JP3926102B2 - Ｍｐｅｇ方式の映像・音声データ記録システム及びその編集システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，限られた容量の記録媒体に記録されるＭＰＥＧ方式を使用するストリームに，音声やキャプションなどを追加編集可能な記録システム及び編集システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタル技術の進歩により、映像や音声信号をデジタル化して，そのデータを記録したり伝送する装置が実用化されている。MPEG方式のDVHSビデオデッキやDVDビデオレコーダなどの民生機器においても、かかるデジタル技術による記録装置及び再生装置が使われるようになってきた。
【０００３】
図１は，従来のＭＰＥＧ方式の記録装置の一例を示す図である。記録装置４は，映像・音声・キャプション等の信号発生装置５から生成されるディジタル信号をそれぞれ符号化回路１にて符号化（圧縮処理）し、多重化回路３にて小容量の映像・音声・キャプション等のパケットで構成するストリームの生成を行う。また，多重化のときに，複数のパケットに対する時間情報や管理情報などを生成し，各パケットのヘッダに含ませたりまたは管理情報用のパケット内に含ませたりして多重化を行っている。多重化回路３にて生成された複数のパケットからなるストリームが，DVDなどの記録メディア６に記録される。
【０００４】
このように記録されたMPEG形式のストリームは，再生時は，ストリーム内のパケットが記録メディア６から読み出され，管理情報用パケット内や各パケットのヘッダ内の時間情報や管理情報に従って，復号化され，映像，音声，キャプションが同期して再生される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
MPEG方式で記録された映像・音声のオリジナルストリームに，音声やキャプション等を追加する場合，編集の為に記録メディアに一定の制限が伴い，また画質，音質の低下を伴う。例えば，編集方法として，オリジナルストリームを復号化しながら，復号化されたアナログ信号と追加したい音声やキャプション信号とをそれぞれ符号化して再度多重化する方法が考えられる。
【０００６】
この方法では，第１に，オリジナルストリームを復号化して再度符号化するので，編集後の映像や音声の画質，音質が低下する。なぜなら，MPEGの圧縮方式（符号化方式）は，不可逆な圧縮方式であるので，再符号化でのビットレートを上げても，オリジナルストリームの画質，音質より低くなるからである。
【０００７】
第２に，編集後のストリームの容量がオリジナルストリームの容量より大きくなり，記録メディアの容量に制限がある場合は，編集後のストリームが全て記録できなくなる。たとえオリジナルストリームの記録領域に重ねて編集後のストリームを記録したとしても，編集後のストリームのデータ長が追加されたデータ分だけ長くなり，より大きな容量が必要になる。従って，オリジナルストリームを作成して記録するときに，その後の追加されるデータ量を考慮して記録メディアの容量に余裕を持たせておく必要がある。
【０００８】
図２は，かかる記録メディアの記憶領域を示す図である。図２（１）に示す通り，記録メディアの記憶領域のごく一部にオリジナルデータが記録されている場合は，新たに作成される編集後の新規な記録データを，残った記憶領域に記録することができる。しかし，図２（２）に示すとおり，オリジナルデータが記録メディアの記憶領域の大部分を占める場合は，残った記憶領域に新規な記録データを記録することはできない。更に，図示しないが，記録メディアの記憶領域のほぼ全部にオリジナルデータが記録される場合は，編集後の容量が増大した新規な記録データを記録することはできない。
【０００９】
そこで，本発明の目的は，編集の前後でストリームのデータ容量が変化しないＭＰＥＧ方式の映像・音声データ記録システム及びその編集システムを提供することにある。
【００１０】
