JP2009081744A - 映像素材再生装置と映像素材再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＣＰＵの負荷増大を抑制しつつソフトウェアによってＭＰＥＧ２ビデオストリームによる映像素材の早送り再生速度を任意に調整する。
【解決手段】 コンテンツ管理サーバ１２は、ユーザ操作端末１４からの再生指示に応じて、コンテンツ蓄積装置１１からＭＰＥＧ２ビデオストリームを読み出し、メモリ上でスキャンしてシーケンス・ヘッダをカウントし、再生速度に応じてデータの間引きを行う。間引いたままではＴＳ文法上エラーとなるため、切り出しデータの終端手前のシーケンス・ヘッダをシーケンス・エンド・コードに置き換える。この方法でデータ量を調整したＭＰＥＧ２−ＴＳデータをデコーダ１５に書き込みデコードさせることで速度調整を実現する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばデジタルテレビジョン放送の放送番組に使用されるＭＰＥＧ（Motion Picture Expert Group）２ビデオストリームによる映像素材を任意の速度で再生可能とする映像素材再生装置とその再生方法に関する。

現在運用されている地上波デジタルテレビジョン放送では、映像素材としてＭＰＥＧ２ビデオストリームが採用される。このＭＰＥＧ２ビデオストリームは、画像の圧縮を行うため、各フレームをＩピクチャ（Intra-coded picture）、Ｐピクチャ（Predictive-coded picture）、Ｂピクチャ（Bidirectionally predictive-coded picture）という３つのタイプに分けている(ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−２)。Ｉフレームは画面全体の情報を持っており、このフレームのみで全画面の表示が可能となっている。Ｐフレームは時系列的に一方向の画面差分を元に圧縮されたフレームで、直前のＩフレームと該当フレームとの差分情報のみをもっている。このため、Ｉフレームが無ければ表示することができない。Ｂフレームは時系列的に両方向の画面差分情報を元に圧縮されたフレームで、Ｉフレーム及びＰフレームが無ければ表示することができない。

ところで、映像素材を編集する場合、この編集作業には目的のフレーム映像を検索するために早送り再生が不可欠であり、しかもユーザの要求に応じて任意の速度に調整することが要求される。近年、情報処理装置の急速な処理能力増大に伴い、ＭＰＥＧ２ビデオストリームからのＩフレーム、Ｐフレームの抜き出し、早送り・巻き戻し再生、再生時の速度調整をソフトウェアでリアルタイムに処理することが可能となった。しかしながら、反面、ソフト的に処理を行うため、ＣＰＵにかかる負荷が増大し、編集作業に支障を来たすという問題が発生している。

これに対し、デコーダでＩ／ＰまたはＩフレームのみを抜き出して再生を行う場合、ソフトウェアによる処理を要さないため、ＣＰＵの負荷はほとんどなく、ソフトウェアもシンプルな流れとなる。例えば、特許文献１にＭＰＥＧデコーダによりデジタル符号化された画像データを指定再生速度に応じて定められる目標データサイズに調整する技術が開示されている。しかし、以下のような問題もある。

・早送り速度はデコーダに依存する。
・Ｉフレーム、Ｐフレームの再生、または、Ｉフレームのみの再生はデコーダに依存する。
・デコーダへのデータ書き込みで必要なデータ転送幅が素材ビットレート×ｎ倍速となり、ボトルネックになることがある。このため、デコーダの機能のみを使用した場合にデコーダ間での速度調整が行えない。
特開２００１−２６８５１３号公報

以上述べたように、ＭＰＥＧ２ビデオストリームによる映像素材の再生速度をソフトウェアによって可変するには、ＣＰＵに対する負荷が重くなり、編集作業に支障を来たすことがあった。

本発明は上記の課題を解決すべく、ＣＰＵの負荷増大を抑制しつつソフトウェアによってＭＰＥＧ２ビデオストリームによる映像素材の早送り再生速度を任意に調整することのできる映像素材再生装置とその再生方法を提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、本発明に係る映像素材再生装置は、ＭＰＥＧ（Motion Picture Expert Group）２ビデオストリームによる映像素材を早送り再生する場合に、ＭＰＥＧ２ビデオストリームを読み出す読み出し手段と、この読み出し手段で読み出されたストリームをスキャンして各データブロックのシーケンス・ヘッダをカウントし、再生速度に応じてデータブロックの間引きを行う間引き手段と、この間引き手段で切り出されたデータブロックの終端手前のシーケンス・ヘッダをシーケンス・エンド・コードに置き換える置き換え手段と、この置き換え手段でデータ量を調整したＭＰＥＧ２−ＴＳ（Transport Stream）データをデコーダに書き込みデコードさせるデコード手段とを具備することを特徴とする。

