JP5063944B2 - 録画機能付デジタル放送受信機 - Google Patents

Description

この発明は、ＩＰ（Internet Protocol）ネットワークを介して伝送される放送番組のＩＰストリームを受信してハードディスクドライブ（Hard Disk Drive：以下ＨＤＤとする）に記録し再生する録画機能付きデジタル放送受信機に関するものである。

近年デジタル放送対応のＤＶＤ（Digital Versatile Disc）レコーダなどにおいて、ダブル録画といった複数チャンネルを同時に記録する機器が登場している。また、アナログ放送をＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）２方式に従ってエンコードして記録する分野ではＰＣのハイエンド機などで、既に８チャンネル分を１週間まるごと録画することが可能という全チャンネル録画機が登場している。さらに、デジタル放送で全チャンネル録画を行うためのアプローチについては非特許文献１に記載されている。
非特許文献１の９５頁に掲載の図「（ｂ）地上デジタル放送対応の全チャンネル録画機の構成例」を理解しやすいように機能単位で分割構成したものを図１３に示し以下に説明する。

図１３において、電波から放送チャンネルを選択するためのチューナ・モジュール１０１を全チャンネル数分備えている。これらのチューナ・モジュール１０１では、受信したい放送チャンネルの周波数に同調すると共に、受信信号を復調してＭＰＥＧ２トランスポートストリームを出力する。Ｒｅｍｕｘ部１０２では、該トランスポートストリームから保存しなくていい部分を削除すると共に、各データの時間間隔を維持するためタイムスタンプ情報を付加しつつ再度トランスポートストリームの形状に加工する。再形成されたトランスポートストリームは、ＨＤＤ書込バッファ回路１０３により、記録するためのデータ形状に加工された後に、ＤＭＡ（Direct Memory Access）制御部１０４の転送機能により、ＩＤＥ（Integrated Drive Electronics）インタフェース１０５を経て、ＨＤＤ１０６に書き込まれる。逆に読み出す際は、再生データはＨＤＤ１０６からＩＤＥインタフェース１０５を経て、ＤＭＡ制御部１０４の転送機能により、ＨＤＤ読出バッファ１０７に読み出される。タイミング制御回路１０８において、再生データは、記録時に付加したタイムスタンプをベースにして元の時間間隔に復元される。セレクタ１０９では、チューナ・モジュール１０１からのリアルタイムストリームとＨＤＤ１０６からの記録済ストリームを選択し、Ｄｅｍｕｘ部１１０に渡す。Ｄｅｍｕｘ部１１０では、ＭＰＥＧ２トランスポートストリームから、映像や音声などの各メディアを分離し、映像ストリームは映像デコーダ１１１に、また音声ストリームは音声デコーダ１１２に転送する。映像デコーダ１１１では、ＭＰＥＧ２で符号化されたデータを復号して生成した映像を出力する。また音声デコーダ１１２では、ＭＰＥＧ２−ＡＡＣ（Advanced Audio Coding）等で符号化されたデータを復号して生成した音声を出力する。

一方で、デジタル放送番組を電波ではなく、ＩＰネットワークを利用して配信することも現実味を帯びてきている。電波では各チャンネルが異なる周波数を用いて変調されて伝播されるのに対して、ＩＰ放送では、ＩＰマルチキャストアドレスを変え、パケット多重の型で伝播する点が大きく異なる。具体的な違いとしては、電波受信ではチャンネルが増える毎に、チューナ・モジュール数が増えていくのに対して、ＩＰ放送ではＬＡＮインタフェースの数が増えるのではなく、ネットワークとしてのトラフィック量が増えていくことになる。例えば、１つの放送が２０Ｍｂｐｓのストリームとして実現されるならば、２チャンネルまでなら４０Ｍｂｐｓの帯域、８チャンネルなら１６０Ｍｂｐｓの帯域というようなことになる。ストリームのレートは使う符号化方式や符号化レートにより多様であるが、８チャンネル分を全部受信しようとするとＧｉｇａｂｉｔＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）クラスのインタフェースが要求される可能性が高い。

『２０１０年の標準録画機 デジタル放送「全部録り」』 日経エレクトロニクス２００５年１１月７日号（ｎｏ．９１２），９３頁−１０９頁

従来の全チャンネル録画受信機には、下記のような問題点があった。
（１） チャンネル毎、さらには番組毎に仕分けして格納することから、記録データ量の節約や早い再生起動といったことは可能になるものの、仕分けするためのハードウェア量が増加し、コストダウンが困難である。
（２） ＨＤＤへの書込みについても、チャンネル分に分離したデータアクセスとなることから、ＨＤＤアクセス負荷が高くなり、高速なディスクインタフェースを採用する必要が出てくる。
（３） 全チャンネル録画機では、実際に視聴する割合は実時間（例えば１週間）に比べればかなり少ない時間になると想定されることから、全ての録画番組を即起動可能状態で保存することは無駄が多いと考えられる。
（４） 記録データ量の削減の点から、番組関連情報は削除して映像、音声コンテンツのみを記録するようにし、その代わり、番組関連情報は抽出処理済みデータにして管理するようにしている。そうすると（３）と同様に番組ガイドの特定箇所の表示を行う頻度はそれほど高くないと考えられることから、事前処理での無駄が多い。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、ＩＰ放送での全チャンネル録画を簡潔な構成で実現する録画機能付きデジタル放送受信機を得ることを目的とする。

