JP3785107B2 - Moving picture and audio data recording / reproducing apparatus and reproducing method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は動画像と音声データを符号化してMPEG(Moving Picture Expert Group)−2ストリームを生成し、このMPEG−2ストリームを復号し再生する動画像および音声データの記録再生装置および再生方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータなどを使用したTV放送の録画においてはMPEG−2やMPEG−1といった符号化方式が使われている。このうちMPEG−2方式におけるフレーム間予測符号化の構造を図10に示す。この図において、GOP(Group of Picture)は7フレームで構成されている。Iピクチャ111はフレーム内で符号化したフレームであり、単独で画像を生成することができる。Pピクチャ113は時間的に前のフレーム(Iピチャ111またはPピクチャ113)を参照して符号化したフレームである。Bピクチャ112はIピクチャ111とPピクチャ113を参照して符号化したフレームである。
【0003】
この様な時間軸方向の相関を利用して符号化したMPEG−2ストリームの特殊再生(ストリーム内シーク)を行うためにはGOPの先頭から再生しなければならない。
【0004】
従来の再生方式では、固定ビットレートで記録されたMPEG−2ストリームは、1GOPあたりのデータ量がほぼ一定であるので、特殊再生を行うためには、時間等からMPEG−2ストリーム上の位置を計算して、MPEG−2ストリーム上の位置を移動した後にGOPを検出して特殊再生を行っている。
【0005】
しかしながら、可変ビットレートで記録されたMPEG−2ストリームは、1GOPあたりのデータ量が変動し、MPEG−2ストリームの平均ビットレートおよび指示された再生時間からMPEG−2ストリーム上の位置を計算できないため、上記方法による特殊再生は実施することが困難である。
【0006】
この問題点を解決するための方法として、MPEG−2ストリームと別に、MPEG−2ストリーム上のフレームの位置と時間との関係を示すインデックスを生成し、このインデックスを用いて特殊再生を行う方法が考えられている。
【0007】
しかしながら、動画像および音声データの記録再生装置が、MPEG−2ストリーム、およびMPEG−2ストリーム上のフレームの位置と時間との関係を示すインデックスを生成し、生成中のMPEG−2ストリームを同時に再生し、さらに特殊再生のために再生位置を変更する場合、まだインデックスが完成していないため、生成中のMPEG−2ストリームのうちインデックスを取得できない部分では特殊再生ができない問題があった。
【0008】
インデックスを用いずに特殊再生を行う方法の従来技術として特開平10−234003号公報や特開平9−46712号公報がある。
【0009】
上記公報では、特殊再生用の情報を持った特別な媒体を使用し、その媒体を再生する特別な機構を持った装置を用いることにより特殊再生を行えるようにしている。従ってパーソナルコンピュータの様に、標準のMPEG−2形式で録画、再生を行う機器においては適用することができない問題があった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術では可変ビットレートのMPEG−2ストリームの特殊再生を行うためにインデックスが不可欠であり、インデックスが無効な時には特殊再生を行えない問題があった。
【0011】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、パーソナルコンピュータの様なハードディスクに標準のMPEG−2形式で動画像と音声データの記録再生を行う機器において、動画像と音声データを符号化したMPEG−2ストリーム、およびMPEG−2ストリーム上のフレームの位置と時間との関係を示すインデックスをハードディスクに書き込み、同時にそのMPEG−2ストリームを再生し、かつMPEG−2ストリームの全ての位置で特殊再生が可能な動画像および音声データの記録再生装置および再生方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の動画像および音声データの記録再生装置は、動画像と音声データを符号化して符号化データを生成する符号化手段と、特殊再生を行うための前記符号化データの位置と時間との関係を示したインデックスを生成するインデックス生成手段と、前記インデックスの有効性を確認する判定手段と、前記符号化データを復号して動画像と音声データを、再生する時、前記インデックスが有効であれば当該インデックスに従い特殊再生を行い、前記インデックスが有効でなければ、前記符号化データの大きさと全体の時間および指示された再生時間から、フレームを探索して特殊再生を行う再生手段とを具備することを特徴とする。
【0013】
本発明によれば、特殊再生はインデックスが有効な場合はインデックスを用いて効率的に行い、インデックスが有効でない場合はフレーム探索により行うことで、MPEG−2ストリームの全ての位置で特殊再生を行えるようにし、利便性の向上を図ることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
次にこの発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0015】
図1は、本発明が適用された記録再生装置の実施の形態を示すブロック図である。ホームサーバ1は次のような構成になっている。アンテナ11を介して入力されたTV放送データは、TVチューナ12で受信する。その受信した動画像および音声データをMPEG−2エンコーダ13により符号化し、同時にMPEG−2ストリーム上のフレームの位置と時間との関係を示すインデックスを生成する。これら符号化されたMPEG−2ストリーム15、および生成されたインデックス16をハードディスク装置14に書込む。ホームサーバ1はLAN3によりパーソナルコンピュータ2と接続される。
【0016】