更に，本発明の別の目的は，編集の前後でオリジナルストリームの画質や音質が低下しないＭＰＥＧ方式の映像・音声データ記録システム及びその編集システムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために，本発明の一つの側面は，MPEG方式の映像，音声，キャプションのいずれかを含むストリームを記録する記録システムにおいて，映像，音声，キャプションのいずれかのデータを符号化する第１の符号化回路と，無表示映像データ，無音データ，無表示キャプションデータの少なくとも一つを生成し符号化する追加ストリーム領域生成回路と，前記第１の符号化回路及び追加ストリーム領域生成回路の符号化された出力データを多重化して，前記第１の符号化回路の出力を含む記録済みパケットと前記追加ストリーム領域生成回路の出力を含む追加予定パケットとを有するストリームを生成する多重化回路とを有し，前記ストリームを記録メディアに記録することを特徴とする。
【００１２】
本発明の別の側面は，MPEG方式の映像，音声，キャプションのいずれかを含むストリームを編集する編集システムにおいて，追加される音声，キャプションの少なくとも一つのデータを符号化する第２の符号化回路と，上記の記録システムにより生成されたオリジナルストリームの追加予定パケットを検出して，当該検出された追加予定パケットを前記第２の符号化回路の出力を含む追加データパケットに入れ替えるストリーム入れ替え回路とを有し，当該入れ替えられたストリームを記録メディアに記録することを特徴とする。
【００１３】
上記の記録システムにより生成されるオリジナルストリームは，映像，音声，キャプションのいずれかの記録済みパケットと，無表示映像データ，無音データ，無表示キャプションデータの少なくとも一つを含む追加予定パケットとで構成される。この追加予定パケットに含まれる無表示映像データ，無音データ，無表示キャプションデータは，いずれも記録された映像，音声，キャプションに何ら影響を与えないが，オリジナルストリーム内に追加予定パケットとして他のパケットと同様に記録時に挿入されている。
【００１４】
従って，記録後の編集時において，音声データやキャプションデータを追加する場合は，すでにストリームに挿入済みの追加予定パケットを，追加データを含む追加データパケットに入れ替えることにより，ストリームの容量の変動を伴わずに，音声やキャプションを追加する編集が可能になる。しかも，オリジナルストリームに含まれる記録済みデータが復号化されることはないので，オリジナルストリームの画質，音質を保つことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下，図面を参照して本発明の実施の形態例を説明する。しかしながら，かかる実施の形態例が，本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１６】
図３は，本実施の形態例におけるMPEG方式の記録装置（またはシステム）を示す図である。記録装置４は，記録される映像，音声，キャプション等のデータ５をそれぞれMPEG方式で符号化（圧縮）する複数の符号化回路１と，それら符号化回路１の符号化された記録用データＳ１０を多重化する多重化回路３とを有する。上記符号化回路１は，入力データがアナログ信号の場合は，必要に応じてデジタル化した後にMPEG方式で符号化を行う。
【００１７】
更に，記録装置４は，無表示映像データ，無音データ，無表示キャプションデータの少なくとも一つを生成し符号化する追加ストリーム領域生成回路２を有し，この追加ストリーム領域生成回路２により生成される追加予定データＳ２０は，上記の記録用データＳ１０と共に多重化回路３で多重化される。追加ストリーム領域生成回路２により生成される追加予定データＳ２０は，そのまま再生されても，記録用データＳ１０の映像，音声，キャプションに何ら影響を与えないデータであり，編集時に追加される予定のデータと同じ形式のデータである。
【００１８】
一方，多重化回路３は，複数の記録用データＳ１０と追加予定データＳ２０とをMPEG方式に従って多重化する。その時，多重化に伴い生成されるストリーム内のパケットの関係を示す管理テーブルには，記録用データＳ１０のストリームと同様に，追加予定データＳ２０のストリームについても記述される。更に，追加予定データＳ２０についてのパケットにも，通常の記録用データＳ１０のパケットと同様に，再生時の同期に利用される時間情報が多重化される。そして，多重化後の複数のパケットからなるストリームＳ３０が，記録メディア６に記録される。
【００１９】