この発明に係る録画機能付きデジタル放送受信機は、ＩＰネットワークを介して伝送される複数チャンネル分のＩＰパケットを時系列に含むＩＰストリームを全て受信するＬＡＮインタフェースと、ＬＡＮインタフェースが受信したＩＰストリームをそのままの状態で順次格納する受信バッファと、受信バッファに格納されたＩＰストリームを一定時間毎に切り出し、当該切り出したデータに切り出し時の時刻情報を付加してファイル化した受信イメージブロックを生成する受信イメージブロック生成部と、ハードディスクドライブと、生成された受信イメージブロックを、クラスタ番号順に従ってハードディスクドライブに記録し、また、指定された番組時間に対応する受信イメージブロックをハードディスクドライブから読み出すハードディスクドライブ書込・読出部と、ハードディスクドライブ書込・読出部が順次読み出した受信イメージブロックから視聴するチャンネルのＩＰパケットを切り出し、当該ＩＰパケットから送信側でタイムスタンプが付加されたトランスポートストリームパケットを取り出すストリーム分離部と、タイムスタンプが付加されたトランスポートストリームパケットについて、当該タイムスタンプに基づいて揺らぎを補正してトランスポートストリームパケットを順次取り出すクロック同期処理部を備え、ＩＰストリームに含まれて送信される番組関連情報を分離して格納する番組情報データベースと、格納された番組関連情報に基づいて過去の番組ガイドを表示し、当該番組ガイドに基づいて視聴番組の選択を行う番組選択部を備え、ハードディスクドライブ書込・読出部は、番組ガイドで所望の過去の番組が選択されると、当該過去の番組の開始時刻より少し前の時刻に記録した受信イメージブロックを探し出し、そこから番組時間分の受信イメージブロックを連続的に読み出すことを特徴とするものである。

この発明によれば、従来の全チャンネル録画機に比べ、チャンネル毎や番組毎に仕分けして格納しないので、仕分けのためのハードウェア量を削減することができると共に、ＨＤＤへの書込み時に、チャンネル分に分離するデータアクセスを行わず済むため高速なディスクインタフェースを用いる必要がないので、ＩＰ放送の全チャンネル録画再生機能を簡潔なハードウェア構成とすることができ、また、全チャンネル録画機の利用実態に則した構成とすることが可能である。

実施の形態１．
図１はＩＰ放送の配信システムの構成を示すブロック図で、８つの放送チャンネルがそれぞれ異なるＩＰマルチキャストにより配信され受信機まで到達する様子を示している。
図において、配信システムは、大きく分けてＩＰ配信センタ１、ＩＰネットワーク５、受信機９から構成されている。放送番組を送り出すＩＰ配信センタ１には、番組送出サーバ２、ＩＰ変換機３、レイヤ２スイッチ４が置かれている。番組送出サーバ２は、担当する放送チャンネルの番組コンテンツを溜めておき、時間スケジュールに従って該当番組をＭＰＥＧ２トランスポートストリーム（Transport Stream：以下ＴＳとする）として送出する手段である。ＩＰ変換機３は、担当するチャンネルのＭＰＥＧ２のＴＳをＩＰマルチキャスト形式のＩＰパケットにエンカプセルして送出する手段である。レイヤ２スイッチ４は、ＬＡＮ（Local Area Network）で使用されるスイッチで、８チャンネル分のＩＰパケットを時系列にマージしてＩＰマルチキャスト用のＩＰストリームを生成する手段である。ＩＰネットワーク５は、ＩＰパケットを中継するための、ＩＰマルチキャスト対応ルータ６、局内終端装置７、宅内終端装置８で構成されている。局内終端装置７は、局舎側に設置され、局舎と宅内とのアクセス系を構成する装置である。宅内終端装置８は、家庭側に置かれ、局内終端装置７と対向で動作する装置である。受信機９は、ＩＰネットワーク５を介して配信された放送を受信するための手段である。

図２はデジタル受信機９が受信するＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームのフォーマット例を示している。このＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームは、プロトコル的にはＩＰパケットの上にＵＤＰ(User Datagram Protocol)パケットが載り、さらにＲＴＰ(Real-time Transport Protocol)パケットが載り、そのペイロード部分にＭＰＥＧ２のＴＳが載るという構成である。一般的には、転送効率の観点からＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームの最大サイズに近い長さで利用することから、１８８バイトのＴＳパケットに４バイトのタイムスタンプを付加したタイムスタンプ付きＴＳ（以降ＴＴＳとする）を７個格納することが多い。

図３はＩＰマルチキャストに利用されるＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームにおける、ＩＰｖ４のＩＰマルチキャストアドレスとＭＡＣ（Media Access Control）宛先アドレスの関係を示すものである。このようにクラスＤで表現されるＩＰマルチキャストアドレスの下位２３ビットをＭＡＣ宛先アドレスの同位置にコピーすることにより、ＭＡＣレベルで、どのＩＰマルチキャストに対応したＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームかといったことが判別できる。

