JP2003324680A - 記録再生装置、記録再生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画質を最適化しながらレート変換ダビングを
行うことを可能とする記録再生装置および記録再生方法
を実現する。 【解決手段】 一度ハードディスク１０８（またはＤＶ
Ｄ−ＲＡＭディスク１０７）に録画された圧縮済みの動
画像データのレートを変換して、再度圧縮済みの動画像
データを生成するレート変換機能を有し、ハードディス
ク１０８（またはＤＶＤ−ＲＡＭディスク１０７）に蓄
積された動画像データのレート変換を行う場合に、変換
前の動画像データのストリーム中に、予め所定間隔で埋
め込まれたレート変換を後で実行するときに利用する符
号化統計量に基づいてレート変換を行うことにより、高
画質のレート変換を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、特に一度録画さ
れた圧縮済みのデータのレート変換を行い、再度圧縮済
みのデータの生成を行うレート変換機能を有する、記録
再生装置および記録再生方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】動画像や音声を記録再生するための装置
として、ＤＶＤ(Digital Versatile Disk)−ＲＡＭに代
表される光ディスク等の着脱可能な記録媒体を取り扱う
記録再生方法が開発されている。さらに最近では、光デ
ィスク等の着脱可能な記録媒体とハードディスクのよう
に、記録再生方法に内蔵された記録媒体とを同時に取り
扱うことが可能な動画像記録再生方法の開発が行われて
いる。

【０００３】このような、光ディスク等の着脱可能な記
録媒体とハードディスクのように装置に内蔵された記録
媒体とを同時に取り扱うことが可能な記録再生方法に
は、いわゆるレート変換ダビング機能と呼ばれる機能を
有するものがある。これは、まず一方の記録媒体に任意
の符号化レートで録画したものを、その符号化レートを
変更しながら他方の記録媒体にダビングするものであ
る。一般にはハードディスクから光ディスクへ、録画し
たときのレートよりも低いレートに変換しながらダビン
グするという使い方が多いが、それに限るものではな
い。

【０００４】これにより、大容量のハードディスクに録
画して、後で必要な部分のみを光ディスクに保存する等
の際に、利用可能な光ディスクの容量と所望の画質に応
じて、自由に保存用のレートを選択することができる。

【０００５】従来のレート変換ダビング機能は、一方の
例えばハードディスクから再生して復号されたデータを
再符号化して他方の例えば光ディスクへ記録するもので
あるが、一度符号化済みの情報を得ているにもかかわら
ず、その情報を２回目に活用しないため画質の最適化は
充分には行われていない、という問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
のレート変換ダビング機能は、一方の記録媒体から再生
して復号されたデータを再符号化して他方の記録媒体へ
記録するものであるが、復号と再符号化は独立であり、
画質の最適化は充分には行われていないという問題があ
った。

【０００７】この発明の目的は、画質を最適化しながら
レート変換ダビングを行うことのできる記録再生装置お
よび記録再生方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、この発明の記録再生装置では、一度記録媒体に
録画された圧縮済みの動画像データのレート変換を行
い、再度圧縮された動画像データを生成して再び記録媒
体に記録しこれを再生するものであって、前記記録媒体
に蓄積された動画像データのストリーム中に、予め所定
間隔で埋め込まれたレート変換を後で実行するときに利
用する符号化統計量を取得する手段と、前記手段により
取得された前記符号統計量に基づいてレート変換を行う
手段とを具備したことを特徴とする。

【０００９】この発明の記録再生方法では、一度記録媒
体に録画された圧縮済みの動画像データのレート変換を
行い、再度圧縮された動画像データを生成して再び記録
媒体に記録しこれを再生する方法にあって、前記記録媒
体に蓄積された動画像データのレート変換を行う場合
に、変換前の前記動画像データのストリーム中に、予め
所定間隔で埋め込まれたレート変換を後で実行するとき
に利用する符号化統計量に基づいてレート変換を行うこ
とを特徴とする。

