JP2005123829A - トランスコーダ、該トランスコーダを備えたデータ記録装置及びデータ記録方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画質の著しい劣化を招くことなく、かつ、符号量の低減率を状況に応じて自在に変更させながら、受信したデジタルデータを、符号量を低減させて記録媒体に記録する。
【解決手段】設定部から設定情報が入力されると、システムコントローラの主制御部は、この設定情報を記憶部に記憶させて変換規則を設定し、記録部６を制御する。設定情報は、希望する画質の程度や録画時間等を含み、変換規則は、設定情報に基づいて符号量の低減を行うほかに、例えばビットレートに応じて符号量の低減率を時間的に変化させるように、ＴＳの変換を行うための手順を含んでいる。ＴＳ変換処理部２１は、ＴＳマルチプレクサ１５から入力されたビデオデータを一旦復号化した後、エンコーダ部が、各ＧＯＰについて、所定のＩピクチャをＰピクチャに、所定のＰピクチャをＢピクチャに変換してデータ量を低減させるように再符号化処理を行う。
【選択図】図１

Description

この発明は、トランスコーダ、該トランスコーダを備えたデータ記録装置及びデータ記録方法に係り、例えば衛星（ＣＳ：Communications Satellite）デジタル放送を受信して得られ、ＭＰＥＧ（Moving Picture Expert Group）２規格に準拠して符号化されたトランスポートストリーム（ＴＳ：Transport Stream)を、ＭＰＥＧ２規格に準拠して、再符号化するトランスコーダ、該トランスコーダと例えばハードディスクドライブ等の記録（蓄積）手段とを備えたデータ記録装置及びデータ記録方法に関する。

近年、ＭＰＥＧ方式は、動画像及び音声を伝送したり記録（蓄積）するための方式として、普及してきており、デジタル放送のデータ符号化方式として、また、ハードディスク（ＨＤ：Hard Disc）等のデジタル蓄積メディアの記録フォーマットとして使用されている。
ＭＰＥＧ方式は、ＩＳＯ（International Organization for Standardization）／ＩＥＣ（International Electro-technical Commission）傘下のＭＰＥＧ委員会（ＩＳＯ／ＩＥＣ ＪＴＣ１／ＳＣ２／ＷＧ８）で標準化が検討され、ＭＰＥＧ２が、ＩＳＯ／ＩＥＣ １３８１８−２で規定されている。

このＭＰＥＧ２方式による符号化では、図９に示すように、画像のビデオ信号をサンプリングした後、平面分布の画素を周波数成分に分解するＤＣＴ（Disccrte Cosine Transform）処理を行い（ステップＳＴ１０１（図９））、量子化マトリックスに基づいて、各データを量子化する量子化処理を行い、ＤＣＴ係数を求め（ステップＳＴ１０２）、周波数の低い側の係数から高い側の係数へ向けてジグザグにスキャン（走査）処理を行って（ステップＳＴ１０３）、ゼロの継続個数と非ゼロのレベルとを求め、可変長符号を対応付ける可変長符号化処理が行われる（ステップＳＴ１０４）。

ビデオデータは階層構造化され、上層側から、画像サイズやアスペクト比、フレームレート等が一定の一連のピクチャから構成される動画像としてのシーケンス（Sequence）、例えばランダムアクセスの最小単位としてのＧＯＰ（Group Of Picture）、コマ（それぞれ自身を１枚の静止画として扱うことができるフレームまたはフィールド）単位としてのピクチャ（ picture）、データエラー発生時の補償処理が行われる最小単位としてのスライス（Slice）、動き補償処理が行われる最小単位としてのマクロブロック（Macroblock）、ＤＣＴ処理が行われる最小単位としてのブロック（block）の順に６層の階層からなっている。

各ＧＯＰは、時間的な差の情報を持たずに１コマ内だけ情報を有する画素の集まりであるフレーム内符号化画像（Ｉピクチャ（Intra-coded picture））と、Ｉピクチャに動き情報等の時間的変化情報を付加して予測して作成され時間的に後のコマの情報を有するフレーム間順方向予測符号化画像（Ｐピクチャ（Preductive coded picture））と、時間的に前後のコマから予測して作成される双方向予測符号化画像（Ｂピクチャ（Bi-directionally Preductive coded picture））との３つのタイプのピクチャから構成されている。
ＭＰＥＧ２方式では、このようなフレーム間予測によっても、すなわち、フレーム間のデータの時間的な相関に基づいてもデータの圧縮が行われる。

例えば、衛星（ＣＳ）デジタル放送は、図１０に示すようなデジタル放送受信・記録装置１０１によって受信され、記録（蓄積）される。
このデジタル放送受信・記録装置１０１は、同図に示すように、ＣＳデジタル放送受信のためのＩＲＤ（Integrated Reciever decorder）に記録装置が付加された構成とされ、ＣＳアンテナ１０２を介して、入力された受信信号を選局するためのチューナ１０３と、受信信号をアナログ／デジタル変換するＡ／Ｄ（Analog/Degital）コンバータ１０４と、入力されたデジタル信号に、例えば４相位相偏移復調処理を施すＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）復調部１０５と、暗号解除処理を行うデスクランブラ（Descrambler）１０６と、ビデオデータやオーディオデータを分離するＴＳデマルチプレクサ(Transport Stream Demultiplexer)１０７と、ＭＰＥＧ２に規格に準拠してデコード処理を行うデコーダ装置１０８と、入力されたビデオデータに例えば番組サービス情報を含みアイコンからなる操作用メニュー情報等を重ね合わせるグラフィクス部１０９と、入力されたビデオデータをＮＴＳＣ方式又はＰＡＬ方式のビデオ信号にエンコードして、テレビジョン受像機１１４のＣＲＴ等に出力するＮＴＳＣ／ＰＡＬエンコーダ１１０と、入力されたオーディオデータをデジタル／アナログ変換して、テレビジョン受像機１１４のスピーカに出力するオーディオＤ／Ａ（Degital/Analog）コンバータ１１１と、ＩＤＥ(Integrated device Electronics)インタフェース１１２と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ：Hard Disc Drive）１１３とを備えてなっている。

