JP3197837B2 - ディジタルビデオレコーダ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像圧縮方式の国
際標準であるMPEG2(Moving Picture Experts Group2)信
号をデジタルデータとして磁気テープ等の記録媒体に記
録再生するデジタルＶＣＲ（ビデオ・カセット・レコー
ダ）に関する。

【０００２】

【従来の技術】MPEGの符号化は、動き補償予測、DCT及
びエントロピー符号化を採用していて、フレームの種類
は図６に示すように時間軸の予測方法によって、Ｉピク
チャ、Ｐピクチャ、Ｂピクチャの3種類に分類される。

【０００３】Ｉピクチャはフレーム内符号化画像であ
り、Ｉピクチャデータ単独で、一枚のフレームを再構成
可能である。Ｐピクチャは時間的に先のＩピクチャ或い
はＰピクチャから予測するフレーム間予測符号化画像で
あり、Ｂピクチャは時間的に後及び先のＩピクチャ或い
はＰピクチャからのフレーム間予測符号化画像である。
このため、Ｐ、Ｂの両ピクチャを再構成するためには、
それらの予測のもとになるフレームのデータが必要で、
Ｐ、Ｂ単独のデータだけでは一枚のフレームを再構成す
ることはできない。

【０００４】また、各ピクチャのデータ量は固定ではな
いため、テープ上の位置と画像の位置は無関係である。
しかし、例えば毎秒30フレームのフレームレートをもつ
映像の場合、Ｉ、Ｂ、Ｐ合わせて、平均して毎秒30フレ
ーム分のデータが必要である。

【０００５】ここで、例えば、毎秒30フレームのフレー
ムレートを持つMPEGデータをHDディジタルVCR協議会規
格に基づくディジタルVCR（以下単にDVCR）に記録する
場合を考える。

【０００６】まず、DVCRの簡単なフォーマットの説明を
行う。

【０００７】図７はこの規格の磁気テープ上の記録フォ
ーマットである。テープには毎秒300トラックのデータ
が記録される。各トラックは記録される順に、インサー
ト情報とトラック情報からなるITIエリア、音声データ
エリア、映像データエリア、サブコードデータエリアで
構成される。

【０００８】音声、映像等のデータはシンクブロックと
いう単位で記録される。このシンクブロックは図８に示
すように、記録する順にシンクエリア（２バイト）、ID
エリア（３バイト）、データエリア（77バイト）、パリ
ティエリア（８バイト）の計90バイトで構成される。

【０００９】ただし、MPEGデータの場合は映像データエ
リアのみに記録される。映像データエリアには135個の
シンクブロックの領域があり、図９のように通常再生用
データエリア（NPデータエリア）と高速再生などの特殊
再生用データエリア（TPデータエリア）に分けられ、さ
らにTPデータエリアはその、再生速度からTPHデータエ
リアとTPLデータエリアに分けられている。

【００１０】TPデータエリアが設けられている理由を説
明する。TPデータエリアがなかった場合、映像データエ
リアには全てNPデータが記録される。この時に、早送り
再生等の要求のため記録時とは異なる速度で再生する
と、ヘッドは複数トラックをまたいで走行することにな
り、当然MPEGデータは部分的にしか獲得できなくなる。
MPEGデータは前述のＰピクチャ、Ｂピクチャのみでは、
画像は再構成できないし、Ｉピクチャの場合でも断片的
なデータだけでは画像を再構成できないため、必ずＩピ
クチャのデータを全て獲得する必要がある。Ｉピクチャ
を確実に獲得するため、図１０に示すように特定の倍速
で再生した時に必ずヘッドがトレースする位置つまり、
データを読み取れるエリアを、TPデータエリアとしてト
ラック内に確保しているのである。また、TPHデータエ
リアとTPLデータエリアが別に設けられているのは、再
生速度にバリエーションを持たせるためで、TPHエリア
は比較的高速な再生、TPLエリアは比較的低速な特殊再
生を対象としている。

【００１１】DVCRに入力されたMPEGデータは、図１１の
ようにMPEGのトランスポートパケット2つが5つのシンク
ブロックにマッピングされて、記録される。その際、VC
RにMPEGデータが入力された時と同じタイミングでMPEG
データを出力し、MPEGデータの中で時間的な矛盾が起こ
らないようにするため、MPEGトランスポートパケットが
VCRに到着した時の時間をタイムスタンプとして同時に
記録する。