次に、図１の配信システムの動作について説明する。
ＩＰ配信センタ１では、例えば８つの放送チャンネルを配信するために、各チャンネルの番組コンテンツが、予めそれぞれの番組送出サーバ２に格納されている。なお、ここでは図示していないが、生放送中継のようなリアルタイムで他の場所から供給されるケースもある。各番組送出サーバ２では、決められた時刻に従って、番組コンテンツのＭＰＥＧ２のＴＳに４バイトのタイムスタンプを付加し、すなわちＴＴＳにして、対応するＩＰ変換機３へ出力する。各ＩＰ変換機３では、このＴＳＳをＩＰマルチキャスト形式のＩＰパケットに変換する。具体的には、図２で示したように、ＩＰパケットの上に、ＵＤＰ形式、ＲＴＰ形式を構成し、ＲＴＰパケットのペイロード領域に１９２バイトのＴＴＳパケットを複数配置する。さらに、ＩＰヘッダの宛先アドレスの値として、チャンネル毎に割り当てられたＩＰマルチキャストアドレスを書き込む。Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレーム長の限度内としては、７個のＴＴＳパケットが搭載可能である。各ＩＰ変換機３からは、例えばハイビジョン品質の映像の場合は２０Ｍｂｐｓ程度のストリームが送出される。レイヤ２スイッチ４では、入力された８チャンネル分のＩＰパケットを時系列にマージしてＩＰストストリームを生成してＩＰネットワーク５側に送出する。ここでは８ストリーム分で１６０Ｍｂｐｓ程度のレートになることが想定される。

送信されたＩＰストストリームは、ＩＰネットワーク５内にツリー状に複数配置されたマルチキャスト対応ルータ６により拡散しつつ伝播されていく。家庭へのアクセス系ネットワークとしては、ＧＥ−ＰＯＮ（Gigabit Ethernet-Passive Optical Network（Ethernetは登録商標））といった光ファイバーを用いたシステムが用いられ、ＩＰストストリームはマルチキャスト対応ルータ６から局内終端装置７に渡された後、光ファイバーを伝って家庭内に設置された宅内終端装置８に到達する。宅内終端装置８は、ＧｉｇａｂｉｔＥｔｈｅｒｎｅｔ（Ｅｔｈｅｒｎｅｔは登録商標）に対応したインタフェースを備えており、ＩＰストストリームは、そのポートとＬＡＮを介して接続された受信機９に送られる。

図４はこの発明の実施の形態１による録画機能付きデジタル放送受信機の機能構成を示すブロック図で、図において、前述した図１３の構成と同等の機能部には同一符号を付して示してある。この録画機能付きデジタル放送受信機は、以下に説明するように、全チャンネルを同時に記録できる機能を備えたもので、図１の受信機９として適用できるものである。
図４において、ＬＡＮインタフェース２０は、ＩＰネットワークを介して伝送される８チャンネル分のＩＰパケットを時系列に含むＩＰストリームを全て受信する手段で、１０００ＢＡＳＥ−Ｔとか１００ＢＡＳＥ−ＴといったＬＡＮ規格に対応するものである。受信バッファ２１は、メモリ上に構成され、ＬＡＮインタフェースが受信したＩＰストリームをそのままの状態で順次格納する手段である。ＤＭＡ制御部２２は、ＨＤＤ１０６に対する書き込みと読み出し時のデータ転送をＣＰＵ（Central Processing Unit）を介すことなく直接行なう手段で、図１３におけるＤＭＡ制御回路１０４と似ているが、従来のような複数データの同時書き込みがない点で異なる。なお、この発明では、ＤＭＡ制御部２２とＩＤＥインタフェース１０５をＨＤＤ書込・読出部２９として扱うことにする。受信イメージブロック生成部２８は、受信バッファ２１に格納されたＩＰストリームを一定時間毎に切り出し、当該切り出したデータに切り出し時の時刻情報を付加してファイル化した受信イメージブロックを生成する手段である。

ＨＤＤ書込バッファ２３は、ＨＤＤ１０６に書込むための受信イメージブロックをバッファリングする手段で、図１３におけるＨＤＤ書込バッファ１０３と似ているが、データをより速く処理する点で異なる。ＨＤＤ読出バッファ２４は、ＨＤＤ１０６から読み出した受信イメージブロックをバッファリングする手段で、図１３におけるＨＤＤ読出バッファ１０７と似ているが、データをより速く処理する点が異なる。セレクタ２５は、受信バッファ２１からの受信ＩＰストリームとＨＤＤ１０６から読み出された受信イメージブロックのいずれかを選択する手段である。ストリーム分離部２６は、入力される受信イメージブロックから視聴するチャンネルのＩＰパケットを切り出し、そのＩＰパケットからＴＴＳパケットを取り出す手段である。クロック同期処理部２７は、連続して入力されるＴＴＳパケットについて、ＴＴＳのタイムスタンプに基づいて、ＩＰパケット化やＩＰ伝播時にＴＳパケットに生じた揺らぎを補正し、ＴＳパケットを順次取り出す手段である。Ｄｍｕｘ部１１０は、補正されたＴＳパケットから映像、音声、セクションデータ（番組属性情報）のパケットを分離し、映像、音声のストリームを生成する手段である。映像デコーダ１１１は、Ｄｅｍｕｘ１１０により分離生成された映像のストリームを復号し、映像信号を得る手段である。また、音声デコーダ１１２は、分離生成された音声のストリームを復号し、音声信号を得る手段である。セクションデータバッファ４８は、分離された番組属性情報のパケットに含まれているセクションデータを一時格納する手段である。番組関連情報データベース４９は、セクションデータバッファ４８に一時格納されたセクションデータから番組関連情報をソフトウェアにより取得しして蓄積する手段である。なお、Ｄｅｍｕｘ１１０、映像デコーダ１１１、音声デコーダ１１２、セクションデータバッファ４８、番組関連情報データベース４９、番組選択部３１の機能は従来用いているものと同様である。