パーソナルコンピュータ2は、ホームサーバ1よりLAN3を介してMPEG−2ストリーム15とインデックス16を読込む。MPEG−2ストリーム15はMPEG−2デコーダ22で復号され、表示装置23の表示画面に表示する。LAN3は有線、無線どちらでもよい。また、MPEG−2エンコーダ13およびMPEG−2デコーダ22はハードウェア、ソフトウェアいずれで実現してもよい。
【0017】
パーソナルコンピュータ2は、ハードディスク装置21を内蔵している。ハードディスク装置21には、ホームサーバーからLAN3を介して取り込んだMPEG−2ストリームとインデックスの他に、ホームサーバーからLAN3を介して取り込んだMPEG−2ストリームであるが編集を行ったためインデックスが無効になったMPEG−2ストリームや外部から取り込んだインデックスを持たないMPEG−2ストリームも格納出来る。
【0018】
図2は、ハードディスク装置14に記録されるMPEG−2ストリームを示す図である。動画像および音声データを符号化したエレメンタリ・ストリームを、可変長の長さでパケット化した複数のPES(パケタイズド・エレメンタリ・ストリーム)パケット31を持つパック32で構成される。パック32の先頭にはパックヘッダ35があり、このパックヘッダ35には開始を示すスタートコード33とSCR(システムクロックリファレンス)34が入っている。
【0019】
図3は、ビデオデータの構成を示す図であり、ビデオパケット31の一つのパケットが[IBBPBBP]の各7フレームで構成する複数のGOP41によって成り立っている。
【0020】
図4は、インデックス16を示す図であり、単位時間毎に生成されたインデックス51がMPEG−2ストリーム上の対応するパック32の位置を示している。図4の例は、0.5秒ごとにインデックス0、1、2、・・・n、n+1を生成している。
【0021】
図5は、ホームサーバ1が生成するMPEG−2ストリーム15とインデックス16の生成中の状態を示した図である。61は生成中のMPEG−2ストリーム15のハードディスク装置14に書込まれた部分、62は生成中のMPEG−2ストリーム15のまだハードディスク装置14に書込まれていない部分を示す。また、63は生成中のインデックス16のハードディスク装置14に書込まれた部分、64は生成中のインデックス16のまだハードディスク装置14に書込まれていない部分を示す。
【0022】
ホームサーバ1はハードディスク装置14の書き込み、読み出しを効率的に行うためにディスクキャッシュを用いている。録画中はディスクキャッシュの効果によりデータ量が膨大なMPEG−2ストリーム15はすぐにハードディスク装置14に書込まれ、ディスクキャッシュに保持される部分は少ない。一方インデックス16はデータ量が極少ないため、なかなかハードディスク装置14に書込まれず、ディスクキャッシュに保持される部分が多くなる。従って、MPEG−2ストリーム15を格納するハードディスク装置14上では、MPEG−2ストリーム61は存在しても、インデックス63が存在しない不一致のところが生じる。本発明では、このインデックスが存在しない場合でもMPEG−2ストリームの特殊再生を可能とするものであり、以下にその内容を説明する。
【0023】
図6は、特殊再生を行うソフトウェア機能を説明するための図である。ファイルリーダ71はホームサーバー1のハードディスク装置14上に格納されたMPEG−2ストリーム15をLAN3を介して読み込み、デマルチプレクサ72に送る。デマルチプレクサ72は、ファイルリーダ71から送られたMPEG−2ストリーム15をビデオデータ76とオーディオデータ77に分離し、ビデオデータ76をビデオデコーダ73に送り、オーディオデータ77をオーディオデコーダ74に送る。ビデオデコーダ73は符号化されたビデオデータ76を復号し、パーソナルコンピュータ2の表示装置23の表示画面に映像を表示する。オーディオデコーダ74は符号化されたオーディオデータ77を復号し、パーソナルコンピュータ2のスピーカ(図示せず)から音声を再生する。ユーザ入力装置75は表示画面のスライダの操作などによりMPEG−2ストリーム15の再生時間の変更指示を行うものである。
【0024】
MPEG−2ストリーム15はLAN3を経由したホームサーバ1のハードディスク装置14、パーソナルコンピュータ2内蔵のハードディスク装置21のどちらにあってもよい。
【0025】
図7は、パーソナルコンピュータ2の表示画面の例で、表示画面81上にビデオ画面82が表示され、現在の表示位置を示すとともに特殊再生における再生時間の変更を行うためのスライダ83がある。このスライダ83を操作することによりタイムシフト再生を行う。
【0026】
図8は、本発明のインデックスを持つMPEG−2ストリーム15の再生時間を変更する際の、ファイルリーダ71のシーク処理のフローチャートである。スライダ83を操作し再生時間を変更すると、シーク処理S91が呼ばれる。シーク処理はステップS92でスライダ83で指示された再生時間に対応するインデックスを求める。続いて、ステップS93でステップS92で求めたインデックスの有効性を確認する(インデックスの存在確認)。
【0027】
シーク処理は、インデックスが有効(存在している)と判断した場合はステップS97でスライダ83で指示された再生時間に対応するインデックス51が示すパック32に位置付けを行う(図4参照)。そしてステップS96でハードディスク装置14または21のいずれかに記録されたMPEG−2ストリーム15を読み出し、MPEG−2ストリーム15をMPEG−2デコーダ22で復号し映像の再生を再開する。
【0028】
一方、シーク処理は、インデックスが有効でない(存在していない)と判断した場合は、ステップS94でスライダ83で指示された再生時間および、MPEG−2ストリーム15の平均ビットレートから、指示された再生時間のMPEG−2ストリーム15上のパック32の推定位置を計算する。続いて、ステップS95でMPEG−2ストリーム15の推定位置からスライダ83で指示された再生時間に近いパック32を探索する。そして、ステップS96でハードディスク装置14または21のいずれかに記録されたMPEG−2ストリーム15を読み出し、MPEG−2ストリーム15をMPEG−2デコーダ22で復号し映像の再生を再開する。
【0029】
図9は、本発明のインデックスを持たないMPEG−2ストリーム15のシーク処理のフローチャートである。スライダ83を操作し再生時間を変更すると、シーク処理S100が呼ばれる。
【0030】