【００１２】特殊再生の方法を具体的に図１０を用いて
説明する。図１０において横に並ぶ長方形は１トラック
を表している。特殊再生は図１０のように示す各トラッ
クの特定の領域に特殊再生用データを書き込んでおき、
一定の速度でテープを再生したときに書き込んだ特殊再
生用データを欠落なく読み出せるようにすることで実現
する。例えば図１０の（ア）はテープを通常の１８倍の
速度で送ったときのヘッド軌跡であるが、特殊再生用の
データ１から６を欠落なく読み出すことができる。

【００１３】特殊再生用データの作成は、放送されてく
るビットストリームから録画すべき番組をまず選択す
る。この番組のビットストリームから画像の一部Ｉピク
チャを抜き出し特殊再生用データエリアに納まるように
符号量制御を行った後、特殊再生用のＭＰＥＧビットス
トリームを作成する。これを図１０に示した特殊再生用
領域に納まるように分割して各々の特殊再生用領域に記
録する。

【００１４】図１０においては同じデータ例えば１を繰
り返し記録しているが、これはヘッド軌跡が図示したト
ラック以外のトラックから開始しても読みとれるように
したためである。また図１０の（ア）においては１８倍
速の場合を示しており、ヘッド１スキャンで１から６ま
でのデータをすべて読み込めているが、複数のスキャン
に分けて読み込むのであれば１８倍速より遅いスピード
でも条件が満たせばすべてのデータを取り込むことが可
能である。この場合±1.5，±2.5・・±8.5倍の速度で
すべてのデータを取り込むことができる。尚、図１０に
おいて、（イ）は他の倍速で特殊再生データをスキャン
している状態を示している。

【００１５】このようにデジタル放送のようなＭＰＥＧ
データを記録するＶＣＲにおいては特殊再生用のＭＰＥ
Ｇビットストリームを別途作成し、これを早送りなどの
特殊再生のテープ送り速度の時にヘッドがトレースする
部分に分割して記録し、特殊再生時にはこれを欠落なく
読み込んで、特殊再生用ＭＰＥＧビットストリームを再
現し、これをデジタル放送受信機などのＭＰＥＧデコー
ダに入力することによって早送りなどの特殊再生を行う
ことができる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の従来
技術のものでは、映像に対しては早送り再生を可能とな
すものであるが、音声の早送り時の再生に対しては何ら
考慮されてはいなかった。従って本発明は、この特殊再
生用ＭＰＥＧビットストリームに音声データを組み込
み、早送りなどの特殊再生時にも音声再生を可能とする
ものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、テープ上の各トラックにMPEGデータを記録するディ
ジタルデータ記録再生装置において、前記トラックに通
常再生用MPEGデータを記録する第1の領域と、特殊再生
用MPEGデータを記録する第2の領域を形成し、特殊再生
時に、前記第2の領域より読み取った特殊再生用MPEGデ
ータを出力する装置であって、前記特殊再生用データは
映像用の特殊再生データと音声用特殊再生データで構成
されることを特徴とするディジタルビデオレコーダであ
る。

【００１８】請求項２に記載の発明は、請求項1におい
て、音声用特殊再生データは音声特殊再生の速度をあら
かじめ設定し、入力されたＭＰＥＧデータから音声デー
タのみを抜き出して復号化し、想定された再生速度に対
応した時間圧縮をしたのち、再びＭＰＥＧの音声符号化
して音声用特殊再生データを作成するようにしたことを
特徴とする構成である。

【００１９】請求項３に記載の発明は、請求項２におい
て記録時に想定された特殊再生速度で再生する場合は再
生された特殊再生用音声信号をそのまま出力し、記録時
に想定された特殊再生速度以外の速度で特殊再生を行っ
た場合には、再生された特殊再生用データから特殊再生
用音声信号のみを抜き出して復号化し、記録時に想定し
た再生速度と実際の再生速度との比で時間軸圧縮伸長を
行い、再びＭＰＥＧ音声符号化した後出力するようにし
たことを特徴とする構成である。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
参照しつつ説明する。

