JP4333617B2 - デジタル放送記録装置及びデジタル放送記録方法 - Google Patents

Description

本発明は、受信するデジタル放送データを記録する装置に関係し、特にデジタルハイビジョン放送のビデオ画像サイズを縮小変換（ダウンコンバート)して記録するデジタル放送記録装置及びデジタル放送記録方法に関する。

従来、ＨＤＴＶ（ハイデフィニションテレビジョン）放送はオリジナルの画像がフィルム素材や近年のハイビジョン機器で撮影、録画されたものの一部を除いて、ＳＤＴＶ（スタンダードデフィニションテレビジョン)放送をＨＤＴＶ放送用に画素数を増加させているものが多い、またテレビ放送初期からの映像を放送する際も同様に画素数を増加させて放送している。

番組、スタジオカメラ、コマーシャル、外部中継など映像素材がＳＤＴＶ放送、ＨＤＴＶ放送を切り替える際、テレビ等の表示器の画像切り替え、ＭＰＥＧ復号器等の切り替え等が生じる。この画像切り替えは、視聴するユーザに著しく不快感を与えてしまう。この為、画像圧縮符号化器へ入力する画像サイズを全て同じサイズにして放送することによって、受信機側での不連続を意識せずに視聴可能としていた。例えば、ＳＤＴＶ放送の７２０×４８０画素を拡大変換（アップコンバート）し、ＨＤＴＶ放送では１９２０×１０８０画素，１４４０×１０８０画素，１２８０×７２０画素に変換して、ＭＰＥＧ（ムービングピクチャエキスパートグループ）−２などの画像圧縮方式で放送している。

本来ＳＤＴＶ画質の放送であっても、１４〜２０Ｍｂｐｓ程度のＨＤＴＶ用転送レートで送出するため、デジタル放送記録装置では、多くの記録媒体容量が必要であった。

デジタル放送にて使用されるＭＰＥＧトランスポートストリームは図６に示すようなフォーマット構造を持つ。各放送局から送られてくる多種類の番組（プログラム）または、多種類のカメラで撮った映像を音声、文字等を多重化して伝送することが可能である。このＭＰＥＧトランスポートストリームにおける番組（プログラム）の指定方法は以下のとおり２段階のポインタを使用する。

最初に、トランスポートパケットのトランスポートのパケット識別信号（パケットアイデンティディスクリプタ：ＰＩＤ）が、ＰＩＤ＝０であるパケット内に含まれるプログラムアソシエーションテーブル（以下「ＰＡＴ」と記載）が参照される。このテーブルには、各プログラムを示すプログラムナンバーと、各プログラムマップテーブル（以下「ＰＭＴ」と記載）を含むトランスポートパケットがＰＩＤと関連付けられた表が記載されている。ＰＭＴとは、各プログラムのエレメンタリーストリーム（映像、音声、文字情報等の個々のストリーム）が伝送されているトランスポートパケットのＰＩＤやクロックを含むパケットのＰＩＤ等の情報が記載されたテーブルである。従って、次にＰＭＴを参照し、プログラムの各エレメンタリーストリームが伝送されているＰＩＤを得て、各プログラムの映像、音声、文字情報等が得られる。

ＰＭＴには、番組のデジタルコピーについての情報を記述したＤＴＣＰ＿ＣＣＩ（デジタルトランスミッションコンテントプロテクション＿コピーコントリールインフォメーション）等のＭＰＥＧストリームを利用するための様々な情報を持つ記述子が含まれている（非特許文献１参照。）。
ＢＳデジタル放送用受信装置 ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ２１ １．０版 第９章 ９．１．７ 社団法人 電波産業会

しかしながら、ＳＤＴＶ画像の画像サイズを拡大変換して、ＨＤＴＶ画像サイズにしてから画像圧縮して伝送されているため、転送レートが大きくなり、デジタル放送記録装置内ではデジタル放送を記録する媒体が不必要に消費されてしまうという問題があった。

