JP2005523618A - オーディオビジュアルデータを記憶する回路、装置、及び方法 - Google Patents

Abstract

ディジタルビデオレコーダの一時停止バッファにＡ／Ｖ情報を記憶するビットレート・スケーラブル圧縮であって、生番組の視聴者が、「生」の番組を完全な質で、即ちそれが記憶されるであろう質よりも高い質で見ている間に、番組を記録するか否かについて遅れた決定ができるようにし、それにより「エンハンスメントレイヤ」のみがバッファ内に記憶されればよく、従って、これらのレイヤのビットレートは完全な圧縮されたデータのビットレートよりもかなり低いため、バッファの容量（分単位で測った記録時間）はかなり増加する。

Description

本発明は、オーディオビジュアルデータを記憶する回路に関連する。本発明はまた、オーディオビジュアルデータを記憶する装置に関連する。本発明はまた、オーディオビジュアルデータをメモリに記憶する方法に関連する。

予め記録された番組を見るとき、視聴者は、例えば「一時停止」により番組を一時的に停止し、後に番組を見ることができる。

更に、生のテレビジョン放送は、一般的にはレコーダ内に設けられるバッファメモリ内に連続的に記録されえ、バッファメモリの範囲が許すまで遡って履歴が保持される。一般的には、バッファメモリは、後にメインメモリ上に記憶するために最も古いデータに上書きして、入来データを連続的に記憶し、従って、以前に記録されたデータの固定の「時間枠」がメモリバッファ内に存在する。記録されたデータはまた、バッファメモリから連続的に読み出され、表示ユニットへ供給されうる。これは、例えば特許文献１に記載されている。

更に、視聴者は、番組を１０分間見た後に、ビデオを記録する価値があると判断し、番組を生で見続けている間に、遡ってビデオ記録を開始し始めることがある。これもまた、バッファメモリによって提供され、特許文献２に記載されている。

非特許文献１では、高い符号化効率で広い範囲のビットレートに亘って単一レイヤのフレームベースのビデオを分配する能力について開示されている。

しかしながら、データの質、典型的にはリプレイ中の（オーディオ／ビデオ）Ａ／Ｖ情報の質の低下なしに、バッファメモリのデータ記憶容量を高めることが依然として要請されている。
米国特許第５，３７１，５５１号明細書 欧州特許出願公開第０５９４２４１号明細書 ビデオ技術のための回路及びシステムに関するIEEE議事録、第１１巻、第３号、２００１年３月

本発明は、高められた容量及び／又は異なるビットレートでの改善された記憶を有するバッファを提供することを目的とする。

本発明の第１の面によれば、上述の目的は、レコーダの又はこれに接続可能な一時停止バッファ内にＡ／Ｖ情報を記憶するビットレート・スケーラブル圧縮を用いて実現される。

ここで、「ビットレート・スケーラブル圧縮」の語は、ビットレートがスケーラブルであることを意味する。

本発明の第２の面によれば、Ａ／Ｖ情報は、典型的にはエンハンスメントレイヤ及び基本レイヤであるレイヤに圧縮され、これらは異なるメモリに記憶され、そのうちの１つがバッファである。

本発明の望ましい実施例によれば、データを受信する入力と、メインメモリに記憶されたデータを分配する出力とを有する、メインメモリに接続可能な、オーディオビジュアルデータを記憶する回路であって、ビットレート・スケーラブル圧縮によりレイヤにされた受信されたデータを圧縮するよう入力に結合されるデータ圧縮プロセッサと、１つ又はそれ以上のエンハンスメントレイヤを記憶するようデータ圧縮コンプレッサに結合される補助メモリとを有し、１つ又はそれ以上の基本レイヤをメインメモリに記憶するよう更に適合される回路が提供される。

望ましくは、装置は、広い範囲のビットレート及び／又は圧縮でデータを圧縮するようにされる。

望ましくは、装置は、ＦＩＦＯバッファ又はリバーシブル・キュー機構を有する。

本発明の他の望ましい実施例によれば、オーディオビジュアルデータを記憶する装置であって、本発明による回路と、回路の入力に結合され、データを受信する入力端子と、回路の出力に結合され、データの遅延されたバージョンを要求する出力端子と、回路の出力及び装置の出力端子に結合されるメインメモリとを有する装置が提供される。

本発明の他の望ましい実施例によれば、メモリ内にオーディオビジュアルデータを記憶する方法であって、データを受信する段階と、データをビットレート・スケーラブル圧縮により、少なくとも１つの基本レイヤ及び少なくとも１つのエンハンスメントレイヤへ圧縮する段階と、エンハンスメントレイヤを補助メモリに、基本レイヤをメインメモリに記憶する段階とを有する方法が提供される。