図４は，追加ストリーム用領域生成回路２の例を示す図である。図４（１）に示したものは追加ストリーム用領域生成回路２の第１の例であり，無音信号生成回路１０と無表示キャプション信号生成回路１２とを有し，それぞれの回路１０，１２が生成する無音データと無表示キャプションデータとが，符号化回路１によりMPEG方式に従い符号化（圧縮）される。そして，符号化された追加予定データＳ２０が出力される。上記の無音信号生成回路１０，無表示キャプション信号生成回路１２に加えて，図示しない無表示映像信号生成回路とその符号化回路を追加しても良い。但し，映像信号に対するデータ自体が大容量であり，それに対応する追加予定パケットの数が膨大になるおそれがある。
【００２０】
また，上記の符号化回路１は，MPEG方式によりデータを圧縮するが，無音データや無表示キャプションデータでは，フレーム間でデータの差分がないので，符号化回路１は固定ビットレートで符号化されることが好ましい。この固定ビットレートは，後に説明する編集装置での追加データに対する符号化回路と同じビットレートであり，更に，再生時の復号化でのビットレートと同じである。
【００２１】
図４（２）は，追加ストリーム用領域生成回路の別の例であり，この生成回路は，音声入力端子１４と，その入力端子に入力される音声データをディジタル化し，MPEG方式で符号化（圧縮）する符号化回路１と，符号化後の無音信号データが記録されたＲＯＭ１６と，スイッチ手段１８とを有する。音声入力端子１４には，記録時に録音対象の音声信号が入力される。従って，スイッチ手段１８を符号化回路１側に切り替えると，図３の記録装置の音声信号５とその符号化回路１とからなる構成と同じになる。また，スイッチ手段１８をＲＯＭ側に切り替えると，すでにMPEG形式で符号化された無音データＳ２０が，ＲＯＭ１６から読み出され，多重化回路に供給される。従って，追加予定パケットに含まれる無音データが生成される。
【００２２】
図４（２）の場合は，通常の音声入力端子１４からの音声入力信号に替えて，ＲＯＭ１６からの符号化無音データを出力して，追加予定パケットを多重化回路にて生成させることができる。
【００２３】
図５は，記録装置により生成されたオリジナルストリームと編集後のストリームとを示す図である。図５（１）は，記録装置により生成されたオリジナルストリームと記録メディアの記憶領域との関係を示す。図３の記録装置４により生成されたストリームは，映像パケット，音声パケット，キャプションパケットなどの複数の記録済みパケットと，その記録済みパケットの間に挿入された追加予定パケットとを有する。
【００２４】
記録済みパケットには，必要に応じて管理パケットが含まれる。管理パケットは，複数のパケット間の関係を示す情報や，複数のパケットの時間情報などを含む。また，記録済みパケットは，それぞれが時間情報やデータ長を含むヘッダと，符号化済みのデータとを有する。上記の様に，各データの時間情報は，各パケットのヘッダ内に含めても良く，また管理パケット内に含めても良い。
【００２５】
記録装置で生成されたオリジナルストリームには，図５（１）に示されるとおり，記録対象の映像，音声，キャプションなどの符号化データが含まれる記録済みパケットの間に，同期をとるための時間情報に従って，追加予定用パケットが挿入されている。従って，後の編集時において，この追加予定用パケットを，追加データパケットに入れ替えることで，図５（２）に示されるとおり，オリジナルストリームとの同期に必要な時間情報を意識することなく，編集後のストリームを生成することが可能になる。
【００２６】
図５（２）に示される通り，編集後ストリームは，オリジナルストリームの追加予定用パケットが，追加データパケットと入れ替えられている。そして，編集後ストリームのデータ長は，オリジナルストリームのデータ長と同じであり，記録メディアにオリジナルストリームが記録されている限り，編集後のストリームも記録可能であり，編集に伴い記録メディアの容量に対する制限がない。
【００２７】
図６は，本実施の形態例における編集装置（またはシステム）を示す図である。この編集装置は，追加される音声またはキャプションデータＳ２２をMPEG方式で符号化する符号化回路２１と，記録メディア６に記録されているオリジナルストリームＳ３０内の追加予定パケットを，符号化された追加ストリームＳ４０を有する追加パケットに置き換えるストリーム入れ替え回路２２とを有する。ストリーム入れ替え回路２２により生成された編集後のストリームＳ４０は，再び記録メディア６Ａに記録される。この記録メディア６Ａは，オリジナルストリームＳ３０が記録されていた記録メディア６と同じメディアであっても実現可能である。
【００２８】