デコーダ装置１０８は、ＴＳデマルチプレクサ１０７から入力されたビデオデータに、まず、可変長復号化処理を施して、可変長符号に対応付けられたゼロの継続個数と非ゼロのレベルとの組合せを求め、（ステップＳＴ２０１（図１１））、ジグザグに逆方向スキャン処理を行い（ステップＳＴ２０２）、量子化マトリックスに基づいて、逆量子化処理を行い（ステップＳＴ２０３）、ＩＤＣＴ（Inverse Disccrte Cosine Transform）処理を行い（ステップＳＴ２０４）、周波数成分を再び画像のビデオ信号に戻す。

ところで、ＨＤＤ１１３にデータを記録する際に、例えば空き容量が充分でないような場合等に、データ量を削減する必要がある。
このため、ＴＳデマルチプレクサ１０７と、ＩＤＥインタフェース１１２との間に、ＴＳ変換処理部を配置して、このＴＳ変換処理部で、ＴＳデマルチプレクサ１０７から入力されたビデオデータに、可変長復号化処理を施し（ステップＳＴ３０１（図１２））、逆方向スキャン処理を行い（ステップＳＴ３０２）、量子化マトリックスに基づいて、逆量子化処理を行い（ステップＳＴ３０３）、別の量子化マトリックスに基づいて、量子化処理を行い（ステップＳＴ３０４）、さらに、スキャン処理を行い（ステップＳＴ３０５）、可変長符号化処理を行って（ステップＳＴ３０６）、量子化スケールを変更する（ステップＳＴ３０４での量子化処理で用いる量子化マトリックスの係数を、ステップＳＴ３０３での逆量子化処理で用いる量子化マトリックスの係数よりも大きくする）ことによって、データ量を低減する方法が提案されている。

また、上記ＴＳ変換処理部で、ＴＳデマルチプレクサから入力されたビデオ信号に、可変長復号化処理を施し（ステップＳＴ４０１（図１３））、逆方向スキャン処理を行い（ステップＳＴ４０２）、所定のデータ変換処理を行い（ステップＳＴ４０３）、さらに、スキャン処理を行い（ステップＳＴ４０４）、可変長符号化処理を行って（ステップＳＴ４０５）、データ変換処理で、図１４に示すように、高周波側のＤＣＴ係数をゼロとすることによって、データ量を低減する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

上記データ変換処理では、最後の非ゼロの後に配列され、以降のデータは全て「０」であることを示すコードであるＥＯＢ（End Of Block）について、このＥＯＢによって示される「０」の範囲を増加させるようにデータを変換することによって、符号量を低減する処理を行う。
すなわち、同図（ａ）に示すように、ブロック内の最後の９個の成分について「０」とされた状態から、５行８列目の成分を「１」→「０」とし、最後の１４個の成分について「０」とされた状態に変更する処理を行う。

また、このように、量子化スケールを変更したり、量子化されたデータの高周波項をゼロとすることによって、画質が著しく劣化する場合があるので、この画質の劣化を抑制するために、ＩピクチャをＰピクチャに変換してデータ量を低減する技術も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２０００−１３８９３４号公報 特開２００３−１２５４０３号公報（第１１頁）

解決しようとする問題点は、符号量の低減率を状況に応じて自在に変更できないために、必要以上に符号量を低減してしまって無闇に画質の劣化を招いてしまうことがあるという点である。

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、過去及び未来の画像とは独立して生成された第１型ピクチャと、過去の画像に基づいて予測して生成された第２型ピクチャと、過去及び未来の上記第１型ピクチャ又は上記第２型ピクチャに基づいて予測して生成された第３型ピクチャとのうち、少なくとも１つの第１型ピクチャを含む第１の符号化データ列を変換して、符号量が低減された第２の符号化データ列を生成するトランスコーダに係り、予め設定された変換規則に基づいて、上記第１の符号化データ列の所定の上記第１型ピクチャを上記第２型ピクチャ又は上記第３型ピクチャに変換すると共に、上記第１の符号化データ列が上記第２型ピクチャを含む場合には、所定の上記第２型ピクチャを上記第３型ピクチャに変換して、ピクチャ構成を変更することによって、符号量が低減された上記第２の符号化データ列を生成することを特徴としている。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のトランスコーダに係り、上記第２型ピクチャは、過去の上記第１型ピクチャ又は上記第２型ピクチャに基づいて予測して生成されることを特徴としている。

また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のトランスコーダに係り、上記第１の符号化データ列は、多数の上記第１型ピクチャ、上記第２型ピクチャ及び上記第３型ピクチャが組み合されてなることを特徴としている。