本発明の上述の及び他の面及び実施例については、以下説明する実施例を参照して明らかとなろう。本発明は、添付の図面と共に本発明の望ましい実施例の以下の説明を読むことにより、更に明界に理解されるであろう。本発明について、添付の図面と共に望ましい実施例により説明する。

図１は、本発明の望ましい実施例による回路１００の実施例を示す図である。１つ又はそれ以上の信号Ｑin（この例ではテレビジョン信号）は、まず、いずれの信号がそれらのチャネルに従って記憶されるべきか、並びに、いずれの信号がそれらのチャネルに従ってＴＶ受像機上に生で表示されることが要求されるかを選択するチャネル選択器１を通過する。記憶されるべき信号Ｑinは、Ａ／Ｄ（アナログ・ディジタル）変換器２によってディジタルデータへディジタル化される。もちろん、信号が既にディジタル信号であれば、この変換器２は省かれうる。ディジタルデータは、データ圧縮器３によってリアルタイムで圧縮される。データ圧縮器３によって圧縮された後の各チャネルの出力は、バッファ４中に配置され、選択されたチャネル毎に少なくとも１つある。バッファ４に含まれる情報は、例えばＤＭＡ（直接メモリアクセス）制御器（図示せず）といったマイクロプロセッサ６の監視下でバッファメモリ５へ転送される。情報は、バッファメモリ５から、バンドディスク配置、ハードディスク、又は強誘電体ポリマーメモリといった大容量不揮発性半導体メモリの形であり得るメインメモリ８へ転送される。

メインメモリ８は、回路１００に接続され、必ずしも回路１００の中に含まれなくともよい。メインメモリ８は、バッファメモリ５からの圧縮されたビデオの所望の部分を記憶するため、又は記憶された部分をバッファメモリ５を介して再生するために使用される。メインメモリ８はまた、従来のタイプの完全なディジタル・ビデオカセット・レコーダ（ＶＣＲ）でありうる。マイクロプロセッサ６は、バッファ４からバッファメモリ５へのデータ転送を開始し、バッファメモリ５内のメモリ割当て及び制御を行う。マイクロプロセッサ制御以外の種類の制御回路も又使用されうるが、係る解決策は本発明を逸脱することなく、当業者によって明らかであるため、更に詳述しない。

バッファメモリ５の容量を拡張し、パフォーマンスを高めるため、本例ではバッファメモリ５に書き込まれる前のビデオ信号であるデータを「圧縮」するために圧縮器３が設けられる。圧縮形式は、図２を参照して以下詳述する、ビットレート・スケーラブルな種類のものである。また、プロセッサ３をバッファメモリ５の内側に又はバッファ４の後に設けること、又は、必要に応じて２つ以上の圧縮器を設けることが可能である。バッファメモリ５は、望ましくは、少なくとも３０分間の圧縮されたビデオを含む容量を有する。マイクロプロセッサ６は、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）１７をベースとするソフトウエアを実行し、一時的な変数、バッファメモリ５の管理、ユーザコマンドの記憶等のためにワーキングＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）９を使用する。バッファ５内の入力データは、都合のよいときとなった途端に、例えばＤＭＡ制御器１５によるマイクロプロセッサ６の監視下でメインメモリ８へ転送される。

メインメモリ８中の記憶されたデータは、やがて例えばＤＭＡ制御器１５によるマイクロプロセッサ６の監視下でバッファメモリ５へ転送される。テレビジョンデータは、実際にはＴＶ受像機によって表示されることが必要とされるため、一般的にはＤＭＡ制御器１５（図示せず）によるマイクロプロセッサ６の監視下でバッファ１２へいずれ転送される。ＲＯＭ、ＲＡＭ及びマイクロプロセッサ６からの及びこれらへの全てのシグナリングは、データバス１６によって扱われる。

データは、バッファ１２から取られ、データ伸張器１３で伸張され、ｄ／ａ（ディジタル・アナログ）変換器１４によってアナログ信号へ変換される。Ｄ／Ａ変換器１４の出力は、ＴＶ受像機またはアナログＶＣＲへ送信されうる。

ここで図２を参照するに、データを一時的に記憶する装置が示されており（バッファメモリ５に対応する）、その動作原理について詳述する。

データは、バッファメモリ５内に記憶されるべく、バッファメモリ５の入力に到着する。メインメモリ８がデータを受信することが可能となるとすぐ、最初にバッファメモリの入力バッファ５ａに記憶されたデータは、バッファメモリ５の出力バッファ５ｂへ供給され、記憶のためにメインメモリ８へ与えられる。入力及び出力バッファ５ａ及び５ｂは、従って、対応するバッファと同じ参照番号を有する。一般的には、バッファメモリ５は入来するデータを記憶し、従って一定の持続時間の以前の記録されたデータがバッファメモリ５から連続的に読まれる。

