JP4573511B2 - トランスコーダ、トランスコーディング方法、データ記録装置及び方法、並びに放送データ受信・記録装置 - Google Patents
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Description
MPEG方式は、ISO(International Organization for Standardization)/IEC(International Electro-technical Commission)傘下のMPEG委員会(ISO/IEC JTC1/SC2/WG8)で標準化が検討され、MPEG2が、ISO/IEC 13818−2で規定されている。
MPEG2方式では、このようなフレーム間予測によっても、すなわち、フレーム間のデータの時間的な相関に基づいてもデータの圧縮が行われる。
このデジタル放送受信・記録装置101は、同図に示すように、CSデジタル放送受信のためのIRD(Integrated Reciever decorder)に記録装置が付加された構成とされ、CSアンテナ102を介して、入力された受信信号を選局するためのチューナ103と、受信信号をアナログ/デジタル変換するA/D(Analog/Degital)コンバータ104と、入力されたデジタル信号に、例えば4相位相偏移復調処理を施すQPSK(Quadrature Phase Shift Keying)復調部105と、暗号解除処理を行うデスクランブラ(Descrambler)106と、ビデオデータやオーディオデータを分離するTSデマルチプレクサ(Transport Stream Demultiplexer)107と、MPEG2に規格に準拠してデコード処理を行うデコーダ装置108と、入力されたビデオデータに例えば番組サービス情報を含みアイコンからなる操作用メニュー情報等を重ね合わせるグラフィクス部109と、入力されたビデオデータをNTSC方式又はPAL方式のビデオ信号にエンコードして、テレビジョン受像機114のCRT等に出力するNTSC/PALエンコーダ110と、入力されたオーディオデータをデジタル/アナログ変換して、テレビジョン受像機114のスピーカに出力するオーディオD/A(Degital/Analog)コンバータ111と、IDE(Integrated device Electronics)インタフェース112と、ハードディスクドライブ(HDD:Hard Disc Drive)113とを備えてなっている。
このため、TSデマルチプレクサ107と、IDEインタフェース112との間に、TS変換処理部を配置して、このTS変換処理部で、TSデマルチプレクサ107から入力されたビデオデータに、可変長復号化処理を施し(ステップST301(図12))、逆方向スキャン処理を行い(ステップST302)、量子化マトリックスに基づいて、逆量子化処理を行い(ステップST303)、別の量子化マトリックスに基づいて、量子化処理を行い(ステップST304)、さらに、スキャン処理を行い(ステップST305)、可変長符号化処理を行って(ステップST306)、量子化スケールを変更する(ステップST304での量子化処理で用いる量子化マトリックスの係数を、ステップST303での逆量子化処理で用いる量子化マトリックスの係数よりも大きくする)ことによって、データ量を低減する方法が提案されている。
すなわち、同図(a)に示すように、ブロック内の最後の9個の成分について「0」とされた状態から、5行8列目の成分を「1」→「0」とし、最後の14個の成分について「0」とされた状態に変更する処理を行う。
しかも、例えば、量子化スケールを変更したり、量子化されたデータの高周波項をゼロとするわけではないので、画質の劣化を抑制することができる。
さらに、例えば、操作者の設定によって、符号量の低減率を選択することによって、無闇に画質を落とすことなく、例えば記憶媒体の空き容量や、記録するデータの重要度等状況に応じて、自在に符号量の低減率を変更して、画質と記録するデータ量との関係を調節し、データを記録手段に記録することができる。
記憶部は、設定情報等の各種情報が格納された情報記憶領域と、主制御部が実行する変換規則設定プログラム等が記憶されたプログラム記憶領域とを有している。
プログラム記憶領域に記憶された変換規則設定プログラムには、例えば操作者の設定部8の操作によって入力された設定情報に基づいて、変換規則を設定して、記録部6を制御して、例えば符号量の低減率を変更するための手順が記述されている。
操作者は、記憶媒体の空き容量や、記録するデータの重要度を勘案して、設定部8から希望する画質の程度や録画時間等の設定情報を入力し、これに応じて例えば符号量の低減率が調整される。
デコーダ装置16は、図1に示すように、入力されたビデオデータにMPEG2方式に従って伸張復号化処理を施すビデオデコーダ16aと、入力されたオーディオデータに伸張復号化処理を施すオーディオデコーダ16bとからなっている。