また、本発明に係る映像素材再生方法は、ＭＰＥＧ（Motion Picture Expert Group）２ビデオストリームによる映像素材の早送り再生を行う場合に、前記ＭＰＥＧ２ビデオストリームをスキャンして各データブロックのシーケンス・ヘッダをカウントし、再生速度に応じてデータブロックの間引きを行い、この間引きで切り出されたデータブロックの終端手前のシーケンス・ヘッダをシーケンス・エンド・コードに置き換え、この置き換えでデータ量を調整したＭＰＥＧ２−ＴＳ（Transport Stream）データをデコーダに書き込みデコードさせることを特徴とする。

すなわち、ＭＰＥＧ２ビデオには、ストリームの開始点を意味するシーケンス・ヘッダ（Sequence Header）、ストリームの終了点を意味するシーケンス・エンド・コード（Sequence End Code）があり、この間のデータを再生するように、デコーダに対して指示することが可能である。本発明では、これを利用して、読み出したＭＰＥＧ２ビデオストリームをスキャンしてシーケンス・ヘッダをカウントし、早送りの再生速度に応じてデータの間引きを行う。間引いたままではＴＳ文法上エラーとなるため、切り出しデータの終端手前のシーケンス・ヘッダをシーケンス・エンド・コードに置き換える。この方法でデータ量を調整したＭＰＥＧ２−ＴＳデータをデコーダに書き込むことで、速度調整を実現する。

したがって本発明によれば、ＣＰＵの負荷増大を抑制しつつソフトウェアによってＭＰＥＧ２ビデオストリームによる映像素材の早送り再生速度を任意に調整することのできる映像素材再生装置とその再生方法を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は本発明に係る映像素材再生装置としての機能を備える素材編集システムの一実施形態を示すブロック図である。図１において、１１はＭＰＥＧ２ビデオストリームによる映像素材ファイル（以下、映像コンテンツ）を蓄積するコンテンツ蓄積装置であり、このコンテンツ蓄積装置１１はコンテンツ管理サーバ１２によって管理される。このコンテンツ管理サーバ１２は、ネットワーク１３を通じてユーザ操作端末１４から送られてくる指示に応じてコンテンツ蓄積装置１１から指定コンテンツを読み出し、この読み出しコンテンツに所定の処理を施してデコーダ１５に書き込む。このデコーダ１５は、書き込まれたコンテンツ、すなわちＭＰＥＧ２ビデオストリームのファイルから映像信号をデコード再生するもので、再生された映像信号はモニタ装置１６に表示される。

ここで、上記ユーザ操作端末１４は、コンテンツ管理サーバ１２に対し、編集対象とする素材コンテンツの選択指定、再生／停止、再生速度を指示するものとする。

上記構成において、以下、コンテンツ管理サーバ１２の具体的な処理内容を説明する。

まず、コンテンツ管理サーバ１２では、再生速度の調整機能を実現するため、ＭＰＥＧ２ビデオストリームを文法的に合法となるように手を加え、書き込むデータ量を調整する方式をとる。ＭＰＥＧ２ビデオには、ストリームの開始点を意味するシーケンス・ヘッダ（Sequence Header：全ＧＯＰの先頭に存在し、１秒間に２つ存在する）、ストリームの終了点を意味するシーケンス・エンド・コード（Sequence End Code）があり、この間のデータを再生するように、デコーダ１５に対して指示することが可能である。そこで、データ量の調整を行う上でこれらのコードを使用する。

具体的には、図２（ａ）に示すように読み出したＭＰＥＧ２ビデオストリームをスキャンしてシーケンス・ヘッダをカウントし、図２（ｂ）に示すように早送りの再生速度に応じてデータの間引きを行う。間引いたままではＴＳ文法上エラーとなるため、図２（ｂ）に示すように切り出しデータの終端手前のシーケンス・ヘッダをシーケンス・エンド・コードに置き換える。この方法でデータ量を調整したＭＰＥＧ２−ＴＳデータを図２（ｃ）に示すように連結させてデコーダ１５に書き込む。これにより、速度調整を実現することができる。

