JP2006332870A - デジタル映像信号記録再生装置、デジタル映像信号記録再生プログラムおよびそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

デジタル映像信号記録再生装置、デジタル映像信号記録再生プログラムおよびそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 Download PDF

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Abstract

【課題】蓄積時の復号を不要として処理性能の向上を図るとともに、n倍速の能力を必要としないデジタル映像信号記録再生装置を得る。
【解決手段】受信した暗号ストリームを構成している各TSパケットが有するTSヘッダ内のペイロード・ユニット・スタート・インディケーターの値に基づいて、ピクチャの先頭位置のみの情報を有したインデックスを作成するインデックス作成手段4と、該インデックスに基づいてピクチャの先頭を求め、ピクチャの先頭であるTSパケットのペイロード内のピクチャ・タイプ・フィールドを復号して、ピクチャの種別を判定するピクチャ種別判定手段7と、得られたピクチャの種別の情報をインデックスに追加してインデックスを完成させるインデックス完成手段8と、完成されたインデックスに基づいて、再生のためにIピクチャのペイロードを復号するペイロード復号手段9とを備えている。
【選択図】図1

Description

この発明はデジタル映像信号記録再生装置、デジタル映像信号記録再生プログラムおよびそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関し、特に、デジタル符号化された映像データを記録媒体に記録および再生するためのデジタル映像信号記録再生装置、デジタル映像信号記録再生プログラムおよびそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
デジタル放送では、画像圧縮方式としてMPEG2(Moving Picture Experts Group Phase 2)を用いている。また、圧縮されたデジタル映像信号の伝送には、多重方式として放送等のリアルタイム伝送に用いられるトランスポートストリーム方式を用いている。当該デジタル映像信号はチューナーにより受信されて再生されるが、チューナーで受信したままの信号では、再生してもスクランブルがかかっていてクリアに画像を表示できないので、受信したトランスポートストリーム(TS)から圧縮画像データを抽出した後に、ビデオデコーダで復号処理を行う。この復号処理によって得られた映像信号は、ディスプレイに動画として表示される(例えば、特許文献1参照。)。
MPEG2における画像は、Iピクチャ(Intra-Picture:フレーム内符号化画像)、Pピクチャ(Predictive-Picture:フレーム間順方向予測符号化画像)およびBピクチャ(Bidirectionally Predictive-Picture:双方向予測符号化画像)の3種類のピクチャによって構成されている。
デジタル映像信号記録再生装置における特殊再生の一つである早送り再生(倍速再生)は、記録媒体からIピクチャのみを再生することにより、実現している。早送り再生時の再生速度は、出力対象となっているピクチャをm(mは正の整数)枚毎に間引いて出力することで再生速度を制御している(すなわち、2倍速再生では2枚に1枚のみ再生の割合で間引きし、4倍速再生では4枚に1枚のみ再生の割合で間引きする。)。
従来の倍速再生について、以下に、図を用いて簡単に説明する。通常再生では、Iピクチャ、Bピクチャ、Pピクチャよりストリームが構成される。倍速再生では、図7に示すように、Iピクチャ間を間引くことにより再生するフレームが飛ばされ、倍速の表示を実現する。2倍速の場合は、1回ごとにIピクチャを間引くことになる。
間引きを行った倍速ストリームを復号器で再生するために、アダプテーションフィールドのPCR(PCR:Program Clock Reference)を更新する。なお、PCRは、プログラムの時刻基準情報である。
また、間引きを行った倍速ストリームを復号器で再生するために、PESヘッダ(PES:Packetized Elementary Stream)内のタイムスタンプPTS(Presentation Time Stamp:再生動作を行う時刻情報)/DTS(DTS:Decoding Time Stamp:復号動作を行う時刻情報)を更新する。