本発明は上記の問題点の鑑みてなされたものであり、ＳＤＴＶ映像をＨＤＴＶ映像で伝送された動画像データを記録する際、画質を劣化させることなく、少ない記録媒体容量にて格納可能なデジタル放送記録装置及びデジタル放送記録方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、下記（１）〜（５）の構成を有するデジタル放送記録装置及びデジタル放送記録方法を提供する。
（１） 転送レートに応じてサイズ変換された動画像データを受信し、記録するデジタル放送記録装置であって、
受信する前記動画像データに含まれるサイズ変換前動画像データの画像サイズ情報である第１の画像サイズを取得する解析部と、
前記動画像データよりビデオ信号を得、前記ビデオ信号から第２の画像サイズを取得するヘッダー解析部と、
前記第１の画像サイズと前記第２の画像サイズとが一致するか判定する判定部と、
前記判定部による判定の結果、前記第１の画像サイズと前記第２の画像サイズとが一致しない場合、前記第２の画像サイズを縮小変換するよう制御する画像サイズ変更部と、
前記縮小変換された画像サイズにて前記動画像データをデータ記録媒体に記録する媒体記録部
とを備えることを特徴とするデジタル放送記録装置。
（２） 前記媒体記録部は、前記転送レートよりも低い転送レートにて前記動画像データを受信することを特徴とする請求項１に記載のデジタル放送記録装置。
（３） 前記動画像データはＭＰＥＧストリームであり、
前記画像サイズ情報は、前記ＭＰＥＧストリーム内のプログラムマップテーブルに含まれることを特徴とする請求項１に記載のデジタル放送記録装置。
（４） 転送レートに応じてサイズ変換された動画像データを受信し、記録するデジタル放送記録装置であって、
受信する外部信号を基に、前記動画像データを固定変換する、自動変換する、及び画像変換しないの内のいずれか１つの変換モードに設定する変換モード設定部と、
前記変換モード設定部にて自動変換と設定された場合に、受信する前記動画像データに含まれるサイズ変換前動画像データの画像サイズ情報である第１の画像サイズを取得する解析部と、
前記変換モード設定部にて自動変換と設定された場合、又は固定変換と設定された場合に、前記動画像データよりビデオ信号を得、前記ビデオ信号から第２の画像サイズを取得するヘッダー解析部と、
前記変換モード設定部にて自動変換と設定された場合に、前記第１の画像サイズと前記第２の画像サイズとが一致するか判定する判定部と、
前記判定部による判定の結果、前記サイズ変換前動画像データの画像サイズと前記画像サイズが一致しない場合、又は、前記変換モード設定部にて固定変換と設定された場合に、前記第２の画像サイズを縮小変換するよう制御する画像サイズ変更部と、
前記縮小変換された画像サイズにて前記動画像データをデータ記録媒体に記録する媒体記録部
とを備えることを特徴とするデジタル放送記録装置。
（５） 転送レートに応じてサイズ変換された動画像データを受信し、記録するためのデジタル放送記録方法であって、
受信する前記動画像データに含まれるサイズ変換前動画像データの画像サイズ情報である第１の画像サイズを解析部が取得するステップと、
前記動画像データよりビデオ信号を得、前記ビデオ信号から第２の画像サイズをヘッダー解析部が取得するステップと、
前記第１の画像サイズと前記第２の画像サイズとが一致するかを判定部が判定するステップと、
前記判定部による判定の結果、前記第１の画像サイズと前記第２の画像サイズとが一致しない場合、前記第２の画像サイズを縮小変換するよう画像サイズ変更部が制御するステップと、
前記縮小変換された画像サイズにて前記動画像データを媒体記録部がデータ記録媒体に記録するステップ
とを備えることを特徴とするデジタル放送記録方法。

本発明のデジタル放送記録装置及びデジタル放送記録方法によると、ＳＤＴＶ映像をＨＤＴＶ映像で伝送された動画像データの記録媒体の容量を削減し、画質を劣化させることなく再生処理を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態に係るデジタル放送記録装置及びデジタル放送記録方法について説明する。尚、本発明の実施の形態において使用される機器、手法等は一例であり、本発明はこれらに限定されるものではないことは勿論である。