【００１０】また、記録媒体に動画像情報の記録再生を
行う方法にあって、前記記録媒体への録画中に、一度記
録媒体に録画された圧縮済みの動画像データのレート変
換を行い、再度圧縮済みの動画像データを生成するため
に、レート変換を後で実行するときに利用する情報を所
定間隔で前記動画像データのストリーム中に埋め込んで
なることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、こ
の発明の一実施の形態について説明するための回路構成
図である。図１において、ＴＶチューナ１０１、選択部
１０２、映像・音声符号化部１０３、切換部１０４、映
像・音声復号部１０５、ＤＶＤ−ＲＡＭドライブ１０
６、ＤＶＤ−ＲＡＭディスク１０７、ハードディスク部
１０８、マイクロコンピュータブロック１０９、ユーザ
インターフェース部１１０、制御バス１１１から構成さ
れる。１１２は外部入力端子である。

【００１２】選択部１０２においては、外部入力端子１
１２に供給される外部からの映像・音声信号、ＴＶチュ
ーナ１０１の出力信号、映像・音声復号部１０５から入
力された映像および音声信号のうち、いずれか一つの信
号の選択を行う。選択された映像・音声信号は映像・音
声符号化部１０３において、映像信号は例えばＭＰＥＧ
−２圧縮符号化方式を用いて圧縮され、音声信号は、予
め選択されたモードに応じてＬＰＣＭ（Linear Pulse C
ode Modulation）や音声デジタル圧縮方式等を用いて符
号化され、両者が多重化された圧縮ストリームを生成す
る。符号化されたデータは切換部１０４を経由して、Ｄ
ＶＤ−ＲＡＭドライブ１０６を介してディスク１０７に
記録またはハードディスク部１０８に記録する。

【００１３】一方、再生時にはディスク１０７からＤＶ
Ｄ−ＲＡＭドライブ１０６を介してまたはハードディス
ク部１０８から切換部１０４に再生データを供給し、映
像・音声復号部１０５において復号された映像・音声信
号を出力する。ユーザインターフェース部１１０はキー
入力や画面表示を担当する。マイクロコンピュータブロ
ック１０９は、ＭＰＵ(Micro Processing Unit)，ＲＯ
Ｍ，ＲＡＭ等から構成され、制御バス１１１を介して全
体の制御を行う。

【００１４】ディスク１０７には、映像・音声データに
加えて、管理情報が記録される。ハードディスク部１０
８には、映像・音声データと管理情報に加えて、さらに
ライブラリ情報およびディスク管理情報の記録を行う。

【００１５】この装置では、ＤＶＤ−ＲＡＭディスクと
ハードディスクという２つのメディアと切換部１０４を
搭載することにより、例えば一方のメディアから他方の
メディアに切換部１０４を経由して高速にダビングを行
ったり、一方のメディアに録画しながら他方のメディア
を再生したりする等、種々の便利な機能を実現すること
ができる。

【００１６】また、選択部１０２において、映像・音声
復号部１０５からの映像・音声信号を選択可能なように
構成することにより、例えば一方のメディアから再生さ
れた信号のレート変換を行い、他方のメディアへの記録
を行う、いわゆるレート変換ダビングの実現も可能とな
る。

【００１７】次に、高画質なレート変換によるダビング
機能に関連した部分を中心にさらに説明する。［録画時
の情報の多重方法］この実施の形態では、レート変換を
後で実行するときに利用するため情報（以下、単に符号
化統計量という。）を、録画するときに予めストリーム
に所定の間隔で多重しておくことを特徴としている。図
２は、この実施の形態における符号化統計量の多重方法
について説明するための説明図である。

【００１８】映像・音声符号化部１０３で生成されてデ
ィスク１０７またはハードディスク部１０８に記録され
る圧縮ストリームは、パックを単位として構成されてい
る。パックの種類には、ビデオパック、オーディオパッ
ク等のほかに、各ＧＯＰ（Group of Pictures）の先頭
には周期挿入パックがある。ＧＯＰの長さは約０．５秒
とすることが多いが、これに限るものではない。なお、
映像符号化は可変レートで行われるため、ＧＯＰ当たり
のパック数は一定ではない。