TS変換処理部21は、図3に示すように、入力されたビデオデータに基づいてピクチャ構成を変更して圧縮再符号化処理を施すビデオデータ変換部24と、符号化したビデオデータをパケット化するパケット生成部25と、再符号化されたビデオデータと、TSマルチプレクサ15から入力されたオーディオデータとを1つのストリームに多重(パケット多重)化するTSマルチプレクサ26とを有してなっている。
デコーダ部31は、バッファ33と、ブロック毎に可変長符号化されたDCT係数、各マクロブロック毎に生成され可変長符号化された動きベクトル及び差分DCT係数、並びに各スライス毎に生成された量子化ステップ情報等を分離する分離部34と、可変長復号化部35と、逆量子化部36と、IDCT部37と、DCT部37の出力と動き予測部41の出力とを加算する加算器38と、ピクチャを蓄積するピクチャ蓄積部39と、分離部34から入力された動きベクトル、差分DCT係数及びピクチャタイプ情報やピクチャ蓄積部39に蓄積されたピクチャに基づいて動き予測情報を出力する動き予測部41とを有してなっている。
エンコーダ部32では、IピクチャをPピクチャに、PピクチャをBピクチャに変換して、Bピクチャの数を増加させてデータ量を低減させる処理を行う。
エンコーダ部32に入力された符号化されたデータのピクチャ構成が、あるGOP(ピクチャグループ)で、例えば、(IPBBPBBIBBPBB)とされている場合は、このエンコーダ部32では、一旦復号化された後再符号化されたデータのピクチャ構成は、(IPBBBBBPBBBBB)とされる。
まず、操作者によって、設定部8から設定情報が入力されると、システムコントローラ2の主制御部は、この設定情報を記憶部に記憶させ、この設定情報に基づいて変換規則を設定し、記録部6を制御する。
設定情報は、操作者によって、例えば記憶媒体の空き容量や記録するデータの重要度に従って設定部8から入力され、希望する画質の程度や録画時間等を含んでいる。
例えば、録画時間を重視するような内容の設定情報が入力された場合に、システムコントローラ2の主制御部が、各GOPで、最初のIピクチャと最後のIピクチャ又はPピクチャ以外のピクチャを、Bピクチャとするような変換規則を設定して、記録部6を制御するときに、符号量の低減率が最大となる。
デコーダ部31からエンコーダ部32に入力されたビデオデータのうち、あるGOPに対応するピクチャ構成が、図5(a)に示すように、例えば、I1B2B3P4B5B6P7B8B9I10B11B12P13とされているものとする。
また、BピクチャB2,B3は共にIピクチャI1及びPピクチャP4に基づいて予測され、BピクチャB5,B6は共にPピクチャP4及びPピクチャP7に基づいて予測され、BピクチャB8,B9は共にPピクチャP7及びIピクチャI10に基づいて予測され、BピクチャB11,B12は共にIピクチャI10及びPピクチャP13に基づいて予測されて生成されたピクチャである。
ここで、BピクチャB2,B3,B4,B5,B6は、それぞれIピクチャI1及びPピクチャP7に基づいて予測され、BピクチャB8,B9,B10,B11,B12は、それぞれPピクチャP7及びPピクチャP13に基づいて予測される。再符号化後は、このGOPは、(I1P7B2B3B4B5B6P13B8B9B10B11B12)とされる。
このGOPについて、PピクチャP4→BピクチャB4とし、IピクチャI10→BピクチャB10とすることにより、データ量が低減される。他のGOPについても同様の処理が施される。
ビデオデータ変換部24から出力された圧縮再符号化後のビデオデータは、パケット生成部25でパケット化され、TSマルチプレクサ26でTSマルチプレクサ15から入力されたオーディオデータとを1つのストリームに多重化されて、IDE22を介してHDD23に入力され記録される。
しかも、従来技術のように、量子化スケールを変更したり、高周波成分を削除したりするわけではないので、画質の劣化を抑制することができる。
さらに、例えば操作者の設定によって、符号量の低減率を選択できるので、無闇に画質を落とすことなく、記憶媒体の空き容量や、記録するデータの重要度等に状況に応じて、自在に符号量の低減率を変更して、画質と記録するデータ量との関係を調節し、所望のデータをHDD23に記録することができる。
また、例えば、ビットレートに応じて符号量の低減率を時間的に変化させるように、TSの変換を行うことによって、符号量の低減による画質の劣化を一段と抑制することができる。
この例が上述した実施例1と大きく異なるところは、TS変換処理部で、デコーダ装置から入力された復号化後のデータに基づいて再符号化するように構成した点である。
これ以外の構成は、上述した実施例1の構成と略同一であるので、その説明を簡略にする。
デコーダ装置68は、入力されたビデオデータにMPEG2方式に従って伸張復号化処理を施すビデオデコーダ68aと、入力されたオーディオデータに伸張復号化処理を施すオーディオデコーダ68bとからなっている。