次に、図8を用いて、トランスポートストリーム(TS)100とPESストリーム101との関係について説明する。トランスポートストリーム(TS)100は、図8に示すように、複数の188バイトのトランスポートパケット(TSパケット)103から構成されている。各トランスポートパケット(TSパケット)103は、制御ヘッダであるトランスポートヘッダ(TSヘッダ)104と映像信号のデータを含むペイロード105とから構成されている。このとき、これらの各ペイロード105だけを抽出して結合させることにより得られるのがPESストリーム101である。PESストリーム101は、図8に示すように、複数のPESパケット106から構成される。各PESパケット106は、PESヘッダ107とES(Elementary Stream)データ(映像信号)108とから構成されている。なお、PESパケット106の長さは任意である。
ここで、図8で示したTSパケット103の構造について図9に基づいて説明する。上述したように、TSパケット103は188バイトから構成され、トランスポートヘッダ(TSヘッダ)104とペイロード105の部分を有している。トランスポートヘッダ(TSヘッダ)104は、図9に示すように、8ビットの同期バイト(sync byte)と、1ビットのペイロード・ユニット・スタート・インディケーター(payload unit start indicator)と、ペイロード105を識別するための13ビットのPID(Packet Identification)と、暗号化の有無を示す2ビットのトランスポート・スクランブリング・コントロール(transport scrambling control)と、2ビットのアダプテーション・フィールド・コントロール(adaptation field control)と、アダプテーション・フィールド(adaptation field)とを有している。なお、ペイロード・ユニット・スタート・インディケーター(payload unit start indicator)が“1”であるペイロード105が、ピクチャ(PESパケット106)の先頭になるペイロードである。
次に、図10を用いて、図8で示したPESヘッダ107の構造について説明する。PESヘッダ107は、図10に示すように、24ビットのパケット・スタート・コード・プレフィックス(packet start code prefix)と、16ビットのPESパケット長(PES packet length)と、8ビットのPESヘッダ・データ長(PES header data length)と、PESヘッダ・データ(PES header data)とを有している。なお、PESヘッダ・データ(PES header data)内には、オプション・データ・フィールド(option data field)が設けられ、タイムスタンプPTS/DTSのデータが記憶されている。
次に、図11を用いて、TSパケット103とピクチャの構造について説明する。上述したように、TSパケット103のペイロード105を結合することによってPESパケット106が得られる。PESパケット106は、PESヘッダ107とESデータ(映像信号)108とから構成されている。TSヘッダ104内のペイロード・ユニット・スタート・インディケーター(payload unit start indicator)が“1”であるペイロード105が、PESパケット106の先頭になるペイロードであり、そのときPESヘッダ107が存在する。また、ピクチャ種別毎にPESパケット106は構成される。また、PESパケット106のデータ部分であるESデータ108の先頭部分(あるいはその近傍)にピクチャタイプフィールドが存在し、ピクチャの種別を示す。
次に、暗号ストリームの構造について図12を用いて示す。暗号ストリーム103Aの構造は、基本的に図9に示したTSパケット103の構造と同じであるため、詳細な説明は省略する。暗号ストリームにおいては、TSパケット単位で暗号化する。また、暗号化を行うのは、ペイロード105の部分のみである。また、TSヘッダ104内の2ビットのトランスポート・スクランブリング・コントロール(transport scrambling control)のフラグでTSパケット103のペイロード105に暗号がかかっているか否かの暗号状態を示す。
特開2003−174620号公報