【００１９】図２の周期挿入パックは、さらに、パック
スタートコードやＳＣＲ(System Clock Reference)等の
パックヘッダ、パケットスタートコードやストリーム番
号やタイムスタンプ等のパケットヘッダ、識別子、符号
化統計量、予約領域を含んでいる。識別子はユニークな
番号（製造者番号）およびバージョン番号を含み、この
識別子を読み込んで所定のユニークな番号およびバージ
ョン番号であるかどうかをチェックすることによって、
符号化統計量がこの周期挿入パックの中に多重されてい
るかどうかを知ることができる。符号化統計量の内容に
ついては後述する。

【００２０】例として、ＤＶＤ−ＲＡＭを用いたビデオ
レコーディング規格では、２０４８バイトのパックを単
位として記録が行われるが、その中にＲＤＩ(Realtime
dataInformation)パックと呼ばれるパックを周期的に多
重でき、ここに製造者固有の情報を入れることができる
ようになっている。このＲＤＩパックはＶＯＢＵ（Vide
o Object Unit）と呼ばれる単位の先頭に多重される。
一般的にはＶＯＢＵはＧＯＰに一致するが、場合によっ
ては１ＶＯＢＵの中に複数のＧＯＰを含む場合もある。
このＲＤＩパックを上記周期挿入パックとして利用する
こともできる。

【００２１】録画時には、圧縮ストリームとは別に、デ
ィスク上に管理情報も生成される。この管理情報の中に
は、各ＧＯＰ先頭のディスク上での記録アドレスを求め
るための情報も書かれており、この管理情報をもとにし
て、各ＧＯＰの先頭、すなわち上記周期挿入パックの位
置を知ることができ、周期挿入パックのみを選択的に読
み出すことが可能である。

【００２２】［符号化統計量の内容］ここでの符号化統
計量とは、時間とともに変動する、画像の複雑さ（特に
圧縮符号化の難しさ）に関連した指標のことをいう。一
つの最適な指標は一般的にコンプレキシティと呼ばれ
る。これはある１枚の画像を符号化したときの量子化ス
ケールの平均値と発生符号量の積で表される。

【００２３】ここでは、各ＧＯＰについて、そのＧＯＰ
を通算した平均量子化スケールおよびそのＧＯＰの発生
符号量とを符号化統計量として多重するものとする。各
ＧＯＰの先頭の周期多重パック内には、そのＧＯＰに関
する情報を多重する。平均量子化スケールや発生符号量
は、その画像の符号化の後に確定するものであり、通常
はそのＧＯＰの先頭にこれらの情報を多重することはで
きないが、圧縮されたストリームを一時蓄積する出力バ
ッファを利用して、ＧＯＰの符号化が全て終わった時点
で情報を多重することによって可能である。

【００２４】変形例として、このような出力バッファを
用いない場合は、次のＧＯＰの先頭に符号化統計量を多
重するようにしてもよい。ただし、この場合、先頭ＧＯ
Ｐには正規の符号化統計量は多重されず、最後のＧＯＰ
には２ＧＯＰ分の符号化統計量を多重する。

【００２５】なお、ＧＯＰの発生符号量は、圧縮ストリ
ームとは別の管理情報に書き込み、ストリームの周期多
重パックにはＧＯＰの平均量子化スケールのみを記述し
てもよい。この他に利用可能な符号化統計量としては、
ＧＯＰ毎ではなく、各画像毎の平均量子化スケールと発
生符号量、ＧＯＰ毎または各画像毎のコンプレキシティ
そのもの、圧縮時の予測誤差、画像の分散値等もあり、
これらの少なくとも一部を多重するようにしてもよい。

【００２６】図３は、この実施の形態における符号化統
計量の変動の例について説明するための説明図である。
録画された圧縮ストリームにＧＯＰ毎にここに示した値
が符号化統計量として多重されている。可変レート符号
化であるので、発生符号量は変動しており、符号化が難
しい場面ではより多くの符号量を消費している。量子化
スケールはできるだけ一定に近い方が望ましいが、リア
ルタイムの可変レート符号化のため符号化の難しさに応
じて若干変動している。コンプレキシティは、前述のよ
うに平均量子化スケールと発生符号量の積であり、コン
プレキシティが大きいほど、符号化が難しいことを示し
ている。

