればよいこと
である。説明される機構は、第二のトランスポートストリームにおいてインター
リーブ方式で同時に複数のプログラムを記録することにも対応する。この場合、
各プログラムは関連したポインタ列が必要となる。
トリームを受信する。ブロック22において、要求されるTSパケットの選択、
及び時刻スタンプの挿入が行われ、次いで、ストリーム情報メモリ24に記録さ
れる。ブロック26において、選択されたTSパケットが計数され、実際に計数
された数はポインタ情報メモリ28へ転送される。ブロック32においてエント
リー・ポイントが取り出され、ブロック30において計数される。計数値はポイ
ンタ情報メモリ28及びストリーム情報メモリ36の両方へ転送される。ストリ
ーム情報メモリ36は、実際はブロック24と同じである。ブロック34におい
て、時刻コードがGOPヘッダから取り出され、その値がゼロであれば必要な修
正が実施される。ブロック38において、開始時刻コードが取り出され、ストリ
ーム情報メモリへ転送される。ブロック40において、GOPサイズ及び画像速
度情報が取り出され、ストリーム情報メモリ(ここではブロック50)へ転送さ
れる。ブロック42において、クローズドGOP標識が取り出され、ブロック4
4においてはPCR_PIDが、ブロック46においてはPMT_PIDが、ブ
ロック48においては映像PIDが、それぞれ取り出され、ストリーム情報メモ
リ50へ転送される。出力49における情報は、記録される準備ができている。
図は、適切なハードウェア上での多様な部分的機能性のマッピングを明確に示し
ていない。このマッピングは、省略のため示されていない従来の機構として実現
される。
で、一番上のレベルはトランスポートストリーム・パケットのシーケンスを示す
。各パケットは188バイトを含む。次のレベルにおいて、パケットは少なくと
も情報PID、pusi、及びafcを提供する4バイトのヘッダを含む。残り
の部分はTSパケットデータである。三番目のレベルにおいて、データフィール
ドは、適合フィールド及び/若しくはペイロードフィールドを含む。両フィール
ドは必要に応じてサイズが決められ、afc情報を通じて内部で明確にされる。
力22において受信された情報ストリームに基づいて選択されたすべての情報を
含むTSパケットによって形成されるストリーム情報をシンボル化する。ブロッ
ク62は、図1においてブロック26、30、及び32によって生成されたポイ
ンタ情報をシンボル化する。ブロック60は図1において特にブロック22、3
0、38、40、42、44、46、及び48などの多様なブロックによって生
成されたストリーム情報をシンボル化する。ここで、最初にブロック60及び6
2からの情報が連続した記録のために結合される。次いで、ブロック64からの
情報も同様に結合され形成された複合物は媒体に記録される。後者の情報は、前
者から物理的に離れた位置に記録される。リンク付けはファイルシステムを通じ
て行われる。全情報は、図2の例示的な教えに沿って構成されるフォーマットに
おいてディスクに集合的に記録される。プログラム実行中、TSパケットは頻繁
に書き込まれる。ポインタ及びストリーム情報は、映像取り込み終了後、若しく
は映像取り込み中に比較的少ない量において、書き込まれる。
伴った書換可能記録ディスクを表す。この部品は、復調、誤差補正、及び本発明
よりも比較的低い組織上のレベルにおいて稼動する同様の機能を含む、駆動及び
情報アクセス用の電気機械、電気光学、及び電子部品である。 ブロック72は、逆パッケージ化を実行して3つのサブストリームに分ける。ブ
ロック74はポインタ情報メモリサブストリームをシンボル化する。ブロック7
6は、ストリーム情報メモリサブストリームをシンボル化する。これら2つのス
トリームは、以下のユーザ制御機能を実行する制御部80へ転送される。 ・ディスク再生速度を通常の速度の1〜n倍などのように設定する。 ・ジャンプが行われる前の最低限の再生区間を任意的に設定する。ここでは、多
様な可能性が存在するが、例えば、ジャンプの前にn個のGOPを再生する、速
度xn GOPでジャンプする、又は、I画像をn回繰り返し、それから次のI
画像へジャンプする、などが挙げられる。 ・複数のプログラムが記録されていれば、プログラムを選択する。 ・当該プログラムのどこから再生を開始すればよいのか映像開始位置を設定する
。 ・再生及び記録 ・停止 ・時系列上の指定点へ飛ぶ。 ・早送り及び巻戻し 制御機能は、例えば、以下のようなものである。 ・読み出されたプログラムの開始から実際に経過した時間の表示。 ・ディスクのためのポインタ及びストリーム情報の取得。 ・エントリー・ポイントにアクセスするためなどの特定のバイト位置への移動実
施の制御 ・特定の物理的位置から開始されるような再生 ・特定の物理的位置への記録 制御部は、制御ライン92、94、96、及び98に沿って開発された信号を
以下特定される多様なサブシステムへ転送する。まず、ディスク関連サブシステ
ム70はライン92に沿って制御される。ブロック72から逆パッケージ化され
たトランスポートストリームは、時刻コードを取り出すためにブロック82へ転
送される。ブロック84は、クローズドGOPの標識が誤り(≠1)である場合
であって且つn個のGOPを再生する場合を検知し、第一のB画像パケットをヌ
ルパケットで置き換える。更に、ブロック84は、クローズドGOPの標識が誤
り(≠1)である場合若しくはI画像のみを再生する場合を検知し、TSパケッ
トヘッダにおける連続カウンタを更新し、画像ヘッダにおける一時的な基準を更
新し、GOPヘッダにおける壊れたリンクを1に設定する。このリンクの設定は
、デコーダのタイプによって決まる。
IDパケット、PCR_PIDパケット、PMT_PIDパケット、及びPAT
_PID(0)パケットを除くすべてのパケットをヌルパケットで置き換える。
更に、提示時刻スタンプ、デコード時刻スタンプ、及びPCR数は、正しい提示
及びデコード時刻を反映させるように修正される。
築され、時刻スタンプが除去される。出力90は、MPEG−2基準に従った修
正されたトランスポートストリームを提供する。省略のため、図はハードウェア