図５は、図４の機能構成を、実際の回路レベルにブレークダウンした構成を示すブロック図である。図５において、図４と異なる符号で示された構成部分は、１Ｇｂｐｓまでの性能を有するＧｉｇａｂｉｔＥｔｈｅｒｎｅｔコントローラ４０（Ｅｔｈｅｒｎｅｔは登録商標）、ソフトウェアを実行するためのＣＰＵ４１、ＣＰＵ４１が動作するために必要なメモリコントローラやＤＭＡコントローラ機能を含んだ周辺ＬＳＩ４２、ＲＡＭ４３、ＨＤＤインタフェース部４４、ストリーム処理部４５、クロック同期部４６、ＲＡＭ４７、システムバスとしてのＰＣＩバス３９である。

次に、録画機能付きデジタル放送受信機の動作について、図４の構成を主にし、図５を引用する形で説明する。まず、ＩＰマルチキャストを受信して記録する動作を説明する。
ＬＡＮインタフェース２０では、ＩＰネットワーク５（図１）内を伝播して到来した８チャンネル分の全てのＩＰパケットを時系列に含んだＩＰストリームを受信し、受信したＩＰストリームをそのまま順次受信バッファ２１に格納する。この動作を図５でみると、ＬＡＮインタフェース２０はＧｉｇａｂｉｔＥｔｈｅｒｎｅｔコントローラ４０（Ｅｔｈｅｒｎｅｔは登録商標）に相当する。ＧｉｇａｂｉｔＥｔｈｅｒｎｅｔコントローラ４０（Ｅｔｈｅｒｎｅｔは登録商標）では、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）のＭＡＣアドレスフィルタとして、８個分のＩＰマルチキャストに対応したＭＡＣ宛先アドレスを予め登録しておく。なお、ＩＰネットワーク５を伝播するＩＰストリームは、その過程で、ＩＰパケットの順序の入替や間隔のばらつきなどの擾乱を受けている可能性もある。ＧｉｇａｂｉｔＥｔｈｅｒｎｅｔコントローラ４０（Ｅｔｈｅｒｎｅｔは登録商標）では、登録したＩＰマルチキャストに合致したＩＰストリームに対してＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）としての受信処理を行うことで８個のＩＰマルチキャストを受信する。ＧｉｇａｂｉｔＥｔｈｅｒｎｅｔコントローラ４０（Ｅｔｈｅｒｎｅｔは登録商標）は、内蔵するＤＭＡ機能により転送制御を行い、受信したＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームを逐次受信バッファ２１を構成するＲＡＭ４３に格納する。

受信バッファ２１では、８チャンネル分のＩＰストリームが混在したままのデータ状態を保持する。図５でみると、ＣＰＵ４１は、ＧｉｇａｂｉｔＥｔｈｅｒｎｅｔコントローラ４０（Ｅｔｈｅｒｎｅｔは登録商標）の制御を司っており、ＲＡＭ４３に格納されたフレームデータを管理している。その管理方法の具体例を図６に示す。受信状態はＧｉｇａｂｉｔＥｔｈｅｒｎｅｔコントローラ４０（Ｅｔｈｅｒｎｅｔは登録商標）が規定している受信ディスクリプチェーン６０により管理されており、１つのデータブロック６１が、１つのＥｔｈｅｎｅｔフレームの状態、例えばＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームが格納されている受信バッファ上の先頭アドレス、フレームのサイズ、正常に受信できたか、エラーがあったかの状態といった要素を保持する。ＧｉｇａｂｉｔＥｔｈｅｒｎｅｔコントローラ４０（Ｅｔｈｅｒｎｅｔは登録商標）が受信毎にデータブロック６１を追加していく一方で、その後の処理を終えたフレームに対するデータブロック６１をＣＰＵ４１側がはずしていくといったやりとりにより継続的な動作が行われる。

受信イメージブロック生成部２８では、以上のように８チャンネル分のＩＰパケットが混在したままのデータ状態を保持した受信バッファ２１から、格納されたＩＰストリームを一定時間毎に切り出し、切り出したデータに、切り出し時の時刻情報を付加した受信イメージブロックを生成する。この動作は、図５でみた場合、ＣＰＵ４１で実行される。この受信イメージブロックの生成方法を図７に示す。ＣＰＵ４１は、ある程度受信バッファ２１が充足されたことを認識すると、受信バッファ２１に溜まったデータを一定時間間隔、例えば１秒間隔で切り出す。切り出したデータに切り出した時の時刻情報７０を付加したものを受信イメージブロック７１とし、１つのファイルとして扱えるようにする。生成された受信イメージブロックは、複数のＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームからなり、ＲＡＭ４３の一領域が割り当てられたＨＤＤ書込バッファ２３に一時格納される。なお、この受信イメージブロックとしては、一定時間毎に切り出す代わりに、一定サイズ毎に切り出したものに、時刻情報を付加したものとしてもよい。