また、請求項４記載の発明は、請求項１、２又は３記載のトランスコーダに係り、上記第１及び第２の符号化データ列は、ＭＰＥＧに準拠してそれぞれ符号化されることを特徴としている。

また、請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１に記載のトランスコーダに係り、上記変換規則を設定するための設定手段を備えたことを特徴としている。

また、請求項６記載の発明は、請求項３、４又は５記載のトランスコーダに係り、ピクチャグループを構成する上記第１型ピクチャ、上記第２型ピクチャ及び上記第３型ピクチャのうち、最初の上記第１型ピクチャ、及び最後の上記第１型ピクチャ又は上記第２型ピクチャ以外の上記第１型ピクチャ及び上記第２型ピクチャを上記第３型ピクチャに変換する上記変換規則に基づいて、上記第２の符号化データ列を生成することを特徴としている。

また、請求項７記載の発明は、請求項５又は６記載のトランスコーダに係り、上記設定手段は、録画予定時間長又は録画画質の程度を示す情報が入力されることによって、上記変換規則を設定することを特徴としている。

また、請求項８記載の発明に係るデータ記録装置は、請求項１乃至７のいずれか１に記載のトランスコーダと、少なくとも画像データを記録媒体に記録する記録手段とを備えてなることを特徴としている。

また、請求項９記載の発明は、請求項８記載のデータ記録装置に係り、上記記録手段は、ＭＰＥＧに準拠して符号化された画像データを記録媒体に記録することを特徴としている。

また、請求項１０記載の発明は、請求項８又は９記載のデータ記録装置に係り、上記トランスコーダは、上記記録媒体の容量残量に応じて、符号量の低減率を調節することを特徴としている。

また、請求項１１記載の発明は、少なくとも画像データを記録媒体に記録するためのデータ記録方法に係り、過去及び未来の画像とは独立して生成された第１型ピクチャと、過去の画像に基づいて予測して生成された第２型ピクチャと、過去及び未来の上記第１型ピクチャ又は上記第２型ピクチャに基づいて予測して生成された第３型ピクチャとのうち、少なくとも１つの第１型ピクチャを含む第１の符号化データ列を変換して、符号量が低減された第２の符号化データ列を生成するトランスコーディングステップを含み、該トランスコーディングステップでは、予め設定された変換規則に基づいて、上記第１の符号化データ列の所定の上記第１型ピクチャを上記第２型ピクチャ又は上記第３型ピクチャに変換すると共に、上記第１の符号化データ列が上記第２型ピクチャを含む場合には、所定の上記第２型ピクチャを上記第３型ピクチャに変換して、ピクチャ構成を変更することによって、符号量が低減された上記第２の符号化データ列を生成することを特徴としている。

また、請求項１２記載の発明は、請求項１１記載のデータ記録方法に係り、上記第２型ピクチャは、過去の上記第１型ピクチャ又は上記第２型ピクチャに基づいて予測して生成されることを特徴としている。

また、請求項１３記載の発明は、請求項１１又は１２記載のデータ記録方法に係り、上記第１の符号化データ列は、多数の上記第１型ピクチャ、上記第２型ピクチャ及び上記第３型ピクチャが組み合されてなることを特徴としている。

また、請求項１４記載の発明は、請求項１１、１２又は１３記載のデータ記録方法に係り、上記第１及び第２の符号化データ列は、ＭＰＥＧに準拠してそれぞれ符号化されることを特徴としている。

また、請求項１５記載の発明は、請求項１１乃至１４のいずれか１に記載のデータ記録方法に係り、上記変換規則を設定するための設定ステップを備えたことを特徴としている。

また、請求項１６記載の発明は、請求項１３、１４又は１５記載のデータ記録方法に係り、ピクチャグループを構成する上記第１型ピクチャ、上記第２型ピクチャ及び上記第３型ピクチャのうち、最初の上記第１型ピクチャ、及び最後の上記第１型ピクチャ又は上記第２型ピクチャ以外の上記第１型ピクチャ及び上記第２型ピクチャを上記第３型ピクチャに変換する上記変換規則に基づいて、上記第２の符号化データ列を生成することを特徴としている。

また、請求項１７記載の発明は、請求項１５又は１６記載のデータ記録方法に係り、上記設定ステップでは、録画予定時間長又は録画画質の程度を示す情報が入力されることによって、上記変換規則を設定することを特徴としている。

また、請求項１８記載の発明は、請求項１７記載のデータ記録方法に係り、ＭＰＥＧに準拠して符号化された画像データを記録媒体に記録することを特徴としている。

また、請求項１９記載の発明は、請求項１１乃至１８のいずれか１に記載のデータ記録方法に係り、上記記録媒体の容量残量に応じて、符号量の低減率を調節することを特徴としている。

この発明の構成によれば、第１型ピクチャを第２型ピクチャに、第２型ピクチャを第３型ピクチャに変換する処理を行うので、符号量を低減させることができる。したがって、記録するデータ量を低減し、例えば、記録に必要な記録媒体の容量を低減することができる。
しかも、例えば、量子化スケールを変更したり、量子化されたデータの高周波項をゼロとするわけではないので、画質の劣化を抑制することができる。
さらに、例えば、操作者の設定によって、符号量の低減率を選択することによって、無闇に画質を落とすことなく、例えば記憶媒体の空き容量や、記録するデータの重要度等状況に応じて、自在に符号量の低減率を変更して、画質と記録するデータ量との関係を調節し、データを記録手段に記録することができる。

