JP5748940B2 - 放送装置および放送受信装置 - Google Patents

Description

本発明は、多チャンネルデジタル放送を送信する放送装置、およびその放送を受信する放送受信装置に関する。

携帯端末向けの放送サービスとしてＭｅｄｉａＦＬＯ（登録商標）が知られている。ＭｅｄｉａＦＬＯとは、携帯端末向け多チャンネルデジタル放送サービスであり、移動体環境に適した技術によって、映像や音楽を配信するものである。ＭｅｄｉａＦＬＯのエアインターフェースはＦＬＯ（Forward Link Only）と呼ばれ、ＦＬＯの物理層には直交周波数分割多重（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：ＯＦＤＭ）が採用される（非特許文献１参照）。

例えば、現在商用サービスを行っているアメリカのＭｅｄｉａＦＬＯの仕様を説明する。図１２は、ＦＬＯのインタレース構成を示す図である。ＦＬＯは６ＭＨｚの帯域幅を使用し、サブキャリアの本数は４０９６本である。この４０９６本のサブキャリアのうち、実際に使用するサブキャリアは、ガードサブキャリア９６本を除いた４０００本である。ＭｅｄｉａＦＬＯは、４０００本のサブキャリアを、８つのインタレースと呼ばれるグループに分割する。各インタレースは、４０００本のサブキャリアから８本おきに選択した５００本のサブキャリアから構成される。１つのインタレースはパイロットシンボルとして使用されるため、残りの７つのインタレースがデータ送信に使用される。ＭｅｄｉａＦＬＯでは、１つのインタレースを最小の単位として、周波数帯域に対するサービス（映像、音声、字幕など）の割り当てが行われる。

図１３は、インタレースに対するサービスの割り当て例を示す図である。縦軸のインタレースは周波数軸における分割を表し、横軸は時間軸の分割を表している。ＭｅｄｉａＦＬＯの各サービスは、ＭＬＣ（Multicast Logical Channel）と呼ばれる論理チャンネル上で運ばれる。ＭＬＣは、１つ以上のインタレースと、１つ以上のＯＦＤＭシンボルとから構成される。図１３の太線で囲まれた範囲はそれぞれ異なるＭＬＣを表すものであり、各ＭＬＣには、映像、音声および字幕などのデータが格納される。例えば１つの映像と１つの音声とからなるサービス（番組）は、２つのＭＬＣから構成される。また、例えば図１３の斜線で示すＭＬＣのみで構成されるサービスを視聴するには、当該ＭＬＣを構成するインタレースおよびＯＦＤＭシンボルのみをデコードすれば良い。このように、ＭｅｄｉａＦＬＯでは、時間領域、周波数領域を細かく分割したサービスの割り当てが行われており、必要なＭＬＣのみを選択的にデコードする（間欠受信する）ことによって、受信装置の省電力化を図ることができる。なお、ＭｅｄｉａＦＬＯでは、１つのチューナでＭｅｄｉａＦＬＯデータ送信用のインタレースおよびＯＦＤＭシンボルにおいて配置された全てのＭＬＣを受信することができるため、さらに数多くのＭＬＣを同時にデコードし、複数のサービスを同時に視聴することも可能である。

また、ＭｅｄｉａＦＬＯでは図１４に示すようなスーパーフレーム（Super Frame）と呼ばれるデータ伝送単位によりデータの伝送を行う。１スーパーフレームの時間幅は約１秒でその中に１２００個のＯＦＤＭシンボルを含む。また、スーパーフレームは、ＴＤＭパイロット１チャンネル、ＴＤＭパイロット２チャンネル（以下、パイロットチャンネルという）および複数のデータフレーム等からなる。複数のデータフレームには、映像データとしてＩフレームまたはＰフレームが配置されている。ここで、スーパーフレーム内の先頭データフレームには、必ずＩフレームが配置されているわけではない。映像データのデコードは、Ｉフレームから始まる。

ＭｅｄｉａＦＬＯにおける選局フローは、以下のとおりである。まず、ユーザにより選局指示がされた後に、パイロットチャンネルの補足が行われる。次に、その補足したパイロットチャンネルに基づきスーパーフレームの補足が行われる。補足されたスーパーフレーム内に複数あるデータフレームを、先頭データフレームから検出し、データフレーム内にＩフレームが配置されていた場合、Ｉフレームのデコードを行い、デコードデータに基づき選局されたサービスを表示する。

なお、特許文献１には、デジタル放送の受信がユーザに選択されていない場合に、受信チャンネルごとの映像信号を映像信号メモリに少なくとも１フレーム格納し、デジタル放送番組の受信がユーザに選択された場合に、前記映像信号メモリに格納された映像信号を読み出してユーザに選択させる受信装置制御に関する技術が開示されている。