上記の追加データＳ２２は，追加音声・キャプション生成手段２２により生成される。そして，符号化回路２１は，オリジナルストリーム内の予約されていた追加予定パケット内のストリームのビットレートと同じビットレートで，追加データＳ２２を符号化（圧縮）する。その結果，追加データＳ２２を符号化したストリームのデータ長は，追加予定パケット内のストリームのデータ長と同一のものにすることができ，追加予定パケットを追加データパケットに入れ替えることが可能になる。
【００２９】
更に，追加予定パケット内のストリームデータに対する時間情報を，オリジナルストリームの記録時に作成しておくことで，追加ストリームＳ４０の追加データパケットを追加予定パケットに置き換える時，追加ストリームについての時間情報を改めて作成する必要がなく，単純にパケットの置き換えをおこなうだけで，追加ストリームとオリジナルストリームとの同期を保つことができる。
【００３０】
図７は，ストリーム入れ替え回路２２の構成図である。このストリーム入れ替え回路は，オリジナルストリームＳ３０を一時的に蓄積するオリジナルストリームデータバッファ２４と，追加ストリームＳ４０を一時的に蓄積する追加ストリームデータバッファ２８と，オリジナルストリームＳ３０内の追加予定パケットを検出する追加予定パケット検出回路２６と，検出された追加予定パケットを追加データパケットに置き換えるセレクタ３０とを有する。
【００３１】
追加予定パケット検出回路２６は，オリジナルストリームＳ３０のパケットのヘッダを解析し，追加予定パケットを検出し，検出信号Ｓ２６を出力する。この検出信号Ｓ２６に応答して，セレクタ３０が，オリジナルストリームＳ３０内の追加予定パケットを，追加ストリームＳ４０を含む追加データパケットに置き換えて，編集後のストリームＳ５０を出力する。
【００３２】
この置き換え処理において，オリジナルストリームＳ３０に付加されていた追加予定パケットについての時間情報や管理情報はそのまま維持するようにし，無音データや無表示キャプションデータを，追加音声データや追加キャプションデータに置き換えた追加データパケットへの置き換えに止める。それにより，追加データの他のデータとの再生時の同期の問題は何ら生じないことになる。
【００３３】
図８は，具体的な実施例におけるオリジナルストリームと編集後のストリームとを示す図である。図８（１）に示したオリジナルストリームは，図３，４に示した記録装置により生成されるものであり，記録対象の映像，音声，キャプション等のデータのパケットの間に，編集時に音声やキャプションのデータを追加するために予約した追加予定パケットとが付加されている。図８（１）の具体例では，映像パケットと音声パケットとの間に無音データが符号化されて含まれる無音パケットが挿入されている。そして，図示しない管理パケットや無音パケットのヘッダ内に，同期用の時間情報がすでに付加されている。
【００３４】
予約用のパケットの無音パケットには，無音データが符号化されて含まれている。従って，そのままオリジナルデータを復号化して再生すると，無音パケットのデータによる音声は生成されずに，音声パケットに含まれる音声データの再生に何ら影響を与えない。
【００３５】
次に，図８（２）に示される編集後のストリームでは，無音パケットに替えて，追加音声パケットが挿入される。この場合，オリジナルストリームに付加されていた時間情報やパケット間の関係を示す管理情報はそのまま維持されている。更に，追加音声パケット内の符号化データの符号化ビットレートは，無音パケットの無音データに対する符号化ビットレートと同一である。従って，追加音声パケット内のデータ長に変更は生じない。
【００３６】
別の実施例としては，オリジナルストリーム内の無音パケットに代えて，無表示キャプションパケットの場合がある。その場合は，編集後ストリームには，追加キャプションパケットが置き換えられる。
【００３７】
実現性としては乏しいかもしれないが，オリジナルストリーム内に無表示映像パケットを付加しておくことも可能である。そして，編集時に表示される映像パケットに置き換えることで，編集後のストリームを生成することができる。いずれも場合も，オリジナルストリームに含まれる記録済みのパケットのデータはそのまま維持されるので，画質，音質が劣化することはない。
【００３８】
更に，追加データパケットの領域が追加予定パケットとしてオリジナルストリーム内の確保されているので，編集後のストリームのデータ長が変化することはなく，同じ記録メディアに編集後のストリームを記録することができる。従って，オリジナルストリームが格納されている記録メディアの容量にかかわらず，編集を行うことができる。