ＤＭＡ制御部２２とＩＤＥインタフェース１０５からなるＨＤＤ書込・読出部２９では、ＨＤＤ書込バッファ２３に一旦格納された受信イメージブロックをＨＤＤ１０６の第１のパーティションに格納エリア管理番号順に順次記録する。図５で見た場合、ＣＰＵ４１からの転送指示に従って周辺ＬＳＩ（ＤＭＡコントローラ）４２により、ＲＡＭ４３のＨＤＤ書込バッファ領域にある受信イメージブロックを、ＨＤＤインタフェース部４４を介して転送してＨＤＤ１０６に記録する。なお、例えば１週間で記録領域が一杯になった時には、時間的に古いものから消して、上書きしていく。
ＨＤＤ１０６には一般的なＨＤＤを用いるが、その記録構造について図８により説明する。ＨＤＤの最小管理単位はセクタ８０と呼ばれる５１２バイトの領域からなる。さらに、データの入出力の効率化のための格納エリアとしては、複数のセクタ８０で構成したクラスタ８１を導入し、ファイルとしての扱いはクラスタ単位にすることが一般的である。
ＨＤＤ書込・読出部２９による受信イメージブロックの記録方法について図９に示す。ここでは、受信イメージブロックが一定時間単位の場合（１）と一定サイズ単位の場合（２）の例を示している。一定時間単位の場合は、時刻情報７０は一定間隔毎の値となるが、サイズについてはばらばらとなる。そのため、クラスタサイズ境界に足りない部分ができたときはＰＡＤＤＩＮＧがなされる。一方、一定サイズ単位の場合は、時刻情報７０はとびとびの値となるが、クラスタサイズ境界とは一致する。これらの違いは、格納効率とデータサーチ時間とのトレードオフとして現れる。現実的には、ＩＰマルチキャストによる放送はＣＢＲ（Constant Bit Rate）と呼ばれる一定レートでの配信となるケースが多いことから、どちらの方法でもあまり違いがなくなる。

図１０はＨＤＤの格納エリア管理テーブル９０の一例を示すもので、受信イメージブロックの時刻情報とその格納位置を表すクラスタ番号（格納エリア管理番号）の対応付けを構成している。前述したように、時刻情報７０はクラスタの先頭位置に書かれることから、連続的にサーチすることで時系列的にフレームをトレースすることは可能であるが、全チャンネル受信機が放送番組を扱うという特性面から、もうすこし大きい単位でのインデックステーブルにすれば、番組時間と番組データの対応をいち早く行うことが可能となる。この例では、小さな番組としては編成上５分程度のものが多いことから５分単位でのクラスタ位置をインデックするようにしている。
格納する際に、領域が一杯になっていた場合は、クラスタ番号の順に上書きする形で書込みを実施する。これにより、ファイルシステムを導入して領域の管理を行い、空いた領域を探してからそこに上書きするといった、ＨＤＤ管理のオーバヘッドがなくなる。

次に、番組視聴に関する動作を説明する。
セレクタ２５は、番組選択部３１によるユーザ設定に従って、視聴するデータを、現在受信中の番組にするか、あるいはＨＤＤ１０６に記録した過去の番組の再生にするか切り替えるもので、現在の番組を視聴するときは経路３０のデータを選択し、過去の番組を視聴するときは経路３１のデータを選択する。図５でみた場合は、ユーザの設定入力に従ってＣＰＵ４１が、ＨＤＤ１０６に書き込まれた記録データの再生か、ＲＡＭ４３の受信データを出力させるかの制御となる。
現在受信中の番組を視聴する場合には、受信イメージブロック生成部２８では、受信バッファ（ＲＡＭ４３）２１から読み出した８チャンネルからなるＩＰストリームをブロック化せずにそのままセレクタ２５を介してストリーム分離部２６に与える。この動作は、図５でみた場合は、ソフトウェアに基づいてＣＰＵ４１で実行される。
ストリーム分離部２６では、入力されたＩＰストリームに対して、ＲＴＰヘッダ情報に基づいてＲＴＰパケットの順序入れ替えなどを行った後、番組選択部３１で設定された視聴するチャンネルのＩＰパケットを切り出す。この場合、各チャンネルのＩＰパケットはそれぞれ別々のＩＰマルチキャストアドレスを持つことから、該当するＩＰマルチキャストアドレスのみをトレースすることで、１チャンネル分のＩＰパケットを抽出できる。そして、１チャンネル分のＩＰパケットの中からＲＴＰプロトコルでエンカプセルされたＴＴＳパケットを抜き出す。ストリーム分離部２６の動作は、図５でみた場合は、ストリーム処理部４５で実行される。