【００２１】図１は本発明を実施したデジタルＶＣＲの
記録側回路構成図を示している。

【００２２】デジタル放送チューナ（図示せず）からの
ビットストリーム（トランスポートストリーム：ＴＳ）
（ア）が当該ＶＣＲに入力される。このＴＳには通常複
数の番組が多重されており、番組抜き出し回路１によっ
て記録したい特定の番組のＴＳのみを抜き出す。この部
分については通常のデジタル放送受信機で行われる操作
であり、ここではその詳細な記述はしないことにする。

【００２３】この番組抜き出し回路１からの出力（イ）
には記録したい特定の番組のデータの映像と音声もしく
は付随するデータが多重されている。この特定番組のデ
ータは通常速度で再生するためのデータ（ＮＰデータ：
ノーマルプレイデータ）としてＶＣＲで記録するため
に、バッファ２に書き込まれる。

【００２４】一方、通常の速度以外の特殊再生用デー
タ、例えば早送りのためのデータとしてＴＰ（トリック
プレイ）データを同時に作成する。

【００２５】次に、ＴＰデータの映像データについて動
作を説明する。

【００２６】番組抜き出し回路（１）の出力（イ）には
前述のように映像・音声・その他付随データが多重され
ているため映像データ抜き出し回路（３）によって出力
信号（イ）の中から映像データのみを抜き出し、特定の
番組の映像信号のみを含むデータ（ウ）を出力する。特
殊再生用のデータ領域は従来例の中で説明したように領
域が限られており、しかもデータを繰り返し記録する必
要があるため、もとの映像データ量に比べ記録時の時間
あたりのデータ量を減らす必要がある。

【００２７】このため通常は映像データの中のI-Pictur
eのみを抜き出したうえで、ＴＰデータに書き込み可能
なデータ量と比較して、書き込み可能なＴＰデータ量よ
りデータ量が少なくなるようにデータ量を削減する。そ
の削減の方法としては抜き出したI-Pictureの内、一部
のI-Pictureのみを使用し他のI-Pictureを捨てる方法、
またはI-Pictureの中の映像信号の高周波成分にあたる
部分を捨てて１つのI-Pictureのデータ量を削減する方
法、またその２つの組み合わせが考えられている。

【００２８】本実施例においては、ＴＰエリアに映像デ
ータ以外に、音声データを記録するために、ＴＰエリア
の映像信号と音声信号の割合をあらかじめ決定してお
き、映像信号のＴＰデータ量を、全ＴＰデータ量の内、
映像信号に割り当てられたデータ量以下に制限する。

【００２９】この様にして作られたＴＰ用映像データ
（エ）は映像信号用バッファ５に蓄えられる。

【００３０】次に、音声信号抜き出し回路６は、記録す
る特定番組のデータ（イ）から、音声データのみを抜き
出し記録すべき特定番組の音声信号（オ）を出力する。
次に信号（オ）は音声トリックプレイデータ作成回路７
に入力される。

【００３１】この作成回路７についてはその内部の詳細
ブロック図３を用いて動作を説明する。

【００３２】図３において４１はＭＰＥＧ音声デコード
回路であり、ＭＰＥＧデータの中の符号化された音声デ
ータを元の音声データ（オ）にデコードする回路であ
る。元の音声データに復元された音声データはＮ倍速時
間圧縮回路４２に入力される。ここでＮは音声特殊再生
を行うときの想定されるテープ倍速であり、前述のよう
に本実施例のテープフォーマットのデータエリア１から
６（図１０参照）を用いた場合には最高１８倍速、それ
以外に±1.5，±2.5，±3.5，±4.5,±5.5,±8.5倍の特
殊再生が可能である。ここでは例としてＮ＝２.５とし
たときの動作を説明する。

【００３３】Ｎ倍速時間圧縮回路では時間軸を１／Ｎに
時間圧縮する。ここではN=2.5であるので、例えば10秒
間の音声を４秒間に時間圧縮を行う。この時間圧縮方式
に関しては既に実用化されているアナログＶＴＲ等やテ
ープレコーダで用いられている技術をそのまま用いるこ
とができる。