【００２７】［レート変換ダビングメニュー］この実施
の形態では、レート変換のモードを「高画質モード」と
「通常モード」の２種類から選択することができる。ユ
ーザの操作の視点から説明すると、まずユーザがユーザ
インターフェース１１０を通して「レート変換ダビン
グ」を選択すると、「オプション設定」として「高画質
モード」と「通常モード」を選択することができる。さ
らにレート変換したい対象のタイトルやチャプターを選
択し、さらに変換後のレートを設定した上で「ダビング
実行」を選択すると、レート変換ダビングを開始する。

【００２８】このように、２種類のモードをユーザが選
択可能にしたことにより、レート変換について、画質優
先（高画質モード）か、変換所要時間優先（通常モー
ド）かをユーザが好みに応じて選択することができる。

【００２９】［レート変換実行］図４は、この実施の形
態におけるレート変換のダビングについて説明するため
のフローチャートである。まず、変換モードの設定状態
を取得し（Ｓ４０２）、高画質モードであるかどうかを
判断する（Ｓ４０３）。高画質モードでなければ、通常
のレート変換のダビングを実行する（Ｓ４１１）。高画
質モードであれば、まず埋め込み情報の有無を確認する
（Ｓ４０４）。これは、少なくとも１つの周期多重パッ
クを事前に読み込むことを指す。続いて、埋め込み情報
があるかどうかを判定する（Ｓ４０５）。これは、図２
で説明した周期多重パックの識別子を読み込んで所定の
ユニークな番号およびバージョン番号であるかどうかを
判定すればよい。埋め込み情報がなければ、埋め込み情
報がないので通常モードとする旨のメッセージを画面に
表示した後（Ｓ４１０）、通常のレート変換ダビングを
実行する（Ｓ４１１）。

【００３０】埋め込み情報があれば、まず変換準備中の
メッセージを表示し（Ｓ４０６）、埋め込み情報、すな
わち全ての周期多重パックの符号化統計量を取得する
（Ｓ４０７）。取得終了後、変換準備中のメッセージを
消去し（Ｓ４０８）、高画質レート変換ダビングを実行
する（Ｓ４０９）。

【００３１】ここで、通常モードとは、従来どおりのレ
ート変換ダビングであり、埋め込み情報、すなわち周期
多重パック内の符号化統計量を利用しない。高画質モー
ドとは、埋め込み情報、すなわち周期多重パック内の符
号化統計量を利用して高画質にレート変換ダビングを行
うモードである。

【００３２】図５は、この実施の形態における高画質レ
ート変換ステップＳ４０９以降のさらに詳細なフローチ
ャートである。各ＧＯＰを単位として、次のＧＯＰの目
標符号量を設定し（Ｓ５０２）、それに基づいて、ＧＯ
Ｐ内のレート制御を行う（Ｓ５０３）。ＧＯＰの符号化
が終われば、残り符号量を更新する（Ｓ５０４）。録画
終了かどうかを判定し（Ｓ５０５）、まだ残りがあれば
ステップＳ５０２に戻る。

【００３３】ステッブＳ５０２におけるＧＯＰの目標符
号量の設定は、（次のＧＯＰの目標符号量）＝（利用可
能な残り符号量）×（次のＧＯＰのコンプレキシティ）
／（残りの全ＧＯＰのコンプレキシティの合計）とす
る。

【００３４】ステップＳ５０３のＧＯＰ内のレート制御
については、各種既知の方法が適用可能であるのでその
詳細は省略する。ステップＳ５０４の残り符号量の更新
は、（利用可能な残り符号量）＝（このＧＯＰを符号化
する前の利用可能な残り符号量）−（このＧＯＰの発生
符号量）とする。