【００３９】
また，オリジナルストリームを記録する時に，追加予定パケットについての管理情報や時間情報を多重化しておくことで，編集時の追加データパケットについての管理情報や時間情報を新たに作成する必要がなく，パケットの入れ替えを容易に行うことができる。つまり，入れ替え回路の構成を簡単化することができる。
【００４０】
上記の実施の形態例では，MPEG方式によるデータの記録装置，編集装置を例にして説明したが，それらの装置は，ハードウエア回路とソフトウエアの組合せにより実現されるシステムであってもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上，本発明によれば，MPEG方式によるデータの記録装置，編集装置において，画質や音質を劣化させることなく，且つデータ量の変更を伴わずに，記録時に作成されたオリジナルストリームに新たなデータを追加集することができる。
【００４２】
以上，本発明の保護範囲は，上記の実施の形態例に限定されるものではなく，特許請求の範囲に記載された発明とその均等物にまで及ぶものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＭＰＥＧ方式の記録装置の一例を示す図である。
【図２】従来の記録メディアの記憶領域を示す図である。
【図３】本実施の形態例におけるMPEG方式の記録装置を示す図である。
【図４】追加ストリーム用領域生成回路２の例を示す図である
【図５】記録装置により生成されたオリジナルストリームと編集後のストリームとを示す図である。
【図６】本実施の形態例における編集装置を示す図である。
【図７】ストリーム入れ替え回路２２の構成図である。
【図８】具体的な実施例におけるオリジナルストリームと編集後のストリームとを示す図である。
【符号の説明】
１ 第１の符号化回路
３ 多重化回路
４ 記録装置
２０ 編集装置
２１ 第２の符号化回路
Ｓ３０ オリジナルストリーム
Ｓ４０ 編集後のストリーム

Claims (5)

1. MPEG方式の映像，音声，キャプションのいずれかを含むストリームを記録する記録システムにおいて，
   映像，音声，キャプションのいずれかのデータを符号化する第１の符号化回路と，
   無表示映像データ，無音データ，無表示キャプションデータの少なくとも一つを生成し符号化する追加ストリーム領域生成回路と，
   前記第１の符号化回路及び追加ストリーム領域生成回路の符号化された出力データを多重化して，前記第１の符号化回路の出力を含む記録済みパケットと，前記追加ストリーム領域生成回路の出力を含み且つ追加される音声およびキャプションの少なくとも一つのデータを含む追加データパケットと入れ替えられることが予定された追加予定パケットとを有するストリームを生成する多重化回路とを有し，
   前記ストリームを記録メディアに記録することを特徴とする記録システム。
2. 請求項１において，
   前記追加ストリーム領域生成回路は，前記無表示映像データ，無音データ，無表示キャプションデータの少なくとも一つを固定ビットレートで符号化することを特徴とする記録システム。
3. 請求項１において，
   前記多重化回路は，前記追加予定パケットについての管理情報または時間情報を含めて多重化することを特徴とする記録システム。
4. MPEG方式の映像，音声，キャプションのいずれかを含む記録済みパケットと，無表示映像データ，無音データ，無表示キャプションデータの少なくとも一つを含む追加予定パケットとを有するオリジナルストリームを編集する編集システムにおいて，
   追加される音声，キャプションの少なくとも一つのデータを符号化する第２の符号化回路と，
   前記オリジナルストリームの追加予定パケットを検出して，当該検出された追加予定パケットを前記第２の符号化回路の出力を含む追加データパケットに入れ替えるストリーム入れ替え回路とを有し，
   当該入れ替えられたストリームを記録メディアに記録することを特徴とする編集システム。
5. 前記第２の符号化回路は，前記追加予定パケット内のデータの符号化時と同じビットレートで符号化し，前記ストリーム入れ替え回路は，前記オリジナルストリームに含まれる管理情報または時間情報を維持しながら，前記パケットの入れ替えを行うことを特徴とする請求項４記載の編集システム。

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