さらに具体的な処理手順を図３に示す。まず、コンテンツ蓄積装置１１から指定コンテンツを１ブロック読み出してメモリに展開する（ステップＳ１）。次に、再生が早送り中か否か判断し（ステップＳ２）、早送り中でなければ読み出したコンテンツをそのままデコーダ１５に書き込み（ステップＳ３）、ステップＳ１の処理に戻って次のブロックを読み出す。早送り中であれば、その速度に相当するデータの抜き出し中か書き出し中かを判断し（ステップＳ４）、抜き出し中のときは、抜き出し数が再生速度に応じた規定値に達したか判断し（ステップＳ５）、規定値に達していなければステップＳ１の処理に戻って次のブロックを読み出す。規定値に達した場合には、書き出しモードに切り替え設定して（ステップＳ６）、ステップＳ１の処理に戻って次のブロックを読み出す。

ステップＳ４において、書き出し中のときは、書き出し数が再生速度に応じた規定値に達したか判断し（ステップＳ７）、規定値に達していなければステップＳ１の処理に戻って次のブロックを読み出す。規定値に達した場合には、最後のシーケンス・ヘッダをシーケンス・エンド・コードに書き換えて（ステップＳ８）、デコーダ１５に書き込む（ステップＳ９）。そして、抜き出しモードに切り替え設定して（ステップＳ１０）、ステップＳ１の処理に戻って次のブロックを読み出す。

以上の処理により、デコーダ１５には、再生速度に応じて切り出されたブロック群が送られるため、デコーダ１５は通常のファイルと同様のデコードを行うだけでよく、早送り速度はデコーダ１５の能力によらず、任意に調整可能となる。また、デコーダ１５において、従来行われていたＩフレーム及びＰフレームの再生、またはＩフレームのみの再生をソフトウェアで処理することができ、デコーダ１５の負担を軽減することができる。すなわち、デコーダ１５では、映像については通常再生モードで、音声については無効状態で対応することができる。さらに、デコーダ１５へのデータ書き込みで必要なデータ転送幅は素材ビットレートでよく、ボトルネックになることはない。一方、コンテンツ管理サーバ１２では、コンテンツのファイルから読み出されたデータを全てメモリに展開するようにしているので、データをスキャンする場合もメモリへの読み出しのみとなり、ＣＰＵ負荷は最小限に抑えることができる。

具体的には、サーバ１２におけるＣＰＵ負荷は計測値で０％〜２％以下となり、ソフトウェアでＭＰＥＧ２ビデオストリームからのＩフレーム、Ｐフレーム抜き出しをソフトで行う場合と比較して８０％〜９０％以上のＣＰＵ負荷削減を実現することができる。

尚、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明に係る映像素材再生装置としての機能を備える素材編集システムの一実施形態を示すブロック図。 図１に示すシステムにおいて、サーバが再生速度調整を行う場合の処理を説明するための図。 図２に示す再生速度調整を行うための処理の流れを示すフローチャート。

符号の説明

１１…コンテンツ蓄積装置、１２…コンテンツ管理サーバ、１３…ネットワーク、１４…ユーザ操作端末、１５…デコーダ、１６…モニタ装置。

Claims (2)

1. ＭＰＥＧ（Motion Picture Expert Group）２ビデオストリームによる映像素材を早送り再生する映像素材再生装置において、
   ＭＰＥＧ２ビデオストリームを読み出す読み出し手段と、
   この読み出し手段で読み出されたストリームをスキャンして各データブロックのシーケンス・ヘッダをカウントし、再生速度に応じてデータブロックの間引きを行う間引き手段と、
   この間引き手段で切り出されたデータブロックの終端手前のシーケンス・ヘッダをシーケンス・エンド・コードに置き換える置き換え手段と、
   この置き換え手段でデータ量を調整したＭＰＥＧ２−ＴＳ（Transport Stream）データをデコーダに書き込みデコードさせるデコード手段と
   を具備することを特徴とする映像素材再生装置。
2. ＭＰＥＧ（Motion Picture Expert Group）２ビデオストリームによる映像素材の早送り再生を行う映像素材再生方法において、
   前記ＭＰＥＧ２ビデオストリームをスキャンして各データブロックのシーケンス・ヘッダをカウントし、
   再生速度に応じてデータブロックの間引きを行い、
   この間引きで切り出されたデータブロックの終端手前のシーケンス・ヘッダをシーケンス・エンド・コードに置き換え、
   この置き換えでデータ量を調整したＭＰＥＧ２−ＴＳ（Transport Stream）データをデコーダに書き込みデコードさせることを特徴とする映像素材再生方法。

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