【００３５】なお、（利用可能符号量の初期値）＝（設
定レート）×（ダビング対象の時間長）である。ここ
で、一方のメディアからの再生開始・終了、他方のメデ
ィアへの録画開始・終了を同期させることは、従来のレ
ート変換ダビングと同様である。なお、上記は基本的な
考え方を示すものであり、実際にはこれにさらに補正を
加えることで、より画質の最適化が可能である。例え
ば、ステップＳ５０２における目標符号量の設定につい
ては、（次のＧＯＰの予想平均量子化スケール）＝（次
のＧＯＰのコンプレキシティ）／（次のＧＯＰの目標符
号量）が、元の圧縮ストリームの対応するＧＯＰの平均
量子化スケールよりも大幅に小さくならないように、Ｇ
ＯＰの目標符号量に上限を設けるのがよい。すなわち、
元の圧縮ストリームよりも量子化スケールを大幅に小さ
くしても元のストリームより画質がよくなることは期待
できず、符号量が無駄に消費されることになるためであ
る。

【００３６】この実施の形態によれば、圧縮ストリーム
に符号化統計量が予め埋め込まれていれば高画質にレー
ト変換が行える一方、符号化統計量が埋め込まれていな
くても、レート変換自体は行うことができる。また、符
号化統計量を取得するために事前に全てのストリームを
読み込む必要がなく、ＧＯＰあたり１パックのみを読み
込めばよいため、情報取得を極めて高速に行うことがで
きる。

【００３７】［編集について］この実施の形態では、書
き換え可能なメディアに記録していることから、記録さ
れた圧縮ストリームの編集を行う場合がある。ここで言
う編集とは、圧縮ストリームの部分削除や部分挿入、並
べ替え、部分ダビング、プレイリストと呼ばれる論理再
生手順の作成、あるいはこれらの組み合わせ等を指す。

【００３８】この実施の形態によれば、時間とともに変
動する符号化統計量がストリーム中に周期的に多重され
ているので、上記各種の編集操作を行っても、必要な情
報は常にストリームとともにあり、特に情報を別途作り
直す必要がなくなる。

【００３９】なお、この実施の形態では採用していない
が、そのＧＯＰではなく次のＧＯＰに情報を多重するよ
うにした場合、厳密には編集箇所の先頭・末尾の部分の
符号化統計量情報の作り直し処理だけは行った方がよ
い。

【００４０】ところで、上記の実施の形態では、ストリ
ームに予め符号化統計量が埋め込まれていなければ、高
画質モードを断念していた。以下に説明するこの発明の
他の実施の形態は、ストリームに符号化統計量が多重さ
れていなくても、高画質の再符号化を実現する可能とす
るものである。

【００４１】図６は、この発明の他の実施の形態におけ
るレート変換ダビングのフローチャートである。図４と
同じ部分には同じ符号を付してその説明は省略する。埋
め込み情報の有無を判定（Ｓ４０５）した結果、埋め込
み情報がない場合、埋め込み情報がなくても高画質モー
ドとするかどうかのメッセージを画面に表示する（Ｓ６
０１）。ここで「はい」または「いいえ」をユーザがユ
ーザインターフェース１１０を通して選択するようにな
っている（Ｓ６０２）。「いいえ」が選択された場合
は、通常のレート変換ダビングを行い（Ｓ４１１）、
「はい」が選択された場合は、まず変換準備中である旨
のメッセージが画面に表示される（Ｓ６０３）。続い
て、圧縮ストリーム自体を読み込んで、ストリームその
ものを解析して符号化統計量を抽出する（Ｓ６０４）。
その後、変換準備中のメッセージを消去して（Ｓ６０
５）、図４の高画質レート変換ダビング実行に進む（Ｓ
４０９）。

【００４２】ステップＳ６０４では、元の圧縮ストリー
ムを読み込んで解析することにより、必要な符号化統計
量、すなわち平均量子化スケールや発生符号量を求め
る。これは、画像毎に量子化スケールが記述されている
場所を探す必要があるため、ストリームのかなりの部分
を読み込む必要があり、Ｓ４０７のステップ（埋め込み
情報がある場合）に比べると所要時間がかかる。

【００４３】時間はかかるものの、ユーザの希望により
埋め込み情報がない場合でも高画質のレート変換が実現
可能となり、他の装置等で録画された圧縮データに対し
ても、高画質のレート変換を行うことができる。

【００４４】この発明は、上記した実施の形態に限定さ
れることなく、種々の応用が可能である。例えば、ダビ
ングは同一記録媒体上で行ってもよい。また、記録媒体
は２種類でなく、１種類を備えていればよいし、逆に３
種類以上を備えてもよい。また、レート変換ダビングの
終了後、ダビング元のデータを削除するようにしてもよ
い。