以上のように、暗号化ストリーム103Aは、ペイロード105が暗号化されている。そのため、図13に示すように、暗号化ストリーム103からPESパケット106を生成した場合には、ESデータ108の先頭部分(あるいはその近傍)に設けられているピクチャの種別を判別するために設けられているピクチャタイプフィールドが暗号化されているために、蓄積時に暗号を解かないと倍速するためのインデックスが作成できないという問題点があった。
また、倍速再生時に更新を行うPCRは非暗号化部分にあるが、PESヘッダ107内のタイムスタンプPTS/DTSは暗号化されているために、それらを復号する必要があるという問題点があった。
また、インデックスを作成しない処理方式の場合、n倍速を実現するためには、n倍速での読み出し、および、n倍速での暗号復号処理能力が必要となるという問題点があった。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、蓄積時の復号を不要として処理性能の向上を図るとともに、n倍速の能力を必要としないデジタル映像信号記録再生装置、デジタル映像信号記録再生プログラムおよびそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を得ることを目的とする。
この発明は、非暗号化部分のTSヘッダと暗号化部分のペイロードから構成された1以上のTSパケットからなる暗号ストリームを受信して、映像信号を記録および再生するためのデジタル映像信号記録再生装置であって、前記暗号ストリームの記録指示を受け取る記録指示受信手段と、前記暗号ストリームを受信する受信手段と、受信した前記暗号ストリームを記憶する暗号ストリーム記憶手段と、受信した前記暗号ストリームを構成している各前記TSパケットが有するTSヘッダ内で当該TSパケットがピクチャの先頭であるか否かを示す情報を記憶しているペイロード・ユニット・スタート・インディケーターの値に基づいて、ピクチャの先頭位置のみの情報を有したインデックスを作成するインデックス作成手段と、前記インデックスを記憶するインデックス記憶手段とを備えたデジタル映像信号記録再生装置である。
この発明は、非暗号化部分のTSヘッダと暗号化部分のペイロードから構成された1以上のTSパケットからなる暗号ストリームを受信して、映像信号を記録および再生するためのデジタル映像信号記録再生装置であって、前記暗号ストリームの記録指示を受け取る記録指示受信手段と、前記暗号ストリームを受信する受信手段と、受信した前記暗号ストリームを記憶する暗号ストリーム記憶手段と、受信した前記暗号ストリームを構成している各前記TSパケットが有するTSヘッダ内で当該TSパケットがピクチャの先頭であるか否かを示す情報を記憶しているペイロード・ユニット・スタート・インディケーターの値に基づいて、ピクチャの先頭位置のみの情報を有したインデックスを作成するインデックス作成手段と、前記インデックスを記憶するインデックス記憶手段とを備えたデジタル映像信号記録再生装置であるので、蓄積時の復号を不要として処理性能の向上を図るとともに、n倍速の能力を必要とせずに再生を行うことができる。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係るデジタル映像信号記録再生装置の構成を示した図である。本実施の形態に係るデジタル映像信号記録再生装置は、非暗号化部分のTSヘッダと暗号化部分のペイロードから構成された1以上のTSパケットからなる暗号ストリームを受信して、映像信号を記録および再生するための装置である。従って、映像信号の蓄積のための構成と映像信号の再生のための構成とを有している。
はじめに、映像信号の蓄積のための構成について説明する。図1に示すように、本実施の形態に係るデジタル映像信号記録再生装置は、映像信号の蓄積時のために、記録指示受信手段1と、受信手段2と、暗号ストリーム記憶手段3と、インデックス作成手段4と、インデックス記憶手段5とを備えている。
記録指示受信手段1は、ユーザにより入力される暗号ストリームの記録指示を受け取るものである。
受信手段2は、記録指示受信手段1が記録指示を受け取ったときに、映像信号を含む暗号ストリームを受信するものである。
暗号ストリーム記憶手段3は、受信手段2が受信した暗号ストリームを記憶するもので、HDD(ハードディスク)等から構成される。
インデックス作成手段4は、受信手段2が受信した暗号ストリームを構成している各TSパケットが有するTSヘッダ内で当該TSパケットがピクチャの先頭であるか否かを示す情報を記憶しているペイロード・ユニット・スタート・インディケーターの値に基づいて、ピクチャの先頭位置のみの情報を有したインデックスを作成するものである。