各ピクチャグループについて、第１型ピクチャを第２型ピクチャに、第２型ピクチャを第３型ピクチャに変換する処理を、予め設定された変換規則に基づいて行うことによって、画質の著しい劣化を招くことなく、かつ、符号量の低減率を状況に応じて自在に変更させながら、受信したデジタルデータを、符号量を低減させて記録媒体に記録するという目的を実現した。

図１及び図２は、この発明の第１実施例であるデジタル放送受信・記録装置の構成を示すブロック図、図３は、同デジタル放送受信・記録装置のＴＳ変換処理部の構成を示すブロック図、図４は、同ＴＳ変換処理部のビデオデータ変換部の概略構成を示すブロック図、また、図５は、同デジタル放送受信・記録装置の動作を説明するための説明図である。

この例のデジタル放送受信・記録装置１は、例えば衛星（ＣＳ）デジタル放送を受信すると共に、受信したデジタルデータを記録するために用いられ、図１及び図２に示すように、概略、ＣＳデジタル放送受信のためのＩＲＤ（Integrated Reciever decorder）に記録装置が付加された構成とされ、デジタル放送受信・記録装置１の構成各部を制御するシステムコントローラ（トランスコーダの一部、設定手段の一部）２と、ＣＳアンテナ３を介して放送を受信し、テレビジョン受像機４に画像信号及び音声信号を出力する受信部５と、画像信号及び音声信号を記録する記録部（データ記録装置）６と、リモコン装置を有してなりインタフェース部７を介して設定を行うための設定部（設定手段の一部）８とを備えてなっている。

システムコントローラ２は、ＣＰＵ等からなり、記憶部に記憶された各種プログラムを実行する主制御部と、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の半導体メモリからなる記憶部とを有してなっている。
記憶部は、設定情報等の各種情報が格納された情報記憶領域と、主制御部が実行する変換規則設定プログラム等が記憶されたプログラム記憶領域とを有している。
プログラム記憶領域に記憶された変換規則設定プログラムには、例えば操作者の設定部８の操作によって入力された設定情報に基づいて、変換規則を設定して、記録部６を制御して、例えば符号量の低減率を変更するための手順が記述されている。
操作者は、記憶媒体の空き容量や、記録するデータの重要度を勘案して、設定部８から希望する画質の程度や録画時間等の設定情報を入力し、これに応じて例えば符号量の低減率が調整される。

受信部５は、ＣＳアンテナ３を介して入力された受信信号を選局するためのチューナ１１と、受信信号をアナログ／デジタル変換するＡ／Ｄ（Analog/Degital）コンバータ１２と、入力されたデジタル信号に、例えば４相位相偏移復調（ＱＰＳＫ：Quadrature Phase Shift Keying）処理を施す復調部１３と、暗号解除処理を行うデスクランブラ（Descrambler）１４と、設定されたビデオデータやオーディオデータ等の各ＰＩＤ（Packet Identification）に従ってフィルタリングしてビデオデータやオーディオデータを分離するＴＳデマルチプレクサ(Transport Stream Demultiplexer)１５と、ＭＰＥＧ２に規格に準拠してデコード処理を行うデコーダ装置１６と、入力されたビデオデータに例えばアイコンからなる操作用メニュー情報を含む番組サービス情報等を重ね合わせるグラフィクス部１７と、入力されたビデオデータをＮＴＳＣ方式又はＰＡＬ方式のビデオ信号にエンコードして、テレビジョン受像機４のＣＲＴ等に出力するＮＴＳＣ／ＰＡＬエンコーダ１８と、入力されたオーディオデータをデジタル／アナログ変換して、テレビジョン受像機４のスピーカに出力するオーディオＤ／Ａ（Degital/Analog）コンバータ１９とを有している。
デコーダ装置１６は、図１に示すように、入力されたビデオデータにＭＰＥＧ２方式に従って伸張復号化処理を施すビデオデコーダ１６ａと、入力されたオーディオデータに伸張復号化処理を施すオーディオデコーダ１６ｂとからなっている。

記録部６は、同図に示すように、入力されたビデオデータに基づいてピクチャ構成を変更して圧縮再符号化処理を施すＴＳ変換処理部（トランスコーダの一部）２１と、ＩＤＥ(Integrated device Electronics)インタフェース２２と、ハードディスクドライブ（記録手段、以下、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）という）２３とを備えてなっている。
ＴＳ変換処理部２１は、図３に示すように、入力されたビデオデータに基づいてピクチャ構成を変更して圧縮再符号化処理を施すビデオデータ変換部２４と、符号化したビデオデータをパケット化するパケット生成部２５と、再符号化されたビデオデータと、ＴＳマルチプレクサ１５から入力されたオーディオデータとを１つのストリームに多重（パケット多重）化するＴＳマルチプレクサ２６とを有してなっている。