シーク処理は、ステップS101でスライダ83で指示された再生時間および、MPEG−2ストリーム15の平均ビットレートから、指示された再生時間のMPEG−2ストリーム15上のパック32の推定位置を計算する。続いて、ステップS102でMPEG−2ストリーム15上の推定位置からスライダ83で指示された再生時間に近いパック32を探索する。そして、ステップS103でハードディスク装置21に記録されたMPEG−2ストリーム15を読み出し、MPEG−2ストリーム15をMPEG−2デコーダ22で復号し映像の再生を再開する。
【0031】
【発明の効果】
本発明によれば、インデックスが有効なときには、インデックスを用いて効率的で正確な特殊再生を行い、インデックスが有効でないまたはインデックスがないときには、フレーム探索による特殊再生を行い、利便性の向上を図っている。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明が適用された記録再生装置の実施の形態のブロック図。
【図2】 本発明のMPEG−2ストリームのパック構成図。
【図3】 本発明のビデオデータの構成図。
【図4】 本発明が適用された記録再生装置が生成するインデックスの図。
【図5】 本発明が適用された記録再生装置が生成するMPEG−2ストリームとインデックスの関係図。
【図6】 本発明のパーソナルコンピュータのMPEG−2再生ソフトウェアの構成図。
【図7】 本発明のパーソナルコンピュータの再生画面。
【図8】 本発明のインデックスがあるMPEG−2ストリームのシーク処理のフローチャート。
【図9】 本発明のインデックスがないMPEG−2ストリームのシーク処理のフローチャート。
【図10】 従来のMPEG−2ストリームの時間軸方向の符号化を行ったフレームの構成図。
【符号の説明】
3 LAN
11 TVアンテナ
12 TVチューナ
13 MPEG−2エンコーダ
14 ハードディスク装置(リモート)
15 MPEG−2ストリーム
16 インデックス
21 ハードディスク装置(ローカル)
22 MPEG−2デコーダ
31 PESパケット
32 パック
33 スタートコード
34 システムクロックリファレンス(SCR)
41 GOP
51 インデックス
76 符号化されたビデオデータ
77 符号化されたオーディオデータ
111 Iピクチャ
112 Bピクチャ
113 Pピクチャ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a moving picture and audio data recording / reproducing apparatus and a reproducing method for encoding a moving picture and audio data to generate an MPEG (Moving Picture Expert Group) -2 stream, and decoding and reproducing the MPEG-2 stream.
[0002]
[Prior art]
In TV broadcast recording using a personal computer or the like, an encoding method such as MPEG-2 or MPEG-1 is used. Among these, the structure of the inter-frame predictive encoding in the MPEG-2 system is shown in FIG. In this figure, GOP (Group of Pictures) is composed of 7 frames. The I
[0003]
In order to perform special reproduction (intra-stream seek) of an MPEG-2 stream encoded by using such correlation in the time axis direction, reproduction must be performed from the beginning of the GOP.
[0004]
In the conventional playback method, the MPEG-2 stream recorded at a fixed bit rate has a substantially constant data amount per GOP. Therefore, in order to perform special playback, the position on the MPEG-2 stream is determined from time or the like. After calculating and moving the position on the MPEG-2 stream, GOP is detected and special reproduction is performed.
[0005]
However, the MPEG-2 stream recorded at a variable bit rate varies in data amount per GOP, and the position on the MPEG-2 stream cannot be calculated from the average bit rate of the MPEG-2 stream and the indicated playback time. It is difficult to carry out special reproduction by the above method.
[0006]
As a method for solving this problem, there is a method of generating an index indicating the relationship between the position of the frame on the MPEG-2 stream and time separately from the MPEG-2 stream, and performing special reproduction using this index. It is considered.
[0007]