【００４５】さらに、レート変換には復号と再符号化に
ハードウェアを使用したが、ソフトウェアでレート変換
を実行してもよい。この場合は一般には実時間以上の処
理時間がかかることが多いが、演算能力の増強により高
速に行うことも可能である。記録媒体は、光ディスクや
ハードディスクでなくてもよく、例えばフラッシュメモ
リ等を内蔵したメモリカードであってもよい。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、符号化統計量を参照してレート変換を行うことによ
り、高画質の画像再生を実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施の形態について説明するた
めの概略構成図。

【図２】 この発明における符号化統計量の多重方法に
ついて説明するための説明図。

【図３】 この発明における符号化統計量の変動の例に
ついて説明するための説明図。

【図４】 この発明におけるレート変換ダビングについ
て説明するためのフローチャート。

【図５】 この発明における高画質レート変換の手順に
ついて説明するためのフローチャート。

【図６】 この発明の他の実施の形態について説明する
ためのフローチャート。

【符号の説明】

１０１・・・ＴＶチューナ １０２・・・選択部 １０３・・・映像・音声符号化部 １０４・・・切換部 １０５・・・映像・音声復号部 １０７・・・ＤＶＤ−ＲＡＭディスク １０８・・・ハードディスク部 １１０・・・ユーザインターフェース部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一度記録媒体に録画された圧縮済みの動
   画像データのレート変換を行い、再度圧縮された動画像
   データを生成して再び記録媒体に記録しこれを再生する
   記録再生装置において、 前記記録媒体に蓄積された動画像データのストリーム中
   に、予め所定間隔で埋め込まれたレート変換を後で実行
   するときに利用する符号化統計量を取得する手段と、 前記手段により取得された前記符号統計量に基づいてレ
   ート変換を行う手段とを具備したことを特徴とする記録
   再生装置。
2. 【請求項２】 前記一度圧縮動画像データが記録される
   記録媒体と前記再度圧縮された動画像データが記録され
   る記録媒体は、記録領域の異なる同一の記録媒体であっ
   ても、異なる記録媒体であっても構わないことを特徴と
   する請求項１に記載の記録再生装置。
3. 【請求項３】 前記符号化統計量は、画像の複雑さに関
   連した情報を含むことを特徴とする請求項１記載の記録
   再生装置。
4. 【請求項４】 前記レート変換は、前記符号化統計量を
   参照するモードと参照しないモードを備え、いずれかの
   モードを予め選択する手段をさらに備えたことを特徴と
   する請求項１記載の記録再生装置。
5. 【請求項５】 前記レート変換は、ストリーム中に所定
   間隔で予め埋め込まれている符号化統計量があればそれ
   を参照し、なければ参照せずにレート変換を行うことを
   特徴とする請求項１記載の記録再生装置。
6. 【請求項６】 前記レート変換は、ストリーム中に所定
   間隔で予め埋め込まれている符号化統計量があればそれ
   を参照し、なければ変換前のストリームそのものから抽
   出された符号化統計量を参照してレート変換を行うこと
   を特徴とする請求項１または２記載の記録再生装置。
7. 【請求項７】 一度記録媒体に録画された圧縮済みの動
   画像データのレート変換を行い、再度圧縮された動画像
   データを生成して再び記録媒体に記録しこれを再生する
   記録再生方法において、 前記記録媒体に蓄積された動画像データのレート変換を
   行う場合に、変換前の前記動画像データのストリーム中
   に、予め所定間隔で埋め込まれたレート変換を後で実行
   するときに利用する符号化統計量に基づいてレート変換
   を行うことを特徴とする記録再生方法。
8. 【請求項８】 記録媒体に動画像情報の記録再生を行う
   記録再生方法において、 前記記録媒体への録画中に、一度記録媒体に録画された
   圧縮済みの動画像データのレート変換を行い、再度圧縮
   済みの動画像データを生成するために、レート変換を後
   で実行するときに利用する情報を所定間隔で前記動画像
   データのストリーム中に埋め込んでなることを特徴とす
   る記録再生方法。