ビデオデータ変換部２４は、図４に示すように、ＴＳマルチプレクサ１５から入力されたビデオデータを一旦伸張復号化するデコーダ部３１と、デコーダ部３１から入力されたビデオデータを、システムコントローラ２による制御に従って、データ量を減少させて圧縮再符号化するエンコーダ部３２とからなっている。
デコーダ部３１は、バッファ３３と、ブロック毎に可変長符号化されたＤＣＴ係数、各マクロブロック毎に生成され可変長符号化された動きベクトル及び差分ＤＣＴ係数、並びに各スライス毎に生成された量子化ステップ情報等を分離する分離部３４と、可変長復号化部３５と、逆量子化部３６と、IＤＣＴ部３７と、ＤＣＴ部３７の出力と動き予測部４１の出力とを加算する加算器３８と、ピクチャを蓄積するピクチャ蓄積部３９と、分離部３４から入力された動きベクトル、差分ＤＣＴ係数及びピクチャタイプ情報やピクチャ蓄積部３９に蓄積されたピクチャに基づいて動き予測情報を出力する動き予測部４１とを有してなっている。

また、エンコーダ部３２は、動きベクトルを求める動き検出部４２と、デコーダ部３１側から入力されたデータと動き予測部５１から入力された動き予測情報との差分を出力する減算器４３と、ＤＣＴ部４４と、量子化部４５と、逆量子化部４６と、IＤＣＴ部４７と、IＤＣＴ部４７の出力と動き予測部５１の出力とを加算する加算器４８と、ピクチャを蓄積するピクチャ蓄積部４９と、復号化されたピクチャに基づいて動き予測情報を生成する動き予測部５１と、可変長符号化部５２と、ブロック毎に生成され可変長符号化されたＤＣＴ係数、各マクロブロック毎に生成され可変長符号化された動きベクトル及び差分ＤＣＴ係数、並びに各スライス毎に生成された量子化ステップ情報等を多重化し、各ピクチャ毎にピクチャタイプ情報を付加する多重化部５３と、バッファ５４とを有してなっている。

デコーダ部３１で伸張復号化されたビデオデータは、時間的な差の情報を持たずに１コマ内だけの情報を有する画素の集まりであるフレーム内符号化画像（第１型ピクチャ、以下、Ｉピクチャ（Intra-coded picture）という）と、Ｉピクチャに動き情報等の時間的変化情報を付加して予測して作成され時間的に後のコマの情報を有するフレーム間順方向予測符号化画像（第２型ピクチャ、以下、Ｐピクチャ（Preductive coded picture）という）と、時間的に前後のコマから予測して作成される双方向予測符号化画像（第３型ピクチャ、以下、Ｂピクチャ（Bi-directionally Preductive coded picture）という）とをそれぞれ多数含んでいる。なお、Ｐピクチャは、時間的に前のＰピクチャから予測され作成される場合もある。

ここで、１つのピクチャの情報量は、（Ｉピクチャ＞Ｐピクチャ＞Ｂピクチャ）の順に少なくなる。
エンコーダ部３３では、ＩピクチャをＰピクチャに、ＰピクチャをＢピクチャに変換して、Ｂピクチャの数を増加させてデータ量を低減させる処理を行う。
エンコーダ部３３に入力された符号化されたデータのピクチャ構成が、あるＧＯＰ（ピクチャグループ）で、例えば、（ＩＰＢＢＰＢＢＩＢＢＰＢＢ）とされている場合は、このエンコーダ部３３では、一旦復号化された後再符号化されたデータのピクチャ構成は、（ＩＰＢＢＢＢＢＰＢＢＢＢＢ）とされる。

次に、図５を参照して、この例のデジタル放送受信・記録装置１の動作について説明する。
まず、操作者によって、設定部８から設定情報が入力されると、システムコントローラ２の主制御部は、この設定情報を記憶部に記憶させ、この設定情報に基づいて変換規則を設定し、記録部６を制御する。
設定情報は、操作者によって、例えば記憶媒体の空き容量や記録するデータの重要度に従って設定部８から入力され、希望する画質の程度や録画時間等を含んでいる。

また、上記変換規則は、設定情報に基づいて符号量の低減を行うほかに、例えばビットレートに応じて符号量の低減率を時間的に変化させるように、ＴＳの変換を行うための手順を含んでいる。
例えば、録画時間を重視するような内容の設定情報が入力された場合に、システムコントローラ２の主制御部が、各ＧＯＰで、最初のＩピクチャと最後のＩピクチャ又はＰピクチャ以外のピクチャを、Ｂピクチャとするような変換規則を設定して、記録部６を制御するときに、符号量の低減率が最大となる。

ＴＳ変換処理部２１のビデオデータ変換部２４では、デコーダ部３１が、ＴＳマルチプレクサ１５から入力されたビデオデータを一旦復号化した後、エンコーダ部３２が、各ＧＯＰについて、所定のＩピクチャをＰピクチャに、所定のＰピクチャをＢピクチャに変換してデータ量を低減させるように再符号化処理を行う。
デコーダ部３１からエンコーダ部３２に入力されたビデオデータのうち、あるＧＯＰに対応するピクチャ構成が、図５（ａ）に示すように、例えば、Ｉ_１Ｂ_２Ｂ_３Ｐ_４Ｂ_５Ｂ_６Ｐ_７Ｂ_８Ｂ_９Ｉ_１０Ｂ_１１Ｂ_１２Ｐ_１３とされているものとする。