However, the moving image and audio data recording / reproducing apparatus generates an MPEG-2 stream and an index indicating the relationship between the frame position on the MPEG-2 stream and time, and simultaneously reproduces the MPEG-2 stream being generated. However, when the playback position is changed for special playback, since the index has not yet been completed, there is a problem that special playback cannot be performed in a portion of the MPEG-2 stream being generated where the index cannot be acquired.
[0008]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-234003 and Japanese Patent Laid-Open No. 9-46712 are conventional techniques for performing special reproduction without using an index.
[0009]
In the above publication, a special medium having information for special reproduction is used, and special reproduction can be performed by using a device having a special mechanism for reproducing the medium. Therefore, there is a problem that cannot be applied to a device that records and reproduces data in the standard MPEG-2 format, such as a personal computer.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the prior art, an index is indispensable for special reproduction of a variable bit rate MPEG-2 stream, and there is a problem that special reproduction cannot be performed when the index is invalid.
[0011]
The present invention has been made to solve the above-described problem. In a device that records and reproduces moving images and audio data in a standard MPEG-2 format on a hard disk such as a personal computer, the present invention encodes moving images and audio data. An MPEG-2 stream and an index indicating the relationship between the frame position on the MPEG-2 stream and time are written to the hard disk, and the MPEG-2 stream is reproduced at the same time, and at all positions of the MPEG-2 stream. It is an object of the present invention to provide a moving image and audio data recording / reproducing apparatus and reproducing method capable of special reproduction.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a moving image and audio data recording / reproducing apparatus of the present invention encodes a moving image and audio data to generate encoded data, and the code for performing special reproduction. Index generating means for generating an index indicating the relationship between the position of the encoded data and time, a determination means for confirming the validity of the index, and decoding the encoded data to reproduce moving image and audio data If the index is valid, special reproduction is performed according to the index. If the index is not valid, special reproduction is performed by searching for a frame from the size of the encoded data, the entire time, and the designated reproduction time. And reproducing means for performing.