データはまた、ＴＶ受像機によって表示されるべく、又は、アナログＶＣＲによって記録される等のためにメインメモリ８から定期的に要求される。メインメモリ８がデータを供給するのが可能となるとすぐに、メインメモリ８に記憶されたデータは、それが出力バッファ５ｂに記憶されるよう、バッファメモリ５へ供給される。また、バッファメモリ５の出力バッファ５ｂを使用せずにメインメモリ８から直接データを供給することが可能である。望ましくは、入力バッファ５ａ及び出力バッファ５ｂは、１つの共有バッファメモリ５へ組み合わされるか、或いは、バッファメモリ５は入力及び出力バッファ５ａ及び５ｂを有さない。バッファメモリ中の入力バッファ部及び出力バッファ部は、例えばＦＩＦＯを用いて、又はリバーシブル・キュー機構を用いて実現されうる。

バッファメモリ５の基本的な管理は、３つのＦＩＦＯキュー、即ち、バッファメモリ５内の自由メモリブロック５ｃ用の１つのＦＩＦＯキュー、バッファメモリ５内の入力バッファメモリ部５ａ用の１つのＦＩＦＯ、及び、バッファメモリ５の出力バッファメモリ部５ｂ用の１つのＦＩＦＯ、を用いて可能である。

例えば制御ブロックといったＦＩＦＯキュー制御ブロックは、ワーキングＲＡＭ６又はバッファメモリ５の固定の場所に配置されうる。

望ましくは、バッファメモリ５は、ビットレート・スケーラブル圧縮を伴う時間シフトされたバッファであり、一方、データは典型的には基本レイヤとエンハンスメントである。或いは、データは、バッファメモリ５へ送信される前に、データ圧縮器４（図１）中のレイヤへ圧縮されている。ビットレートはスケーラブルであり、例えばビデオデータであるデータは圧縮される。バッファメモリは、バッファメモリの動作を改善するよう、望ましくは幅広いビットレート及び／又は圧縮で、圧縮の量を与えるようにされる。これは、本発明によりビットレート・スケーラブル圧縮法が用いられ、それによりデータ（一般的にはビットストリーム）が、少なくとも２つのレイヤを有し、そのうちの１つ又はそれ以上のレイヤは、所望のときはより高いレイヤなしに復号化されうる。これは、以下に示すような幾つかの利点を有する。

本発明のこの実施例では、圧縮手段はバッファにより構成される。他の実施例では、スケーラブルな圧縮は別個の圧縮プロセッサによって行われる。

圧縮の出力／結果（データ）は、通常はビットストリームであるが、いかなる種類のデータでも可能であるため、これは必要条件ではない。

バッファメモリ５中のデータは、スケーラブルに記憶される。例えば、メインメモリ８に記憶された基本レイヤは、例えば、データを表わす離散コサイン変換（ＤＣＴ）係数に対する最上位ビットを含みうる。そのとき、残るビットは、バッファメモリ５内のエンハンスメントレイヤに記憶される。最も高いエンハンスメントレイヤは、最下位ビットを含む。

バッファメモリ５に記憶されるデータに適用される圧縮の量は、利用可能なメモリ空間内でより大きい番組が（低下した質で）記録されることを可能とするようユーザによって変更されうる。

番組を見るとき、視聴者は、完全な品質で、即ち、それが記憶された品質よりも高い品質で、「生」の番組を依然としてみているときに番組を記録すべきか否かに関する遅延された決定しうる。例えば、バッファメモリが最も高いビットレート質で２０分間のビデオの容量を有する場合、ユーザは２０分間過去に遡って番組を記録することを決定しうる。ユーザが番組を記憶することを決定すると、以前の２０分間はより低い質で記憶媒体上に直ぐに記憶される（視覚的な質を上回る全ての品質レベルが依然として利用可能であるため、ユーザは所望の記録品質に対して遅延された決定を行うことができる）。スケーラブル圧縮無しでは、かかる遅延された記録の決定は、バッファメモリ内のビットレートが記憶のための所望のビットレートよりも高いために不可能であるか、或いは、最初の２０分間は番組の残る部分よりも高い品質で記憶されるためビットを無駄にする（これらの２０分のビットレートは、再び、オフラインのビットレート・トランスコードによって低められ得る）。スケーラブル圧縮無しで遅延された記録決定を効率的に可能とするために、ビデオデータは、それが記録されうるビットレートと同じビットレートで一時停止バッファ内に記憶されねばならない。しかしながら、その場合、「生」番組の質もまたそれが記憶された質よりも低下され、従って、見る経験を望ましくなく減少させる。（効率的でない代替案は、高い及び低い質／ビットレートの両方でデータを圧縮することであるが、これはバッファメモリ容量をかなり減少させる。