【００３４】その方式の一例として図４（ａ）に示すよ
うに１秒の音声信号があった場合、まずその無音部分を
削除し同図（ｂ）のような無音部のない音声信号を作成
する。ここでこの長さが0.6秒になったとすると、これ
を更に0.4秒に圧縮するために音声信号の一部を捨てて
0.4秒の音声信号を作成する。この様に時間軸を圧縮す
ることにより、一部捨てられる部分があるものの音声の
高さが変化せず、内容が把握できる時間圧縮された音声
信号を得ることができる。

【００３５】この様にして得られた時間圧縮音声信号
（シ）は再び、ＭＰＥＧ音声符号化器４３でＭＰＥＧ音
声に符号化される。この時、ＴＰ用映像信号と同じよう
に音声信号のＴＰデータ量を、全ＴＰデータ量の内、音
声信号に割り当てられたデータ量以下になるように制限
して符号化を行う。

【００３６】この様に時間軸圧縮されＭＰＥＧ符号化さ
れたＴＰ用音声データは、バッファ８に蓄えられる。こ
こで前述のようにして作成されたＴＰ用映像データと多
重化されてＴＰ用データ（ス）となる。

【００３７】このＴＰ用データはＮＰ用データとともに
トラックデータ多重回路９に入力され、図９のトラック
の図に示されたトラックのデータ領域を構成できるよう
に、トラックの決められた領域にＮＰデータとＴＰデー
タを番号をつけて格納して多重化しトラックデータ
（キ）を作成する。

【００３８】トラックデータは記録のために、エラー訂
正符号付加回路１０でエラー訂正符号が付加され、テー
プフォーマット化回路１１でフォーマット化された後、
記録アンプ１２で増幅されてヘッド１３からテープＴに
記録される。

【００３９】次に図２の再生回路を参照して再生時の動
作を説明する。

【００４０】テープＴに記録された信号は再生ヘッド２
０から読み出され、再生アンプ２１で増幅された後、再
生信号処理回路２２で復調、同期信号検出、データ分離
などの再生時の信号処理がなされた後、エラー訂正回路
２３に入力される。エラー訂正回路２３では記録時に付
加されたエラー訂正符号を用いてほぼ完全に再生時のエ
ラーを訂正することが可能である。

【００４１】このエラー訂正回路の出力（タ）には図９
に示すＮＰデータとＴＰデータが決まった場所に配置さ
れて多重されている。通常のテープ速度で再生している
ときはＴＰ／ＮＰ分離回路２４で分離されたＮＰデータ
がバッファメモリ２５に書き込まれ、これを切り替え回
路２６で選択して、ＶＣＲ出力としてデジタル放送受信
機に出力する。これは図１の記録側回路の番組選択後の
ＭＰＥＧデータ（イ）と同じものであり、これをデジタ
ル放送受信機に入力すれば、デジタル放送受信機でＭＰ
ＥＧデータのデコードがなされテープに記録した番組を
視聴する事ができる。

【００４２】つぎに、早送りなどの特殊再生時の動作に
ついて説明する。早送りなどの場合ヘッドはトラックを
横切って走査する。この場合もＮＰ用データとＴＰ用デ
ータが混在して再生される。通常再生時と同じようにエ
ラー訂正までなされ、同じように分離回路２４でＮＰデ
ータとＴＰデータに分離される。

【００４３】ＴＰデータはまず映像信号分離回路２７で
ＴＰデータ中の映像信号部分のみを抜き出されバッファ
２８にためられる。このデータは既にＭＰＥＧ符号化さ
れているI-Pictureのみで構成され、より上位のレイヤ
のデータを後で付加することによりこれをこのままデジ
タル放送受信機に入力すれば特殊再生の画像を見ること
ができる。

【００４４】一方音声用ＴＰデータについては、同じく
ＴＰ用データ（テ）から音声データ分離回路２９によっ
て音声用ＴＰデータのみが抜き出される。この音声用Ｔ
Ｐデータは記録時に再生速度を想定して作成されている
ためこれが一致すればそのままＭＰＥＧ符号化された音
声信号としてデジタル放送受信機に入力すれば特殊再生
時においても音声を再生する事ができる。記録時の例と
して2.5倍速を設定していれば2.5倍速の特殊再生時には
分離されたＴＰ用音声信号をＴＰ用映像信号と同じく、
より上位のレイヤのデータを後で付加することによりこ
れをこのままデジタル放送受信機に入力すれば特殊再生
時の音声を聞くことができる。