クロック同期処理部２７では、ＴＴＳのタイムスタンプに基づいて、ＩＰパケット化やネットワーク伝播時にＴＳパケットに生じたゆらぎを補正して、元のＴＳパケットの時間間隔になるように制御し、さらにタイムスタンプをはずしてＴＳパケットを取り出す。これを図５でみた場合は、クロック同期部４６において、まずＲＡＭ４７で構成されたＦＩＦＯ（First-In First-Out）形式のバッファにＴＴＳパケットを格納し、送り側のクロック周波数に従属する自身のカウンタ値とタイムスタンプ値を比較し、一致したときに送り出す。その際に、ＴＴＳのタイムスタンプをはずしてＴＳパケットに戻す。

Ｄｅｍｕｘ部１１０以降の処理は従来と同じであるが、Ｄｅｍｕｘ部１１０では、クロック同期処理部２７から入力されたＴＳパケットから、パケットＩＤにより映像、音声、セクションデータのパケットを分離する。映像、音声のＴＳパケットは、それぞれのデータを繋げたストリーム（Elementary Stream）に生成され、映像のストリームは映像デコーダ１１１へ、音声のストリームは音声デコーダ１１２へ出力される。また、Ｄｅｍｕｘ１１０で分離されたセクションデータはセクションデータバッファ４８に一時格納される。
映像デコーダ１１１では、ＭＰＥＧ２で符号化された映像データを復号して映像信号を出力する。また、音声デコーダ１１２では、ＭＰＥＧ２−ＡＡＣなどで符号化された音声データを復号して音声信号を出力する。
セクションデータバッファ４８に格納されたセクションデータは、ソフトウェア処理により番組関連情報を取得して番組関連情報データベース４９に蓄積され、番組選択部３１で提示する番組ガイドに用いられる。

一方、記録した過去の番組を視聴する場合には、ユーザは番組選択部３１を用いて、番組関連情報データベース４９の番組関連情報に基づいた番組ガイドの中から視聴番組を選択する。なお、この部分については、実施の形態２で詳述する。ＨＤＤ書込・読出部２９では、番組選択部３１から指定された番組時間に対応する受信イメージブロックを、ＨＤＤ１０６の記録データの中から読み出してＨＤＤ読出バッファ２４に一時格納する。図５でみた場合、ＣＰＵ４１からの番組時間の指示に従って周辺ＬＳＩ（ＤＭＡコントローラ）４２が読み出しを行い、ＲＡＭ４３の他領域が割り当てられたＨＤＤ読出バッファ２４への格納を行う。
ＨＤＤ読出バッファ２４から読み出された受信イメージブロックは、セレクタ２５を経てストリーム分離部２６に転送され、以降、上述した現在受信中の番組の場合と同じ処理過程を経て、映像、音声に再生される。

以上のように、この実施の形態１によれば、ＩＰネットワークを介して伝送される複数チャンネルのＩＰパケットの時系列からなるＩＰストリームの全てを受信し、受信したＩＰストリームを一定時間毎に切り出し、当該切り出したデータに切り出し時の時刻情報を付加してファイル化した受信イメージブロックを生成し、生成した受信イメージブロックを格納エリア管理番号順に従ってＨＤＤに記録し、再生時には、指定された番組時間に対応する受信イメージブロックをＨＤＤから読み出し、当該順次読み出した受信イメージブロックから視聴するチャンネルのＩＰパケットを切り出し、ＩＰパケットからＴＴＳパケット、ＴＴＳパケットのタイムスタンプで補正したＴＳパケットの順に取り出すようにしている。したがって、従来の全チャンネル録画機に比べ、チャンネル毎や番組毎に仕分けして格納しないので、仕分けのためのハードウェア量を削減することができる。また、ＨＤＤへの書込み時に、チャンネル分に分離するデータアクセスを行わず済むことから、高速なディスクインタフェースを用いなくてもよい。また、全ての録画番組を即起動可能状態で保存するようにしていないが、実際の視聴態様に十分耐えうるものとなっている。さらに、番組関連情報は事前処理データにしていないが、番組ガイドの利用の実状に照らして問題はない。

実施の形態２．
図１１はこの発明の実施の形態２に係る過去の記録番組を再生する流れを示す説明図である。
全チャンネル録画機において、過去の番組を視聴する際には、過去の番組ガイドを提示して、そこから所望の番組を選択することが便利である。現在の日付が２００６年３月７日とし、図１１に示すように、番組選択部３１の画面に２日前の２００６年３月５日の番組カイドが提示させたとする。ここで、ユーザがＡＭ８：００−９：００にチャンネル２で放送された番組Ａを選択したとする。ＨＤＤ書込・読出部２９は、番組Ａの開始時刻と格納エリア管理テーブル９０のエントリを比較する。この例では、クラスタ番号＃４８０からこの番組のデータが始まることを認識し、ＨＤＤ１０６からの読み出しを起動する。ここで受信イメージブロックが１秒単位で構成されているとすると、ＨＤＤ書込・読出部（図５の場合のＣＰＵ４１で実行される制御ソフトウェアが受け持つ）２９は、番組の頭が欠けないように、１秒前の２００６／３／５ ７：５９：５９の時刻情報を持つ受信イメージブロックをＨＤＤ１０６から探し出し、そこから番組時間分（この例では１時間分）の受信イメージブロックを連続的に読み出し、ストリーム分離部２６に送る。ストリーム分離部２６では、順次送られてきた受信イメージブロックからチャンネル２に割り当てられているＩＰマルチキャストアドレスを持つＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームを宛先ＭＡＣアドレスから判断して抽出する。その後は、実施の形態１で説明したと同じ処理過程を経て、映像、音声の再生を実現する。