（実施の形態）
本発明の実施の形態に係るデジタル放送記録装置１００は図１に示すように、フロントエンド部１、ＭＰＥＧトランスポートストリームデコード部２、ＭＰＥＧＡＶデコード部３、Ｄ／Ａコンバータ部４、画素変換部５、ＭＰＥＧＡＶエンコード部６、媒体記録部７、マイクロコンピュータ８、記憶部９、リモコン受信部１０、記録媒体１２、端子１１，１３，１４，１５及び切替スイッチ部１６等より構成される。

記憶部９は、マイクロコンピュータに接続されるメモリであり、設定記憶部９ａ及びＰＭＴ記憶部９ｂを備えている。

設定記憶部９ａは、縮小変換（ダウンコンバート）設定を記憶する。縮小変換設定は図２に示すように、「０：自動縮小変換」「１：縮小変換・オン」「２：縮小変換・オフ」の３通りがある。設定記憶部９ａは、ユーザより設定される縮小変換モードを記憶してもよい。

ＰＭＴ記憶部９ｂは、ＰＭＴの一部であるサイズ変換前情報を記憶する。ＰＭＴはＭＰＥＧトランスポートストリームに図３に示すように含まれる。本発明の実施の形態においては、このＰＭＴの空き領域に、descriptor()領域を設け、descriptor()領域内に、サイズ変換前情報（OriginalSize_descriptor）を記載する。サイズ変換前情報は図４に示すように、データ構造、ビット数及び識別子等の項目より構成される。OriginalSize_descriptor()内には、各識別子を判別するためのタグである「descriptor_tag」、識別子のバイト数を示す「descriptor_length」、画像サイズ変更前のオリジナル水平サイズを示す「original_width（）」、画像サイズ変更前のオリジナル垂直サイズを示す「original_height（）」が入力される。これらは各々８ビットで構成される。尚、識別子uimsbfは、unsigned integer most significant bit firstの略で、変数をアドレスが少ない方が左にくるようにビットを並べてある符号なし整数を示す。

マイクロコンピュータ８は入力された信号に対応した操作を実現するためデジタル放送記録装置全体の制御を行う。マイクロコンピュータ８は変換モード設定部８ａ、判定部ｂ及び画像サイズ変更部８ｃ等を備えている。

変換モード設定部８ａは、リモコン受信部１０からの設定信号を基に、画像の変換モードを設定する。設定された変換モードは設定記憶部９ａに格納される。判定部８ｂは、サイズ変換前動画像データの画像サイズと画像サイズが一致するか判定する判定部である。又、判定部８ｂは、設定記憶部９ａ内の変換モードを基に、受信するストリームの変換モードを判定し、切替スイッチ部１６を制御する。画像サイズ変更部８ｃは、サイズ変換前動画像データの画像サイズと画像サイズが一致しない場合、画像サイズを縮小変換するよう制御する画像サイズ変更部である。画像サイズ変更部８ｃは、設定記憶部９ａ内の変換モード及び判定結果に従って画像サイズを変更する。

フロントエンド部１は、端子１１から入力された放送波内で所望のデジタル放送受信波の切り替え、受信した信号の復調、誤り訂正を行う。

ＭＰＥＧトランスポートストリームデコード部２は、ＭＰＥＧトランスポートストリームをデコードしＭＰＥＧＡＶストリームに変換する。又、ＭＰＥＧトランスポートストリームデコード部２は、ＰＭＴ解析部２ａを備える。ＰＭＴ解析部２ａは、受信する動画像データに含まれるサイズ変換前動画像データの画像サイズ情報を取得する解析部であり、受信するＭＰＥＧトランスポートストリームが備えるＰＭＴ情報を解析し、サイズ変換前情報を取得する。

ＭＰＥＧＡＶデコード部３は、ＭＰＥＧＡＶストリームをビデオ信号及びオーディオ信号にデコードする。更にＭＰＥＧＡＶデコード部３は、ＭＰＥＧヘッダー解析部３ａを備える。ＭＰＥＧヘッダー解析部３ａは、動画像データよりビデオ信号を得、このビデオ信号から画像サイズを取得するヘッダー解析部である。ＭＰＥＧビデオ信号のヘッダーを解析し、符号化画像水平画素サイズ（horizontal_size_value)及び符号化画像垂直画素サイズ（vertical_size_value)を取得する。