ここで、ＰピクチャＰ_４はＩピクチャＩ_１に基づいて予測され、ＰピクチャＰ_７はＰピクチャＰ_４に基づいて予測され、ＰピクチャＰ_１３はＩピクチャＩ_１０に基づいて予測されて生成されたピクチャである。
また、ＢピクチャＢ_２，Ｂ_３は共にＩピクチャＩ_１及びＰピクチャＰ_４に基づいて予測され、ＢピクチャＢ_５，Ｂ_６は共にＰピクチャＰ_４及びＰピクチャＰ_７に基づいて予測され、ＢピクチャＢ_８，Ｂ_９は共にＰピクチャＰ_７及びＩピクチャＩ_１０に基づいて予測され、ＢピクチャＢ_１１，Ｂ_１２は共にＩピクチャＩ_１０及びＰピクチャＰ_１３に基づいて予測されて生成されたピクチャである。

エンコーダ部３２は、このピクチャ構成を、同図（ｂ）に示すように、例えば、Ｉ_１Ｂ_２Ｂ_３Ｂ_４Ｂ_５Ｂ_６Ｐ_７Ｂ_８Ｂ_９Ｂ_１０Ｂ_１１Ｂ_１２Ｐ_１３に変換する。
ここで、ＢピクチャＢ_２，Ｂ_３，Ｂ_４，Ｂ_５，Ｂ_６は、それぞれＩピクチャＩ_１及びＰピクチャＰ_７に基づいて予測され、ＢピクチャＢ_８，Ｂ_９，Ｂ_１０，Ｂ_１１，Ｂ_１２は、それぞれＰピクチャＰ_７及びＰピクチャＰ_１３に基づいて予測される。再符号化後は、このＧＯＰは、（Ｉ_１Ｐ_７Ｂ_２Ｂ_３Ｂ_４Ｂ_５Ｂ_６Ｐ_１３Ｂ_８Ｂ_９Ｂ_１０Ｂ_１１Ｂ_１２）とされる。
このＧＯＰについて、ＰピクチャＰ_４→ＢピクチャＢ_４とし、ＩピクチャＩ_１０→ＢピクチャＢ_１０とすることにより、データ量が低減される。他のＧＯＰについても同様の処理が施される。
ビデオデータ変換部２４から出力された圧縮再符号化後のビデオデータは、パケット生成部２５でパケット化され、ＴＳマルチプレクサ２６でＴＳマルチプレクサ１５から入力されたオーディオデータとを１つのストリームに多重化されて、ＩＤＥ２２を介してＨＤＤ２３に入力され記録される。

なお、デジタル放送受信・記録装置１は、例えば、設定された時間に所定のチャンネルの番組を留守時等に記録媒体に録画する予約録画処理、テレビジョン受像機４で再生中のチャンネルの番組と別のチャンネルの番組を記録媒体に録画する裏録画処理、所定のチャンネルの番組を記録媒体に録画しながら最初からテレビジョン受像機４で再生する追っかけ再生処理等を行う。

このように、この例の構成によれば、ＴＳ変換処理部２１で、各ＧＯＰについて、ＩピクチャをＰピクチャに、ＰピクチャをＢピクチャに変換する処理を行うので、符号量を低減させることができる。したがって、記録に必要な記録媒体の容量を低減することができる。
しかも、従来技術のように、量子化スケールを変更したり、高周波成分を削除したりするわけではないので、画質の劣化を抑制することができる。
さらに、例えば操作者の設定によって、符号量の低減率を選択できるので、無闇に画質を落とすことなく、記憶媒体の空き容量や、記録するデータの重要度等に状況に応じて、自在に符号量の低減率を変更して、画質と記録するデータ量との関係を調節し、所望のデータをＨＤＤ２３に記録することができる。
また、例えば、ビットレートに応じて符号量の低減率を時間的に変化させるように、ＴＳの変換を行うことによって、符号量の低減による画質の劣化を一段と抑制することができる。

図６は、この発明の第２実施例であるデジタル放送受信・記録装置の構成を示すブロック図、図７は、同デジタル放送受信・記録装置のＴＳ変換処理部の構成を示すブロック図、また、図８は、同ＴＳ変換処理部のビデオデータ変換部の構成を示すブロック図である。
この例が上述した実施例１と大きく異なるところは、ＴＳ変換処理部で、デコーダ装置から入力された復号化後のデータに基づいて再符号化するように構成した点である。
これ以外の構成は、上述した実施例１の構成と略同一であるので、その説明を簡略にする。

この例のデジタル放送受信・記録装置の受信部５Ａは、図６に示すように、ＣＳアンテナ３を介して、入力された受信信号を選局するためのチューナ６３と、Ａ／Ｄコンバータ６４と、復調部６５と、デスクランブラ６６と、ＴＳマルチプレクサ６７と、ＭＰＥＧ２に規格に準拠してデコード処理を行うデコーダ装置６８と、グラフィクス部６９と、ＮＴＳＣ／ＰＡＬエンコーダ７１と、オーディオＤ／Ａコンバータ７２とを有している。
デコーダ装置６８は、入力されたビデオデータにＭＰＥＧ２方式に従って伸張復号化処理を施すビデオデコーダ６８ａと、入力されたオーディオデータに伸張復号化処理を施すオーディオデコーダ６８ｂとからなっている。
また、この例のデジタル放送受信・記録装置のデコーダ装置６８は、２チャンネル同時に復号処理が可能なように構成されている。