インデックス記憶手段5は、作成されたインデックスを記憶するものである。インデックス記憶手段5もHDD(ハードディスク)等から構成される。
次に、映像信号の再生のための構成について説明する。図1に示すように、本実施の形態に係るデジタル映像信号記録再生装置は、映像信号の再生時のために、再生指示受信手段6と、ピクチャ種別判定手段7と、インデックス完成手段8と、ペイロード復号手段9と、タイムスタンプ更新手段10と、映像信号再生手段11とを備えている。
再生指示受信手段6は、ユーザにより入力される暗号ストリームの再生指示を受け取るものである。
ピクチャ種別判定手段7は、再生指示受信手段6が再生指示を受け取ったときに、インデックス作成手段4が作成したインデックスに基づいてピクチャの先頭を求め、ピクチャの先頭であるTSパケットのペイロード内でピクチャの種別を示す情報を記憶したピクチャ・タイプ・フィールドを復号して、ピクチャの種別を判定するものである。
インデックス完成手段8は、ピクチャ種別判定手段7により得られたピクチャの種別の情報をインデックス記憶手段5に記憶されているインデックスに追加してインデックスを完成させて、インデックス記憶手段5のインデックスを更新するものである。
ペイロード復号手段9は、完成されたインデックスに基づいて、Iピクチャのペイロードを復号するものである。
タイムスタンプ更新手段10は、TSパケットのタイムスタンプを更新するものである。
映像信号再生手段11は、復号されたIピクチャのペイロードを用いて、映像信号を再生するものである。
次に、動作について説明する。本実施の形態におけるデジタル映像信号記録再生装置の動作は、大きく分けて、2つのフェーズから構成される。フェーズ1は、デジタル映像信号の蓄積時である。フェーズ2は、蓄積されたデジタル映像信号の再生時である。
まず、図2および図3を用いて、フェーズ1(蓄積時)の動作について説明する。記録指示受信手段1が受信したユーザからの記録指示信号に基づいて、受信手段2が、多重化されMPEG2で圧縮されて送信されてくるトランスポートストリーム(TS)100を受信する(ステップS1)。このトランスポートストリーム100は、図12で示した暗号ストリームである。そのため、各TSパケット103Aのペイロード105部分が暗号化されており、TSヘッダ104の部分は暗号化されていない。TSヘッダ104内には、図12に示すように、ペイロード・ユニット・スタート・インディケーター(payload unit start indicator)が含まれている。これは、上述したように、値が“1”のときに、それがピクチャの先頭(すなわち、PESパケットの先頭)を示すものである。そのため、インデックス作成手段4は、ペイロード・ユニット・スタート・インディケーター(payload unit start indicator)の値が“1”であるTSパケット103Aを検出して、ピクチャの先頭位置の蓄積位置201とピクチャの種別202を有するインデックス200を作成する(ステップS2)。このとき作成されるインデックスは、まだピクチャの種別判定が行われていないので、図4(a)に示すようなピクチャの種別202が空である枠のみのインデックス200である。なお、ここで、TSヘッダ104は、暗号化されていないため、フェーズ1(蓄積時)においては、暗号を解く必要がなく、インデックス200を作成することができる。次に、受信したトランスポートストリーム100を暗号ストリーム記憶手段3に蓄積するとともに、作成したインデックス200をインデックス記憶手段5に格納する(ステップS3,ステップS4)。
次に、図5および図6を用いて、フェーズ2(再生時)の動作について説明する。再生指示受信手段6がユーザからの受信指示を受け取ると、ピクチャ種別判定手段7が、図3のステップS2で作成したインデックスを基に、ピクチャの先頭を求め、当該インデックスで示される位置のペイロード105内のピクチャタイプフィールドまでのみの暗号を解き、ピクチャの種別を判定する(ステップS10)。なお、当該ピクチャタイプフィールドとは、図11で示したピクチャタイプフィールド109である。次に、インデックス完成手段8が、判定されたピクチャの種別202(Iピクチャ、Pピクチャ、Bピクチャの別)の情報を、図4(b)に示すように、図4(a)に示す枠だけのインデックス200に追加して、インデックス200を完成させる(ステップS11)。次に、完成したインデックス200を基にIピクチャだけを抽出して、再生するIピクチャのペイロード105をペイロード復号手段9により復号し(ステップS12)、間引きを行った倍速ストリームを復号器で再生するために、暗号を解いた状態でタイムスタンプPTS/DTSをタイムスタンプ更新手段10により更新する(ステップS13)。TSヘッダ104内の2ビットのトランスポート・スクランブリング・コントロール(transport scrambling control)のフラグは、非暗号を示すように更新され(ステップS14)、平文ストリームとして、映像信号再生部11(MPEG2−TS復号機構)に送り込み、映像再生を行う(ステップS15)。