Ｄ／Ａコンバータ部４は、オーディオ信号及びオーディオ信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換する。デジタルオーディオ信号は端子１３へ送信される。デジタルビデオ信号は端子１４へ送信される。

画素変換部５は、マイクロコンピュータ８の制御に従い、ビデオストリームの画素を変換する。ＭＰＥＧＡＶエンコード部６は、ＭＰＥＧＡＶストリームをエンコードする。

媒体記録部７は、判定結果が一致しない場合、縮小変換された画像サイズにて動画像データをデータ記録媒体に記録する媒体記録部である。この場合、媒体記録部７が動画像データを受信する際の転送レートは、デジタル放送を受信する際よりも低くなる。媒体記録部７は、受信する通常のエンコードＭＰＥＧＡＶストリームも記録媒体１２に記録する。リモコン受信部１０は、ユーザ側のリモコンからの縮小変換設定等の信号を受信する。リモコン受信部１０で設定された縮小変換モードはマイクロコンピュータ８へ送られる。

記録媒体１２は、ＭＰＥＧＡＶストリームを記録する為の、ＣＤ−Ｒ（コンパクトディスクレコーダブル）、ＣＤ−ＲＷ（コンパクトディスクリライタブル）等のデジタル記憶媒体である。

端子１１は、デジタル放送電波を受信するアンテナ（図示せず）やケーブルテレビからの受信放送波を受信するアンテナ入力端子である。

端子１３は、Ｄ／Ａコンバータ部４と図示しないディスプレイ装置間を接続する為の端子である。端子１４は、Ｄ／Ａコンバータ部４と図示しないスピーカ装置間を接続する為の端子である。端子１５は、ユーザ側リモコン装置からの縮小変換設定信号を受信する端子である。受信した信号はリモコン受信部１０へ送信される。

切替スイッチ部１６は、マイクロコンピュータ８の制御に従い、媒体記録部７へ送信するデータの切替を行う。

（デジタル放送記録装置の動作）
次に、デジタル放送記録装置１００の全体動作について説明する。先ず、所望の番組を選局したいユーザの指示によりフロントエンド部１を制御して、端子１１から受信した放送波を復調してＭＰＥＧトランスポートストリームデコード部２へ送る。ＭＰＥＧトランスポートストリームデコード部２にて選択された視聴及び記録する番組に対応した映像、音声データはＭＰＥＧＡＶデコード部３へ送られる。同時にＭＰＥＧトランスポートストリームを切替スイッチ部１６の端子aへ送る。切替スイッチ部１６では、マイクロコンピュータ８からの制御（図２参照）に従い、端子ｃに接続する端子ａ及び端子ｂを切り替える。媒体記録部７は端子ｃを介してＭＰＥＧトランスポートストリームを受信し、記録媒体１２に書き込む。

以下、縮小変換設定毎の映像記録処理の動作について図５のフローチャートを参照して説明する。

（ａ）先ずステップＳ１において、マイクロコンピュータ８は受信するＭＰＥＧトランスポートストリームの変換設定を行う。設定はリモコン受信部１０が受信する信号、例えば「０」「１」「２」等の値に設定する。

変換モード設定部８ａは、この値を基に図２に示すような変換設定を行う。又は、変換設定内容を予め設定記憶部９ａ内に格納し、格納された図２の表を基に設定しても構わない。ステップＳ２において、変換設定の判断を行い、「２：縮小変換・オフ」であればステップＳ３へ進む。「１：縮小変換・オン」であればステップＳ４へ進む。「０：自動縮小変換」であればステップＳ５へ進む。

（ｂ）ステップＳ３の縮小変換・オフ処理においては、切替スイッチ部１６はＡ側に切り替えられ、端子ａから端子ｃへＭＰＥＧトランスポートストリーム信号が流れる。このＭＰＥＧトランスポートストリーム信号は媒体記録部７へ送られ、媒体記録部７は記録媒体１２のフォーマットに合わせてＭＰＥＧトランスポートストリーム信号を変換して記録媒体１２へ記録する。