【００４５】前述のように本実施例のテープフォーマッ
トのデータエリア１から６（図１０参照）を用いた場合
には最高１８倍速、それ以外に±1.5，±2.5，±3.5，
±4.5,±5.5,±8.5倍の特殊再生が可能である。前述の
ように記録時に音声再生可能な倍速を例えば2.5倍速と
設定した場合で、それ以外の倍速例えば3.5、4.5、…8.
5倍速時の音声に関しては、音声信号圧縮伸長ブロック
３０で圧縮伸長を行うことにより可能となる。その内部
を図５を用いて説明する。

【００４６】ＴＰ用音声データはＭＰＥＧ音声デコード
回路５１に入力され、音声信号に復元される。この音声
信号は本実施例では2.5倍速用に符号化された音声信号
である。このとき早送りの速度が4.5倍速であったとす
ると音声圧縮伸長回路５２では、記録時の想定速度と実
際の再生速度の比、ここでは2.5/4.5に時間を圧縮す
る。この圧縮の具体的な方式は記録時にも述べたものと
同じである。そして音声圧縮伸長回路５２からの出力は
再びＭＰＥＧ音声符号化ブロック５３でＭＰＥＧ音声符
号化して出力されバッファ３１に蓄えられる。

【００４７】もちろん記録時に想定した倍速と同じ速度
ここでは2.5倍速で再生している場合には、このような
圧縮伸長処理を行う必要がないため切り替えＳＷ５４を
切り替えて、ＴＰ用音声信号をそのままバッファに書き
込めばよい。

【００４８】また音声特殊再生を設定した倍速のみに限
定するならば、再生時の音声圧縮伸長処理は必要がな
い。この場合は設定した倍速以外では音声データをデジ
タル放送受信機に出力しないように構成してもよい。

【００４９】

【発明の効果】本発明では、早送りなどの特殊再生用デ
ータエリアに、設定した早送り速度に対応した時間圧縮
した音声信号を、特殊再生用映像信号に多重して記録
し、特殊再生時にもデジタルＴＶ受信機にＭＰＥＧ映像
信号と音声信号を出力することが可能となり、特殊再生
時にも音声を聞くことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるディジタルVCRの記録
側の回路ブロック図である。

【図２】本発明の一実施例によるディジタルVCRの再生
側の回路ブロック図である。

【図３】音声ＴＰデータ作成回路の詳細なブロック図で
ある。

【図４】音声の圧縮方法を説明するための図である。

【図５】音声信号圧縮伸長ブロックの詳細を示すブロッ
ク図である。

【図６】ＭＰＥＧのピクチャ構成を示す図である。

【図７】ＤＶＣＲの記録フォーマットを示す図である。

【図８】シンクブロックの構成を示す図である。

【図９】DVB信号のトラックブロックを示す図である。

【図１０】特殊再生用データの配置位置を示す図であ
る。

【図１１】DVB信号記録フォーマットの５シンクブロッ
クユニットを示す図である。

【符号の説明】

１ 番組抜き出し ６ 音声抜き出し ７ 音声ＴＰデータ作成 ８ バッファ

フロントページの続き (72)発明者 富川 昌彦 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−322192（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−261593（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/782 H04N 5/91 - 5/956 G11B 20/10,20/12

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】テ−プ上の各トラツクにＭＰＥＧデ−タを
   記録するデイジタルデ−タ記録再生装置において、前記
   トラツクに通常再生用ＭＰＥＧデ−タを記録する第１の
   領域と、特殊再生用ＭＰＥＧデ−タを記録する第２の領
   域を形成し、特殊再生時に、前記第２の領域より読み取
   った特殊再生用ＭＰＥＧデ−タを出力する装置であっ
   て、前記特殊再生用デ−タは映像用の特殊再生デ−タと
   音声用の特殊再生デ−タで構成され、記録時に想定され
   た特殊再生速度で再生する場合は前記音声用の特殊再生
   データをそのまま出力し、記録時に想定された特殊再生
   速度以外の速度で特殊再生を行なう場合には、前記音声
   用の特殊再生デ−タを復号化し、記録時に想定した再生
   速度と実際の再生速度との比で時間軸圧縮伸長を行い、
   再びＭＰＥＧ音声符号化した後出力するようにしたこと
   を特徴とするデイジタルビデオレコ−ダ。