以上のように、本実施の形態においては、蓄積時にペイロードの暗号を解かないために、処理性能を向上させることができる。また、再生時に更新するTSパケットのみ、暗号を解くために、処理能力を低減することができる(n倍速での暗号を解く能力を必要としない)。また、再生時には、インデックスに基づいて、必要なTSパケットを読み出すために、能力を低減することができる(全体を通したn倍速の能力を必要としない)。また、一度再生を行うとインデックスが完成するために、通常の再生と同程度の処理能力で再生を行うことができるようになる。
この発明の実施の形態1に係るデジタル映像信号記録再生装置の構成を示したブロック図である。 この発明の実施の形態1に係るデジタル映像信号記録再生装置の動作を示した説明図である。 この発明の実施の形態1に係るデジタル映像信号記録再生装置の動作を示した流れ図である。 この発明の実施の形態1に係るデジタル映像信号記録再生装置におけるインデックスを示した説明図である。 この発明の実施の形態1に係るデジタル映像信号記録再生装置の動作を示した説明図である。 この発明の実施の形態1に係るデジタル映像信号記録再生装置の動作を示した流れ図である。 ソフトウエア倍速の動作を示した説明図である。 トランスポートストリームとPESストリームの関係を示した説明図である。 TSパケットの構造を示した説明図である。 PESヘッダの構造を示した説明図である。 TSパケットとピクチャの構造を示した説明図である。 暗号ストリームの構造を示した説明図である。 暗号ストリームにおける従来の倍速再生の問題点を示した説明図である。
符号の説明
1 記録指示受信手段、2 受信手段、3 暗号ストリーム記憶手段、4 インデックス作成手段、5 インデックス記憶手段、6 再生指示受信手段、7 ピクチャ種別判定手段、8 インデックス完成手段、9 ペイロード復号手段、10 タイムスタンプ更新手段、11 映像信号再生手段、100 トランスポートストリーム、101 PESストリーム、103 TSパケット、103A TSパケット、104 TSヘッダ、105 ペイロード、106 PESパケット、107 PESヘッダ、108 ESデータ、109 ピクチャタイプフィールド、200 インデックス、201 蓄積位置、202 ピクチャの種別。

Claims (6)

  1. 非暗号化部分のTSヘッダと暗号化部分のペイロードから構成された1以上のTSパケットからなる暗号ストリームを受信して、映像信号を記録および再生するためのデジタル映像信号記録再生装置であって、
    前記暗号ストリームの記録指示を受け取る記録指示受信手段と、
    前記暗号ストリームを受信する受信手段と、
    受信した前記暗号ストリームを記憶する暗号ストリーム記憶手段と、
    受信した前記暗号ストリームを構成している各前記TSパケットが有するTSヘッダ内で当該TSパケットがピクチャの先頭であるか否かを示す情報を記憶しているペイロード・ユニット・スタート・インディケーターの値に基づいて、ピクチャの先頭位置のみの情報を有したインデックスを作成するインデックス作成手段と、
    前記インデックスを記憶するインデックス記憶手段と
    を備えたことを特徴とするデジタル映像信号記録再生装置。
  2. 前記暗号ストリームの再生指示を受け取る再生指示受信手段と、
    前記インデックスに基づいて前記ピクチャの先頭を求め、ピクチャの先頭であるTSパケットのペイロード内でピクチャの種別を示す情報を記憶したピクチャ・タイプ・フィールドを復号して、ピクチャの種別を判定するピクチャ種別判定手段と、
    前記ピクチャ種別判定手段により得られたピクチャの種別の情報を前記インデックスに追加して前記インデックスを完成させて、前記インデックス記憶手段のインデックスを更新するインデックス完成手段と
    完成された前記インデックスに基づいて、Iピクチャのペイロードを復号するペイロード復号手段と、
    前記TSパケットのタイムスタンプを更新するタイムスタンプ更新手段と、
    復号されたIピクチャのペイロードを用いて、映像信号を再生する映像信号再生手段と
    をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載のデジタル映像信号記録再生装置。
  3. 非暗号化部分のTSヘッダと暗号化部分のペイロードから構成された1以上のTSパケットからなる暗号ストリームを受信して、映像信号を記録および再生するためのデジタル映像信号記録再生プログラムであって、
    前記暗号ストリームの記録指示を受け取らせる記録指示受信ステップと、
    前記暗号ストリームを受信させる受信ステップと、
    受信された前記暗号ストリームを構成している各前記TSパケットが有するTSヘッダ内で当該TSパケットがピクチャの先頭であるか否かを示す情報を記憶しているペイロード・ユニット・スタート・インディケーターの値に基づいて、ピクチャの先頭位置のみの情報を有したインデックスを作成させるインデックス作成ステップと、
    受信した前記暗号ストリームを記憶させる暗号ストリーム記憶ステップと、
    前記インデックスを記憶させるインデックス記憶ステップと
    をコンピュータに実行させるためのデジタル映像信号記録再生プログラム。
  4. 前記暗号ストリームの再生指示を受け取らせる再生指示受信ステップと、
    前記インデックスに基づいて前記ピクチャの先頭を求め、ピクチャの先頭であるTSパケットのペイロード内でピクチャの種別を示す情報を記憶したピクチャ・タイプ・フィールドを復号して、ピクチャの種別を判定させるピクチャ種別判定ステップと、
    前記ピクチャ種別判定ステップにより得られたピクチャの種別の情報を前記インデックスに追加して前記インデックスを完成させるインデックス完成ステップと
    完成された前記インデックスに基づいて、Iピクチャのペイロードを復号させるペイロード復号ステップと、
    前記TSパケットのタイムスタンプを更新させるタイムスタンプ更新ステップと、
    復号されたIピクチャのペイロードを用いて、映像信号を再生させる映像信号再生ステップと
    をコンピュータに実行させるための請求項3に記載のデジタル映像信号記録再生プログラム。
  5. 非暗号化部分のTSヘッダと暗号化部分のペイロードから構成された1以上のTSパケットからなる暗号ストリームを受信して、映像信号を記録および再生するためのデジタル映像信号記録再生プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
    前記暗号ストリームの記録指示を受け取らせる記録指示受信ステップと、
    前記暗号ストリームを受信させる受信ステップと、
    受信された前記暗号ストリームを構成している各前記TSパケットが有するTSヘッダ内で当該TSパケットがピクチャの先頭であるか否かを示す情報を記憶しているペイロード・ユニット・スタート・インディケーターの値に基づいて、ピクチャの先頭位置のみの情報を有したインデックスを作成させるインデックス作成ステップと、
    受信した前記暗号ストリームを記憶させる暗号ストリーム記憶ステップと、
    前記インデックスを記憶させるインデックス記憶ステップと
    をコンピュータに実行させるためのデジタル映像信号記録再生プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
  6. 前記暗号ストリームの再生指示を受け取らせる再生指示受信ステップと、
    前記インデックスに基づいて前記ピクチャの先頭を求め、ピクチャの先頭であるTSパケットのペイロード内でピクチャの種別を示す情報を記憶したピクチャ・タイプ・フィールドを復号して、ピクチャの種別を判定させるピクチャ種別判定ステップと、
    前記ピクチャ種別判定ステップにより得られたピクチャの種別の情報を前記インデックスに追加して前記インデックスを完成させるインデックス完成ステップと
    完成された前記インデックスに基づいて、Iピクチャのペイロードを復号させるペイロード復号ステップと、
    前記TSパケットのタイムスタンプを更新させるタイムスタンプ更新ステップと、
    復号されたIピクチャのペイロードを用いて、映像信号を再生させる映像信号再生ステップと
    をコンピュータに実行させるためのデジタル映像信号記録再生プログラムを記録した請求項5に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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