また、記録部（データ記録装置）６Ａは、入力されたビデオデータに基づいてピクチャ構成を変更して圧縮再符号化処理を施すＴＳ変換処理部（トランスコーダの一部）７３と、ＩＤＥインタフェース７４と、ＨＤＤ（記録手段）７５とを備えてなっている。
ＴＳ変換処理部７３は、図７に示すように、ビデオデコーダ６８ａから入力されたビデオデータに基づいてピクチャ構成を変更して圧縮再符号化処理を施すビデオデータ変換部７９と、符号化したビデオデータをパケット化するパケット生成部８１と、再符号化されたビデオデータと、ＴＳマルチプレクサ６７から入力されたオーディオデータとを１つのストリームに多重（パケット多重）化するＴＳマルチプレクサ８２とを有してなっている。

ビデオデータ変換部７９は、図８に示すように、動き検出部８３と、減算器８４と、ＤＣＴ部８５と、量子化部８６と、逆量子化部８７と、IＤＣＴ部８８と、加算器８９と、ピクチャ蓄積部９１と、動き予測部９２と、可変長符号化部９３と、多重化部９４３と、バッファ９５とを有してなっている。
この例のデジタル放送受信・記録装置では、デコーダ装置６８は、リアルタイム再生処理のための復号処理を行うと同時に、ＴＳ変換のための復号処理を行う。
ＴＳ変換処理部７３は、デコーダ装置６８から入力され既に復号化されたビデオデータを、ピクチャ構成を変更して再符号化する。ピクチャ構成の変更方法については、実施例１で述べた方法と同様であるのでその説明を省略する。

この例の構成によれば、上述した実施例１と略同様の効果を得ることができる。
加えて、ＴＳ変換処理部７３は、デコーダ装置６８から入力された復号化されたビデオデータに基づいて再符号化するので、ビデオデータを一旦伸張復号化するデコーダ部を廃することができ、構成を簡素化しコストを低減することができる。

以上、この発明の実施例を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。
例えば、上述した実施例では、記憶手段としてＨＤＤを用いた場合について述べたが、ＤＶＤ（ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ等）からなる記録媒体にデータの書き込みを行う光ディスク装置を用いても良い。また、トランスポートストリームを記録する場合に限らず、プログラムストリームを記録する場合に適用しても良い。

また、１つのＧＯＰで、例として（ＩＰＢＢＰＢＢＩＢＢＰＢＢ）というピクチャ構成を、（ＩＰＢＢＢＢＢＰＢＢＢＢＢ）というピクチャ構成に変更する場合について述べたが、必要に応じて例えば（ＩＰＢＢＢＢＢＢＢＢＢＢＢ）というピクチャ構成に変更して符号量をさらに低減するようにしても良い。また、このピクチャ構成の変更の仕方は、時間的に変化させても良い。
また、システムコントローラ２の主制御部が、例えば、記憶媒体の空き容量を検知し、この検知結果に基づいて、符号量の低減率を自動的に変更するように構成しても良い。
また、ＣＳデジタル放送は、ＭＰＥＧ２のＭＰ（Main Profile）＠ＭＬ（Main Level）のサービスであるが、ＢＳ（Broadcasting Satellite）デジタル放送のようなＭＰ（Main Profile）＠ＨＬ（High Level）のサービスでも良い。
また、変復調方式は、各放送システムに依存するが、ＣＳデジタル放送で用いられているＱＰＳＫ方式に限らず、ＢＰＳＫ（２相位相偏移）方式や、ＢＳデジタル放送で用いられている８ＰＳＫ（８相位相偏移）方式でも良い。また、デジタル地上波放送で用いられているＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式でも良い。

また、例えばＴＳ変換処理は、専用のハードウェアを設けて行っても良いし、対応するプログラムを実行することによって処理しても良い。
また、ビデオデータの変動に応じてビデオビットレート（単位時間当りに流れるデータ量）を変化させる可変ビットレート制御を行う場合でも、固定ビットレート制御を行う場合でも適用できる。

衛星放送のほか、地上波放送やＣＡＴＶの受信時にも適用することができる。

この発明の第１実施例であるデジタル放送受信・記録装置の構成を示すブロック図である。 同デジタル放送受信・記録装置の構成を示すブロック図である。 同デジタル放送受信・記録装置のＴＳ変換処理部の構成を示すブロック図である。 同ＴＳ変換処理部のビデオデータ変換部の概略構成を示すブロック図である。 同デジタル放送受信・記録装置の動作を説明するための説明図である。 この発明の第２実施例であるデジタル放送受信・記録装置の構成を示すブロック図である。 同デジタル放送受信・記録装置のＴＳ変換処理部の構成を示すブロック図である。 同ＴＳ変換処理部のビデオデータ変換部の構成を示すブロック図である。 従来技術を説明するための説明図である。 従来技術を説明するための説明図である。 従来技術を説明するための説明図である。 従来技術を説明するための説明図である。 従来技術を説明するための説明図である。 従来技術を説明するための説明図である。

符号の説明

１ デジタル放送受信・記録装置
２ システムコントローラ（トランスコーダの一部、設定手段の一部）
５，５Ａ 受信部
６，６Ａ 記録部（データ記録装置）
８ 設定部（設定手段の一部）
２１，７３ ＴＳ変換処理部（トランスコーダの一部）
２３，７５ ハードディスクドライブ（記録手段）

Claims (19)