実施の形態３．
上記実施の形態１で説明したように、この録画機能付きデジタル放送受信機では８チャンネル分のＩＰストリームの全てを記録するが、規定の期間（例えば１週間）が過ぎれば見ていようが見ていまいが、古いものから順番に記録データは削除されるようになっている。しかしながら、ユーザとしては、永続的に残したい番組もあるわけである。そのため、この実施の形態３では、８チャンネル分全てを記録する格納エリアとは異なるエリアを設け、永続的な保管を行うようにする。異なる格納エリアの具体例としては、ＨＤＤ１０６に複数のパーティションを区切り、永続的保管対象番組を第２のパーティション上に番組単位のファイルとして構成するようにすればよい。また、ＨＤＤ１０６とは異なるＨＤＤを設けるようにしてもよい。記録のタイミングとしては、過去の番組を視聴しながら、同時に記録する方法、あるいは視聴はせずにバックグランドで該当番組を抽出して記録する方法が考えられる。なお、番組毎の格納方法については、既に製品などもあるので、この発明では特に言及するものではない。

実施の形態４．
番組ガイドを作るためには番組関連情報の収集が必要となる。従来は図４に示すように実際に流れるＴＳに含まれているセクションデータ形式での番組関連情報をＤｅｍｕｘ１１０により分離し、セクションデータバッファ４８を介してソフトウェアで取得し、中身を解析して番組関連情報データベース４９として蓄積する方法が採られている。
ところで、番組関連情報は８日先の情報まで含んでいる。すなわち、一日前に受信し記録したＩＰストリームには、既に本日分の番組情報も含まれていることになる。そこで、この実施の形態４では、ＨＤＤ１０６に記録されている受信イメージブロックから番組関連情報を抽出し、これをソフトウェア処理により解析して当該番組関連情報に含まれる未来番組の情報に基づいて番組ガイドを生成する手段を設けるようにする。この番組ガイド生成の流れを図１２に例示する。ＨＤＤ１０６をスキャンしてＨＤＤインタフェース部４４で受信イメージブロックに含まれるチャンネル毎のＴＳを取得する。次に、ソフトウェアＤｅｍｕｘ処理により、チャンネル毎のＴＳをスキャンしてセクションデータを取得し、さらにセクションデータをスキャンして、番組関連情報を抽出して番組関連情報データベース４９１に格納する。この処理を夜間のようなユーザが使用していない時間帯において行う。次に、番組ガイドを提示する場合は、格納された番組関連情報の中から現在の日にちを含む未来番組の情報を抜き出して番組ガイドを生成する。
以上の番組ガイド生成手段を適用することにより、ハードウェア的なＤＥＭＵＸリソースを増やすことなく、全てのチャンネルの番組関連情報を効率的に抽出し蓄積することが可能となる。

実施の形態５．
過去の記録番組を視聴する際、通常速度ではなく、早送りや早戻しで画像を見るための、コマ送り再生、コマ戻し再生といった特殊再生は重要である。従来の特殊再生は、ＴＳレベルでタイムスタンプを付与しておき、再生時にタイムスタンプを参照することで実現してきた。
上述したように、この発明では、受信したＩＰストリームを一定時間毎または一定サイズ毎に切り出し、切り出したデータに切り出し時の時刻情報を付加して受信イメージブロックを順次生成し記録するようにしている。したがって、ＴＳに分離する前に、受信イメージブロックに付加された時刻情報に基づいてジャンプ先を判定できることが分かる。そこで、実施の形態５では、ＨＤＤ読出バッファ２４に対して特殊再生手段なるものを設ける。この特殊再生手段では、コマ送り再生またはコマ戻し再生を行う際に、ＨＤＤ１０６から読み出した受信イメージブロックに付加された時刻情報を参照しながら、設定した時間間隔で受信イメージブロック上をスキップし、スキップ先の受信イメージブロックを抽出してストリーム分離部２６に出力するように動作する。例えば、３秒毎のコマ送り再生のような場合は、現受信イメージブロックの時刻情報から３秒先の受信イメージブロックにスキップし、到達先の受信イメージブロックを取り出してストリーム分離部２６に出力する。ストリーム分離部２６では、入力された受信イメージブロック中の希望のチャンネルのＩＰストリームからＴＳを生成し、映像を再生するために出力する。
以上の特殊再生手段を設けることにより、わざわざ別の作業ファイルを生成する必要などがなく、特殊再生を簡易に実現することが可能となる。

ＩＰ放送の配信システムの構成を示すブロック図である。 デジタル受信機が受信するＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームのフォーマット例を示す説明図である。 Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームにおけるＩＰマルチキャストアドレスとＭＡＣ宛先アドレスの関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態１による録画機能付きデジタル放送受信機の機能構成を示すブロック図である。 図４の録画機能付きデジタル放送受信機の機能構成を、実際の回路レベルの構成で示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る受信バッファにおけるフレームデータの管理方法を示す説明図である。 この発明の実施の形態１に係る受信イメージブロックの方法を示す説明図である。 ＨＤＤの記録構造を示す説明図である。 この発明の実施の形態１に係る受信イメージブロックの構成方法を示す説明図である。 この発明の実施の形態１に係るＨＤＤの格納エリア管理テーブルの一例を示す説明図である。 この発明の実施の形態２に係る過去の記録番組を再生する流れを示す説明図である。 この発明の実施の形態４に係る全てのチャンネルの番組関連情報を取得する流れを示す説明図である。 従来の地上デジタル放送対応の全チャンネル録画機の機能構成を示すブロック図である。