[0013]
According to the present invention, special playback is efficiently performed using an index when the index is valid, and special playback can be performed at all positions of the MPEG-2 stream by performing frame search when the index is not valid. Thus, convenience can be improved.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a recording / reproducing apparatus to which the present invention is applied. The
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
FIG. 2 is a diagram showing an MPEG-2 stream recorded on the
[0019]
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of video data. One packet of the
[0020]
FIG. 4 is a diagram showing the
[0021]
FIG. 5 is a diagram showing a state in which the MPEG-2
[0022]
The
[0023]
FIG. 6 is a diagram for explaining a software function for performing special reproduction. The
[0024]
The MPEG-2
[0025]
FIG. 7 shows an example of the display screen of the
[0026]
FIG. 8 is a flowchart of the seek process of the
[0027]
In the seek process, when it is determined that the index is valid (exists), the
[0028]
On the other hand, in the seek process, when it is determined that the index is not valid (does not exist), the designated reproduction is performed based on the reproduction time designated by the
[0029]
FIG. 9 is a flowchart of the seek process of the MPEG-2
[0030]
In the seek process, the estimated position of the
[0031]
【The invention's effect】
According to the present invention, when the index is valid, efficient and accurate special reproduction is performed using the index, and when the index is not valid or there is no index, special reproduction is performed by frame search to improve convenience. ing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a recording / reproducing apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a block diagram of an MPEG-2 stream according to the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of video data according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram of an index generated by a recording / reproducing apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between an MPEG-2 stream and an index generated by a recording / playback apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 6 is a block diagram of MPEG-2 playback software of the personal computer of the present invention.
FIG. 7 is a playback screen of the personal computer of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart of MPEG-2 stream seek processing with an index of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart of seek processing of an MPEG-2 stream without an index according to the present invention.
FIG. 10 is a configuration diagram of a frame obtained by encoding a conventional MPEG-2 stream in a time axis direction.
[Explanation of symbols]
3 LAN
11
15 MPEG-2
22 MPEG-2
41 GOP
51 Index 76 Encoded
Claims (4)
特殊再生を行うための前記符号化データの位置と時間との関係を示したインデックスを生成するインデックス生成手段と、
前記インデックスの有効性を確認する判定手段と、
前記符号化データを復号して動画像と音声データを再生する時、前記インデックスが有効であれば当該インデックスに従い特殊再生を行い、前記インデックスが有効でなければ、前記符号化データの大きさと全体の時間および指示された再生時間から、フレームを探索して特殊再生を行う再生手段と
を具備することを特徴とする動画像および音声データの記録再生装置。Encoding means for encoding moving images and audio data to generate encoded data;
Index generating means for generating an index indicating a relationship between a position of the encoded data and time for performing special reproduction;
Determining means for confirming the validity of the index;
When the encoded data is decoded and moving image and audio data are reproduced, if the index is valid, special reproduction is performed according to the index, and if the index is not valid, the size of the encoded data and the whole A moving image and audio data recording / reproducing apparatus, comprising: a reproduction means for searching for a frame and performing special reproduction based on the time and the designated reproduction time.
前記インデックスの生成状態を確認し、インデックスが生成済みであれば当該インデックスに従い特殊再生を行い、インデックスが未生成であれば前記符号化データの大きさと全体の時間および指示された再生時間から、フレームを探索して特殊再生を行う
ことを特徴とする動画像および音声データの再生方法。Encoding moving image and audio data to generate encoded data, and generating an index indicating the relationship between the position of the encoded data and time,
If the index is generated, special reproduction is performed according to the index if the index has been generated, and if the index is not generated, the size of the encoded data, the entire time, and the indicated reproduction time, And a special reproduction by searching for a moving image and audio data.
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