（ｃ）ステップＳ４の縮小変換・オン処理においては、ＭＰＥＧトランスポートストリームデコード部２からＭＰＥＧＡＶデコード部３へ送られたデータはオーディオ信号及びビデオ信号に伸張され、各々Ｄ／Ａコンバータ部４へ送られる。Ｄ／Ａコンバータ部４はオーディオ信号及びビデオ信号をアナログ信号に変換し、端子１３、端子１４から出力する。同時に、伸張されたビデオ信号は画素変換部５に送信され、画素変換部５はマイクロコンピュータ８からの指示によって、デジタル放送規格に適合するように画素サイズを縮小変換する。例えば、１９２０×１０８０画素を７２０×４８０画素に変換したり,１４４０×１０８０画素を７２０×１４４０画素に変換したりする。ＭＰＥＧＡＶデコード部３から出力されたオーディオ信号はそのままＭＰＥＧＡＶエンコード部６へ入力される。

画素変換部５から出力されたビデオ信号とＭＰＥＧＡＶデコード部３から出力されたオーディオ信号は、ＭＰＥＧＡＶエンコード部６でＭＰＥＧ−２等の動画像圧縮及び音声圧縮にエンコードされ、再びＭＰＥＧトランスポートストリーム信号にされる。このＭＰＥＧトランスポートストリーム信号は、切替スイッチ部１６の端子ｂへ送られる。

「１：縮小変換・オン」に設定されているため、切替スイッチ部１６はＢ側に切替られ、ＭＰＥＧトランスポートストリーム信号は端子ｂから端子ｃへ伝送され、媒体記録部７へ送られる。この後、媒体記録部７は記録媒体１２のフォーマットに合わせてＭＰＥＧトランスポートストリーム信号を記録媒体１２へ記録する。

（ｄ）ステップＳ５においては、図１の変換モード設定部８ａが、自動縮小変換設定を行う。ステップＳ６においては、ＭＰＥＧトランスポートストリームデコード部２に、図４のOriginalSize_descriptor()内の画像サイズ変換前のオリジナル水平サイズ及び画像サイズ変換前のオリジナル垂直サイズの情報をマイクロコンピュータ８へ送信させる。またステップＳ７においては、ＭＰＥＧＡＶデコード部３のＭＰＥＧヘッダー解析部３ａに、符号化画像水平画素サイズ及び符号化画像垂直画素サイズを、ビデオストリームに含めて、マイクロコンピュータ８へ送信させる。

（ｅ）ステップＳ８において、判定部８ｂは、水平方向である画像サイズ変換前のオリジナル水平サイズと符号化画像水平画素サイズを比較する。又、ステップＳ９において、垂直方向である画像サイズ変換前のオリジナル垂直サイズと符号化画像垂直画素サイズを比較する。

（ｆ）比較の結果、水平サイズ若しくは垂直サイズが一致しなければ、判定部８ｂは画像サイズが変更されていると判断する。更に「０：自動縮小変換」である為ステップＳ１０において、切替スイッチ部１６をＢ側の端子ｂに切り替える。この後は「１：縮小変換・オン」の場合と同様に、ＭＰＥＧＡＶエンコード部６において縮小された画像サイズを含むＭＰＥＧトランスポートストリームが媒体記録部７へ送られる。媒体記録部７は記録媒体１２のフォーマットに合わせてＭＰＥＧトランスポートストリーム信号を記録媒体１２へ記録する。

このように、ＭＰＥＧトランスポートストリーム内にサイズ変換前情報を埋め込み、デジタル放送記録装置にてこのサイズ変換前情報を基に変換内容を判断することにより、ＨＤＴＶ映像で伝送された動画像データを記録する際、画質を劣化させることなく転送レートを下げ、記録媒体の容量を削減することができる。

本発明の実施の形態に係るデジタル放送記録装置の構成を示す図である。 設定記録部内のデータ構造を示す図である。 ＭＰＥＧトランスポートストリームのデータ構造を示す図である。 画像変更情報のデータ構造を示す図である。 デジタル放送記録装置の動作を示すフロー図である。 従来のＭＰＥＧトランスポートストリームのデータ構造を示す図である。