また、この例のデジタル放送受信・記録装置のデコーダ装置68は、2チャンネル同時に復号処理が可能なように構成されている。
TS変換処理部73は、図7に示すように、ビデオデコーダ68aから入力されたビデオデータに基づいてピクチャ構成を変更して圧縮再符号化処理を施すビデオデータ変換部79と、符号化したビデオデータをパケット化するパケット生成部81と、再符号化されたビデオデータと、TSマルチプレクサ67から入力されたオーディオデータとを1つのストリームに多重(パケット多重)化するTSマルチプレクサ82とを有してなっている。
この例のデジタル放送受信・記録装置では、デコーダ装置68は、リアルタイム再生処理のための復号処理を行うと同時に、TS変換のための復号処理を行う。
TS変換処理部73は、デコーダ装置68から入力され既に復号化されたビデオデータを、ピクチャ構成を変更して再符号化する。ピクチャ構成の変更方法については、実施例1で述べた方法と同様であるのでその説明を省略する。
加えて、TS変換処理部73は、デコーダ装置68から入力された復号化されたビデオデータに基づいて再符号化するので、ビデオデータを一旦伸張復号化するデコーダ部を廃することができ、構成を簡素化しコストを低減することができる。
例えば、上述した実施例では、記憶手段としてHDDを用いた場合について述べたが、DVD(DVD−R、DVD−RW、DVD−RAM等)からなる記録媒体にデータの書き込みを行う光ディスク装置を用いても良い。また、トランスポートストリームを記録する場合に限らず、プログラムストリームを記録する場合に適用しても良い。
また、システムコントローラ2の主制御部が、例えば、記憶媒体の空き容量を検知し、この検知結果に基づいて、符号量の低減率を自動的に変更するように構成しても良い。
また、CSデジタル放送は、MPEG2のMP(Main Profile)@ML(Main Level)のサービスであるが、BS(Broadcasting Satellite)デジタル放送のようなMP(Main Profile)@HL(High Level)のサービスでも良い。
また、変復調方式は、各放送システムに依存するが、CSデジタル放送で用いられているQPSK方式に限らず、BPSK(2相位相偏移)方式や、BSデジタル放送で用いられている8PSK(8相位相偏移)方式でも良い。また、デジタル地上波放送で用いられているOFDM(直交周波数分割多重)方式でも良い。
また、ビデオデータの変動に応じてビデオビットレート(単位時間当りに流れるデータ量)を変化させる可変ビットレート制御を行う場合でも、固定ビットレート制御を行う場合でも適用できる。
2 システムコントローラ(トランスコーダの一部、設定手段の一部)
5,5A 受信部
6,6A 記録部(データ記録装置)
8 設定部(設定手段の一部)
21,73 TS変換処理部(トランスコーダの一部)
23,75 ハードディスクドライブ(記録手段)
Claims (11)
- 放送データを受信した受信部から入力された第1のビデオデータに対して、該第1のビデオデータを構成する各第1のピクチャグループ毎にそのピクチャ構成を変更して圧縮再符号化処理を施して第2のピクチャグループに変換して第2のビデオデータを生成するビデオデータ変換部と、
前記第2のビデオデータをパケット化するパケット生成部と、
該パケット生成部から入力された前記第2のビデオデータと、前記受信部から入力されたオーディオデータとを1つのストリームに多重化して、記録手段に記録させるためのストリーム・データを生成する多重化部と
を備えてなると共に、
前記ビデオデータ変換部は、前記第1のビデオデータを前記第1のピクチャグループ毎に一旦伸張復号化するデコーダ部と、前記第1のビデオデータのデータ量を前記第1のピクチャグループ毎に減少させて圧縮再符号化して前記第2のビデオデータを生成するエンコーダ部とを有し、
該エンコーダ部は、入力される第1の制御情報に基づいて、前記第1のピクチャグループ毎に、参照元となる第1型ピクチャ又は第2型ピクチャを除き、第1型ピクチャを第2型ピクチャに変換すると共に、前記第2型ピクチャを第3型ピクチャに変換して(第1型ピクチャの情報量>第2型ピクチャの情報量>第3型ピクチャの情報量)、符号量が低減された前記第2のビデオデータを生成し、
入力される第2の制御情報に基づいて、前記第1のピクチャグループ毎に、参照元となる第1型ピクチャ又は第2型ピクチャを除き、前記第1型ピクチャ及び第2型ピクチャを前記第3型ピクチャに変換して、符号量がさらに低減された前記第2のビデオデータを生成し、
入力される第3の制御情報に基づいて、前記第1のピクチャグループ毎に、最初と最後の参照元となる第1型ピクチャ又は第2型ピクチャを除き、前記第1型ピクチャ及び第2型ピクチャを前記第3型ピクチャに変換して、符号量の低減率が最大の前記第2のビデオデータを生成することを特徴とするトランスコーダ。 - 前記第1型ピクチャは、過去及び未来の画像とは独立して生成され、前記第2型ピクチャは、過去の画像に基づいて予測して生成され、前記第3型ピクチャは、過去及び未来の画像に基づいて予測して生成されることを特徴とする請求項1記載のトランスコーダ。