符号の説明

２０ ＬＡＮインタフェース、２１ 受信バッファ、２２ ＤＭＡ制御部、２３ ＨＤＤ書込バッファ、２４ ＨＤＤ読出バッファ、２５ セレクタ、２６ ストリーム分離部、２７ クロック同期処理部、２８ 受信イメージブロック生成部、２９ ＨＤＤ書込・読出部、３９ ＰＣＩバス、４０ ＧｉｇａｂｉｔＥｔｈｅｒｎｅｔコントローラ（Ｅｔｈｅｒｎｅｔは登録商標）、４１ ソフトウェアを実行するためのＣＰＵ、４２ 周辺ＬＳＩ、４３，４７ ＲＡＭ、４４ ＨＤＤインタフェース部、４５ ストリーム処理部、４６ クロック同期部、４８ セクションデータバッファ、４９，４９１ 番組関連情報データベース、１０６ ＨＤＤ、１１０ Ｄｅｍｕｘ部、１１１ 映像デコーダ、１１２ 音声デコーダ。

Claims (7)

1. ＩＰネットワークを介して伝送される複数チャンネル分のＩＰパケットを時系列に含むＩＰストリームを全て受信するＬＡＮインタフェースと、
   前記ＬＡＮインタフェースが受信したＩＰストリームをそのままの状態で順次格納する受信バッファと、
   前記受信バッファに格納されたＩＰストリームを一定時間毎に切り出し、当該切り出したデータに切り出し時の時刻情報を付加してファイル化した受信イメージブロックを生成する受信イメージブロック生成部と、
   ハードディスクドライブと、
   前記生成された受信イメージブロックを、クラスタ番号順に従って前記ハードディスクドライブに記録し、また、指定された番組時間に対応する受信イメージブロックを前記ハードディスクドライブから読み出すハードディスクドライブ書込・読出部と、
   前記ハードディスクドライブ書込・読出部が順次読み出した受信イメージブロックから視聴するチャンネルのＩＰパケットを切り出し、当該ＩＰパケットから送信側でタイムスタンプが付加されたトランスポートストリームパケットを取り出すストリーム分離部と、
   前記タイムスタンプが付加されたトランスポートストリームパケットについて、当該タイムスタンプに基づいて揺らぎを補正してトランスポートストリームパケットを順次取り出すクロック同期処理部を備え、
   前記ＩＰストリームに含まれて送信される番組関連情報を分離して格納する番組情報データベースと、
   格納された番組関連情報に基づいて過去の番組ガイドを表示し、当該番組ガイドに基づいて視聴番組の選択を行う番組選択部を備え、
   前記ハードディスクドライブ書込・読出部は、番組ガイドで所望の過去の番組が選択されると、当該過去の番組の開始時刻より少し前の時刻に記録した受信イメージブロックを探し出し、そこから番組時間分の受信イメージブロックを連続的に読み出すことを特徴とする録画機能付きデジタル放送受信機。
2. 受信イメージブロック生成部は、ＩＰストリームを一定時間毎に切り出す代わりに、ＩＰストリームを一定サイズ毎に切り出すことにより受信イメージブロックを生成することを特徴とする請求項１記載の録画機能付きデジタル放送受信機。
3. ハードディスクドライブは、記録する受信イメージブロックが一杯になった場合には、クラスタ番号順に上書きすることを特徴とする請求項１記載または請求項２記載の録画機能付きデジタル放送受信機。
4. 受信イメージブロック生成部は、現在受信中の番組を視聴する場合には、受信バッファから読み出したＩＰストリームをブロック化せずにそのままストリーム分離部に与え、
   ストリーム分離部は、前記受信イメージブロック生成部から入力されたＩＰストリームから現在受信中の視聴するチャンネルのＩＰパケットを切り出し、当該ＩＰパケットから送信側でタイムスタンプが付加されたトランスポートストリームパケットを取り出すことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の録画機能付きデジタル放送受信機。
5. 受信した複数チャンネルの全てのＩＰストリームに係る受信イメージブロックを記録する同一のハードディスクドライブまたは別に設けたハードディスクドライブに第２のパーティションを構成し、読み出した前記受信イメージブロックの中から分離した特定の番組のデータを、前記第２のパーティション上に番組単位のファイルとして記録するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の録画機能付きデジタル放送受信機。
6. ハードディスクドライブに記録した受信イメージブロックから、番組関連情報に相当する部分を抽出して解析し、当該番組関連情報に含まれる未来番組の情報に基づいて番組ガイドを生成する手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の録画機能付きデジタル放送受信機。
7. ハードディスクドライブから読み出した受信イメージブロックに付加された時間情報を参照しながら設定した時間間隔で受信イメージブロック上をスキップし、スキップ先の受信イメージブロックを抽出してストリーム分離部に出力する特殊再生手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の録画機能付きデジタル放送受信機。

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