符号の説明

１…フロントエンド部
２…ＭＰＥＧトランスポートストリームデコード部
２ａ…ＰＭＴ解析部
３…ＭＰＥＧＡＶデコード部
３ａ…ＭＰＥＧヘッダー解析部
４…Ｄ／Ａコンバータ部
５…画素変換部
６…ＭＰＥＧＡＶエンコード部
７…媒体記録部
８…マイクロコンピュータ
８ａ…変換モード設定部
８ｂ…判定部
８ｃ…画像サイズ変更部
９…記憶部
９ａ…設定記憶部
９ｂ…ＰＭＴ記憶部
１０…リモコン受信部
１１，１３，１４，１５…端子
１２…記録媒体
１６…切替スイッチ部
１００…デジタル放送記録装置

Claims (5)

1. 転送レートに応じてサイズ変換された動画像データを受信し、記録するデジタル放送記録装置であって、
   受信する前記動画像データに含まれるサイズ変換前動画像データの画像サイズ情報である第１の画像サイズを取得する解析部と、
   前記動画像データよりビデオ信号を得、前記ビデオ信号から第２の画像サイズを取得するヘッダー解析部と、
   前記第１の画像サイズと前記第２の画像サイズとが一致するか判定する判定部と、
   前記判定部による判定の結果、前記第１の画像サイズと前記第２の画像サイズとが一致しない場合、前記第２の画像サイズを縮小変換するよう制御する画像サイズ変更部と、
   前記縮小変換された画像サイズにて前記動画像データをデータ記録媒体に記録する媒体記録部
   とを備えることを特徴とするデジタル放送記録装置。
2. 前記媒体記録部は、前記転送レートよりも低い転送レートにて前記動画像データを受信することを特徴とする請求項１に記載のデジタル放送記録装置。
3. 前記動画像データはＭＰＥＧストリームであり、
   前記画像サイズ情報は、前記ＭＰＥＧストリーム内のプログラムマップテーブルに含まれることを特徴とする請求項１に記載のデジタル放送記録装置。
4. 転送レートに応じてサイズ変換された動画像データを受信し、記録するデジタル放送記録装置であって、
   受信する外部信号を基に、前記動画像データを固定変換する、自動変換する、及び画像変換しないの内のいずれか１つの変換モードに設定する変換モード設定部と、
   前記変換モード設定部にて自動変換と設定された場合に、受信する前記動画像データに含まれるサイズ変換前動画像データの画像サイズ情報である第１の画像サイズを取得する解析部と、
   前記変換モード設定部にて自動変換と設定された場合、又は固定変換と設定された場合に、前記動画像データよりビデオ信号を得、前記ビデオ信号から第２の画像サイズを取得するヘッダー解析部と、
   前記変換モード設定部にて自動変換と設定された場合に、前記第１の画像サイズと前記第２の画像サイズとが一致するか判定する判定部と、
   前記判定部による判定の結果、前記サイズ変換前動画像データの画像サイズと前記画像サイズが一致しない場合、又は、前記変換モード設定部にて固定変換と設定された場合に、前記第２の画像サイズを縮小変換するよう制御する画像サイズ変更部と、
   前記縮小変換された画像サイズにて前記動画像データをデータ記録媒体に記録する媒体記録部
   とを備えることを特徴とするデジタル放送記録装置。
5. 転送レートに応じてサイズ変換された動画像データを受信し、記録するためのデジタル放送記録方法であって、
   受信する前記動画像データに含まれるサイズ変換前動画像データの画像サイズ情報である第１の画像サイズを解析部が取得するステップと、
   前記動画像データよりビデオ信号を得、前記ビデオ信号から第２の画像サイズをヘッダー解析部が取得するステップと、
   前記第１の画像サイズと前記第２の画像サイズとが一致するかを判定部が判定するステップと、
   前記判定部による判定の結果、前記第１の画像サイズと前記第２の画像サイズとが一致しない場合、前記第２の画像サイズを縮小変換するよう画像サイズ変更部が制御するステップと、
   前記縮小変換された画像サイズにて前記動画像データを媒体記録部がデータ記録媒体に記録するステップ
   とを備えることを特徴とするデジタル放送記録方法。

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