上の多様な部分的機能のマッピングについては明確に示していない。トランスポ
ートストリームの特定の態様では、すべてのTSパケットはPIDを含むTSヘ
ッダから開始する。
おいて、映像データ及び音声データの両者が、それぞれのエンコーダ110及び
114に到着する。次いで、両エンコーダは、それぞれ映像PESストリーム及
び音声PESストリームを生成するために、それぞれパケッタイザー112及び
116へ送る。マルチプレクサ118において、2つのストリームは記録のため
の準備が整った入力伝送システムを構成するためにパッケージ化される。
において、複合トランスポートストリームはデコーダ120を伴うデマルチプレ
クサに入り、音声から映像が離される。ブロック126は、更に、クロック抽出
のためにも機能し、映像デコーダブロック122と音声デコーダブロック124
を同期させる。デコードされた映像及び音声情報は、消費者再生に利用できる。
ト及びGOPサイズからは独立している。 ・早送り及び巻戻しは、単一のディスクが物理的にしかし論理的ではなく混ぜら
れた方法において複数のプログラムを含む場合であっても、いかなる側でも可能
である。 ・ポインタテーブル及びTS情報の両方は不定のディスク位置に記録される。す
べてのプログラムに対して、TSパケット/プログラム、ポインタテーブル、及
びTS情報テーブルの開始位置を含む目次のようなものがある。 ・トリックプレイは画像シーケンスの余分な再グループ化若しくは再初期化がな
いことを要求する。 ・内部デコーダと同様に外部デコーダも使える。 ・エントリー・ポイントを含むTSパケットに対しては明確なセクタに関する議
論は必要ない。 ・データは物理的に連続した方法で記録される必要はない。 ・音声、映像、及び他のデータをインターリーブ記録することは許容される。 ・本発明は、あらゆるGOPサイズを許容し、それは均一でなくてもよい。
Claims (17)
- 【請求項1】 グループオブピクチャ(GOP)に基づいて圧縮された一以
上のディジタル音声及び/若しくは映像プログラムを、トランスポートストリー
ム・パケット及びポインタ情報の同時記録を通じてグループ間を直ちに飛び越え
ることを許容する媒体に記録する方法であって、 前記記録と同時に、エントリー・ポイントを含む第二のトランスポートストリ
ームにおけるデータ・パケットを集合的に指定する連続したポインタを第一のト
ランスポートストリームからリアルタイムに取り出し、この取り出されたポイン
タは前記媒体上の所定位置に記録されることを特徴とする方法。 - 【請求項2】 前記所定位置は、前記第二のトランスポートストリーム内に
あることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記所定位置は、前記第二のトランスポートストリーム外の
テーブル領域にあることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項4】 前記第二のトランスポートストリームにインターリーブされ
た複数のプログラムと共に用いるために前記プログラムのそれぞれに関連したポ
インタ列が設けられていることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項5】 グループオブピクチャのサイズ、及び適用可能であれば、ク
ローズドか若しくは非クローズドかというグループオブピクチャの特徴、及びそ
れらのサイズが均一か否か、を更に示すことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項6】 プログラム・マップ・テーブルを含むパケットのパケット識
別子を更に示すことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項7】 プログラム基準クロックを含むパケットのパケット識別子を
更に示すことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項8】 映像情報を含むパケットのパケット識別子を更に示すことを
特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項9】 経過時間を計算するために用いられる開始時刻コードを更に
示すことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項10】 均一なGOPサイズと組み合わせて時系列上の特定の時点
へジャンプするために用いられるフレームレートを更に示すことを特徴とする請
求項1記載の方法。 - 【請求項11】 グループオブピクチャに基づいて圧縮されたコード化され
たデータによって形成された一以上のディジタル音声及び/若しくは映像プログ
ラムを、記録されたトランスポートストリーム・パケット及びポインタ情報を通
じてグループ間を直ちに飛び越えることを許容する媒体から再生する方法であっ
て、 再生される個別若しくは複合のトランスポートストリームにおいて、エントリ
ー・ポイントを含む特定の個別トランスポートストリームにおけるデータ・パケ
ットを集合的に指定する前記媒体上の所定位置の連続したポインタにリアルタイ
ムでアクセスすることを特徴とする方法。 - 【請求項12】 前記所定位置は、前記第二のトランスポートストリーム内
部にあることを特徴とする請求項11記載の方法。 - 【請求項13】 前記所定位置は、前記第二のトランスポートストリーム外
のテーブル領域にあることを特徴とする請求項11記載の方法。 - 【請求項14】 均一なグループオブピクチャと組み合わせて時系列上の特
定の時点にジャンプするために用いられるフレームレート標識を更に取り出すこ
とを特徴とする請求項11記載の方法。 - 【請求項15】 請求項1記載の方法を実施するために設けられた記録装置
。 - 【請求項16】 請求項1記載の方法に従って記録された情報と接続するた
めに設けられた再生装置。 - 【請求項17】 書換可能ディスクと接続されるために設けられた請求項1
5又は16記載の装置。
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