- 前記第1及び第2のビデオデータは、MPEGに準拠してそれぞれ符号化され、
前記第1型ピクチャは、フレーム内符号化画像(Iピクチャ)に対応し、前記第2型ピクチャは、フレーム間順方向予測符号化画像(Pピクチャ)に対応し、また、前記第3型ピクチャは、双方向予測符号化画像(Bピクチャ)に対応することを特徴とする請求項1又は2記載のトランスコーダ。 - 請求項1、2又は3記載のトランスコーダと、
該トランスコーダから出力される前記ストリーム・データを記録する記録手段と
を備えてなることを特徴とするデータ記録装置。 - 放送データを受信してテレビジョン受信機に画像信号及び音声信号を出力する受信部と、
請求項1、2又は3記載のトランスコーダと、
該トランスコーダから出力される前記ストリーム・データを記録する記録手段と、
操作者の操作により第1、第2又は第3の設定情報が入力される設定部と、
入力された前記第1、第2又は第3の設定情報に基づいて第1、第2又は第3の変換規則を設定し、設定された前記第1、第2又は第3の変換規則に基づいて、前記第1、第2又は第3の制御情報を生成して前記トランスコーダを制御するシステムコントローラとを備え、
再生時、前記ストリーム・データは、前記記録手段から読み出されて、前記受信部に入力され、該受信部にて、前記第2のビデオデータと前記オーディオデータとに再び分離された後、伸張復号化処理されて、前記テレビジョン受信機に前記画像信号及び前記音声信号として出力される
ことを特徴とする放送データ受信・記録装置。 - 放送データを受信した受信部から入力された第1のビデオデータに対して、該第1のビデオデータを構成する各第1のピクチャグループ毎にそのピクチャ構成を変更して圧縮再符号化処理を施して第2のピクチャグループに変換して第2のビデオデータを生成するトランスコーディング方法であって、
第1、第2又は第3の設定情報を入力する設定情報入力ステップと、
入力された前記第1、第2又は第3の設定情報に基づいて第1、第2又は第3の変換規則を設定する変換規則設定ステップと、
前記第1の変換規則が設定されたときは、前記第1のピクチャグループ毎に、参照元となる第1型ピクチャ又は第2型ピクチャを除き、第1型ピクチャを第2型ピクチャに変換すると共に、前記第2型ピクチャを第3型ピクチャに変換して(第1型ピクチャの情報量>第2型ピクチャの情報量>第3型ピクチャの情報量)、符号量が低減された前記第2のビデオデータを生成し、
前記第2の変換規則が設定されたときは、前記第1のピクチャグループ毎に、参照元となる第1型ピクチャ又は第2型ピクチャを除き、第1型ピクチャを第3型ピクチャに変換すると共に、前記第2型ピクチャを第3型ピクチャに変換して、符号量がさらに低減された前記第2のビデオデータを生成し、
前記第3の変換規則が設定されたときは、前記第1のピクチャグループ毎に、最初と最後の参照元となる第1型ピクチャ又は第2型ピクチャを除き、前記第1型ピクチャ及び第2型ピクチャを前記第3型ピクチャに変換して、符号量の低減率が最大の前記第2のビデオデータを生成する符号化データ生成ステップと
を含むことを特徴とするトランスコーディング方法。 - 前記第1型ピクチャは、過去及び未来の画像とは独立して生成され、前記第2型ピクチャは、過去の画像に基づいて予測して生成され、前記第3型ピクチャは、過去及び未来の画像に基づいて予測して生成されることを特徴とする請求項6記載のトランスコーディング方法。
- 前記第1及び第2のビデオデータは、MPEGに準拠してそれぞれ符号化され、
前記第1型ピクチャは、フレーム内符号化画像(Iピクチャ)に対応し、前記第2型ピクチャは、フレーム間順方向予測符号化画像(Pピクチャ)に対応し、また、前記第3型ピクチャは、双方向予測符号化画像(Bピクチャ)に対応することを特徴とする請求項6又は7記載のトランスコーディング方法。 - 前記設定情報入力ステップにおいて、入力される前記第1、第2又は第3の設定情報は、録画予定時間長又は録画画質の程度を示す情報からなることを特徴とする請求項6記載のトランスコーディング方法。
- 請求項6乃至9の何れか一に記載のトランスコーディング方法を実施して前記第2のビデオデータを生成し、生成した該第2のビデオデータを記録媒体に記録することを特徴とするデータ記録方法。
- 前記符号化データ生成ステップでは、前記記録媒体の容量残量に応じて、符号量の低減率を調節して、前記第2のビデオデータを生成することを特徴とする請求項10記載のデータ記録方法。
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JP2005123829A (ja) | 2005-05-12 |
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