視聴者が、同時により低い質で記録されている番組を見るとき、「エンハンスメントレイヤ」のみが時間シフトバッファ内に記憶されるべきである。これらのレイヤのビットレートは完全な圧縮データに対するビットレートよりもかなり低いため、バッファの容量（記録時間が何分か）はかなり高められる。

図１に示す回路は、図３に示すようにＤＶＤ＋ＲＷレコーダ３００といったメモリ中にオーディオ・ビジュアルデータを記憶する消費者装置から構成されうる。或いは、回路１００は、ハードディスクレコーダ中に含まれうる。

本発明は、電話に答えている間にビデオ番組を一時停止するために使用されうる。本発明は、リプレイ中のデータの再生を低下させることなく、一時停止バッファの高められた容量を与える。バッファの内容は、記録の遅延された決定の場合の遅延されたコンテンツ記録物のために使用されうる。

上述の実施例は、入来するコンテンツが圧縮されないことを想定する。入来するコンテンツが既に圧縮されているとき、入来するコンテンツはビットレート・スケーラブル圧縮形式へトランスコードされねばならない。

本発明は、その多数の望ましい実施例と共に説明され、これらの組合せは本発明の様々な特徴及び様々な面を組み合わせる。これらの特徴及び面は、異なる方法で組み合わされえ、本発明の様々な実施例は、本発明の１つ又はそれ以上の面を含みうることが理解されるべきである。

本発明の原理的な面は、ディジタルビデオレコーダの一時停止バッファ中にＡ／Ｖ情報を記憶するビットレート・スケーラブル圧縮を提供することである。

添付の特許請求の範囲では、「有する」の語は、含むことを意味するが、かならずしもこれに限られない。

本発明は以下のように概説される。

ディジタルビデオレコーダの一時停止バッファにＡ／Ｖ情報を記憶するビットレート・スケーラブル圧縮であって、生番組の視聴者が、「生」の番組を完全な質で、即ちそれが記憶されるであろう質よりも高い質で見ている間に、番組を記録するか否かについて遅れた決定ができるようにし、それにより「エンハンスメントレイヤ」のみがバッファ内に記憶されればよく、従って、これらのレイヤのビットレートは完全な圧縮されたデータのビットレートよりもかなり低いため、バッファの容量（分単位で測った記録時間）はかなり増加する。

本発明によるバッファメモリを有する回路の望ましい実施例である。 バッファメモリをより詳細に示し、その動作原理について示す図である。

Claims (6)

1. データを受信する入力と、
   メインメモリに記憶されたデータを分配する出力とを有する、
   メインメモリに接続可能な、オーディオビジュアルデータを記憶する回路であって、
   前記回路は、
   ビットレート・スケーラブル圧縮によりレイヤにされた前記受信されたデータを圧縮するよう前記入力に結合されるデータ圧縮プロセッサと、
   １つ又はそれ以上のエンハンスメントレイヤを記憶するよう前記データ圧縮コンプレッサに結合される補助メモリとを有し、
   前記回路は、１つ又はそれ以上の基本レイヤをメインメモリに記憶するよう更に適合される、回路。
2. 前記補助メモリはＦＩＦＯバッファを有する、請求項１記載の回路。
3. リバーシブル・キュー機構を有する、請求項１記載の回路。
4. 前記回路は、圧縮の量を、望ましくは広い範囲のビットレート及び／又は圧縮で変化させるよう配置される、請求項１記載の回路。
5. オーディオビジュアルデータを記憶する装置であって、
   請求項１記載の回路と、
   前記回路の入力に結合され、前記データを受信する入力端子と、
   前記回路の出力に結合され、前記データの遅延されたバージョンを要求する出力端子と、
   前記回路の出力及び前記装置の出力端子に結合されるメインメモリとを有する、装置。
6. メモリ内にオーディオビジュアルデータを記憶する方法であって、
   データを受信する段階と、
   前記データをビットレート・スケーラブル圧縮により、少なくとも１つの基本レイヤ及び少なくとも１つのエンハンスメントレイヤへ圧縮する段階と、
   前記エンハンスメントレイヤを補助メモリに、前記基本レイヤをメインメモリに記憶する段階とを有する方法。

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