1. 過去及び未来の画像とは独立して生成された第１型ピクチャと、過去の画像に基づいて予測して生成された第２型ピクチャと、過去及び未来の前記第１型ピクチャ又は前記第２型ピクチャに基づいて予測して生成された第３型ピクチャとのうち、少なくとも１つの第１型ピクチャを含む第１の符号化データ列を変換して、符号量が低減された第２の符号化データ列を生成するトランスコーダであって、
   予め設定された変換規則に基づいて、前記第１の符号化データ列の所定の前記第１型ピクチャを前記第２型ピクチャ又は前記第３型ピクチャに変換すると共に、前記第１の符号化データ列が前記第２型ピクチャを含む場合には、所定の前記第２型ピクチャを前記第３型ピクチャに変換して、ピクチャ構成を変更することによって、符号量が低減された前記第２の符号化データ列を生成する
   ことを特徴とするトランスコーダ。
2. 前記第２型ピクチャは、過去の前記第１型ピクチャ又は前記第２型ピクチャに基づいて予測して生成されることを特徴とする請求項１記載のトランスコーダ。
3. 前記第１の符号化データ列は、多数の前記第１型ピクチャ、前記第２型ピクチャ及び前記第３型ピクチャが組み合されてなることを特徴とする請求項１又は２記載のトランスコーダ。
4. 前記第１及び第２の符号化データ列は、ＭＰＥＧに準拠してそれぞれ符号化されることを特徴とする請求項１、２又は３記載のトランスコーダ。
5. 前記変換規則を設定するための設定手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載のトランスコーダ。
6. ピクチャグループを構成する前記第１型ピクチャ、前記第２型ピクチャ及び前記第３型ピクチャのうち、最初の前記第１型ピクチャ、及び最後の前記第１型ピクチャ又は前記第２型ピクチャ以外の前記第１型ピクチャ及び前記第２型ピクチャを前記第３型ピクチャに変換する前記変換規則に基づいて、前記第２の符号化データ列を生成することを特徴とする請求項３、４又は５記載のトランスコーダ。
7. 前記設定手段は、録画予定時間長又は録画画質の程度を示す情報が入力されることによって、前記変換規則を設定することを特徴とする請求項５又は６記載のトランスコーダ。
8. 請求項１乃至７のいずれか１に記載のトランスコーダと、少なくとも画像データを記録媒体に記録する記録手段とを備えてなることを特徴とするデータ記録装置。
9. 前記記録手段は、ＭＰＥＧに準拠して符号化された画像データを記録媒体に記録することを特徴とする請求項８記載のデータ記録装置。
10. 前記トランスコーダは、前記記録媒体の容量残量に応じて、符号量の低減率を調節することを特徴とする請求項８又は９記載のデータ記録装置。
11. 少なくとも画像データを記録媒体に記録するためのデータ記録方法であって、
    過去及び未来の画像とは独立して生成された第１型ピクチャと、過去の画像に基づいて予測して生成された第２型ピクチャと、過去及び未来の前記第１型ピクチャ又は前記第２型ピクチャに基づいて予測して生成された第３型ピクチャとのうち、少なくとも１つの第１型ピクチャを含む第１の符号化データ列を変換して、符号量が低減された第２の符号化データ列を生成するトランスコーディングステップを含み、
    該トランスコーディングステップでは、予め設定された変換規則に基づいて、前記第１の符号化データ列の所定の前記第１型ピクチャを前記第２型ピクチャ又は前記第３型ピクチャに変換すると共に、前記第１の符号化データ列が前記第２型ピクチャを含む場合には、所定の前記第２型ピクチャを前記第３型ピクチャに変換して、ピクチャ構成を変更することによって、符号量が低減された前記第２の符号化データ列を生成する
    ことを特徴とするデータ記録方法。
12. 前記第２型ピクチャは、過去の前記第１型ピクチャ又は前記第２型ピクチャに基づいて予測して生成されることを特徴とする請求項１１記載のデータ記録方法。
13. 前記第１の符号化データ列は、多数の前記第１型ピクチャ、前記第２型ピクチャ及び前記第３型ピクチャが組み合されてなることを特徴とする請求項１１又は１２記載のデータ記録方法。
14. 前記第１及び第２の符号化データ列は、ＭＰＥＧに準拠してそれぞれ符号化されることを特徴とする請求項１１、１２又は１３記載のデータ記録方法。
15. 前記変換規則を設定するための設定ステップを備えたことを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１に記載のデータ記録方法。
16. ピクチャグループを構成する前記第１型ピクチャ、前記第２型ピクチャ及び前記第３型ピクチャのうち、最初の前記第１型ピクチャ、及び最後の前記第１型ピクチャ又は前記第２型ピクチャ以外の前記第１型ピクチャ及び前記第２型ピクチャを前記第３型ピクチャに変換する前記変換規則に基づいて、前記第２の符号化データ列を生成することを特徴とする請求項１３、１４又は１５記載のデータ記録方法。
17. 前記設定ステップでは、録画予定時間長又は録画画質の程度を示す情報が入力されることによって、前記変換規則を設定することを特徴とする請求項１５又は１６記載のデータ記録方法。
18. ＭＰＥＧに準拠して符号化された画像データを記録媒体に記録することを特徴とする請求項１７記載のデータ記録方法。
19. 前記記録媒体の容量残量に応じて、符号量の低減率を調節することを特徴とする請求項１１乃至１８のいずれか１に記載のデータ記録方法。
    
    

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