特開２００４−１２８９４２号公報

日経エレクトロニクス、２００７年１２月１７日号、ｐ．１５０〜１６１、デジタル・テレビ・セミナー、第１回 ＭｅｄｉａＦＬＯ、「ワンセグと共存可能な移動体向け放送 ６ＭＨｚ幅に２０チャンネル強を収容」

上述したＭｅｄｉａＦＬＯは、選局に時間が掛かるという問題を抱えており、選局には約１．５秒の時間を要する。この問題は、スーパーフレームの単位時間幅が約１秒であるため、ユーザによる選局指示後の、パイロットチャンネルの補足に時間が掛かる場合があること、および、スーパーフレーム内に複数あるデータフレームにおける、先頭データフレームに必ずＩフレームのデータが配置されているわけではなく、Ｉフレームを検出するまでに時間が掛かる場合があること、に起因している。
また、特許文献１に開示された技術では、ユーザに選択されていないチャンネルごとの映像信号を映像信号メモリに少なくとも１フレーム格納する際に、Ｉフレームが受信できるまで受信しなければならないので、消費電力が大きくなる。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、極力少ない消費電力で、選局時間が短縮可能な放送受信装置を実現するための、放送装置および放送受信装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る放送装置は、各サービスに含まれる映像データのＩフレームの画像における一部分の画像を抜き出し、該一部分の画像のデータから第１のストリームデータを生成し、前記映像データのうち前記一部分の画像のデータを除くデータから第２のストリームデータを生成するように制御する制御部と、前記第１のストリームデータと、前記第２のストリームデータとを送信する送信部と、を備えたこと特徴とする。
また、前記一部分の画像は、前記Ｉフレームの画像における特徴となる部分を含むことが好ましい。
また、前記特徴となる部分は、人物及び／又は文字であることが好ましい。

また、本発明に係る放送受信装置は、各サービスに含まれる映像データのＩフレームの画像から抜き出された一部分の画像のデータから生成された第１のストリームデータと、前記映像データのうち前記一部分の画像のデータを除くデータから生成された第２のストリームデータとを受信する受信部と、前記第１のストリームデータおよび前記第２のストリームデータに基づき、映像データを表示する表示部と、前記第１のストリームデータの受信を開始し、該受信が開始された後にサービスの選局が行われた場合、前記受信された第１のストリームデータの映像データを前記表示部に表示する制御部と、を備えることを特徴とする。

また、前記制御部は、前記第１のストリームデータを受信して、前記各サービスの映像一覧を前記表示部に表示するように制御することが好ましい。

本発明による放送装置および放送受信装置によれば、放送装置が各サービスに含まれる映像データからＩフレームデータを分離し、該分離したＩフレームデータ毎に該Ｉフレームデータの一部分を抽出し、該抽出したデータにより第１のストリームデータを生成するとともに、前記サービスに含まれる映像データのうち前記分離したＩフレームデータと前記分離したＩフレームデータのうち前記抽出したデータを除くデータとから第２のストリームデータを生成し、前記第１のストリームデータと前記第２のストリームデータに基づくブロードキャスト信号を送信し、放送受信装置が前記ブロードキャスト信号のうち、前記第１のストリームデータの受信を開始し、該受信が開始された後にサービスが選局された場合、前記第１のストリームデータの映像データを表示部に表示するため、選局を行った際に、映像データが表示されるまでの待ち時間を短くすることができる。また、放送受信装置は、選局時間を短縮するために、第１のストリームデータのみを予め受信しておけばよいので、極力少ない消費電力で選局時間を短縮することができる。

本発明の放送装置および放送受信装置を示す図である。 放送装置の構成例を示す図である。 放送受信装置の構成例を示す図である。 放送装置の送信処理のフローチャートである。 放送受信装置の選局時の受信処理のフローチャートである。 放送受信装置のサービス視聴処理のフローチャートである。 放送受信装置のサービス内容一覧の再生処理のフローチャートである。 放送装置のデータ生成を示す図である。 メインＭＬＣとサブＭＬＣのデータ構造を示す図である。 放送受信装置のメインストリーム、サブストリームの処理を示す図である。 放送受信装置のサービス視聴時の処理を示す図である。 ＦＬＯのインタレース構成を示す図である。 インタレースに対するサービスの割り当て例を示す図である。 ＭｅｄｉａＦＬＯのフレーム構成を示す図である。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の放送装置および放送受信装置を示す図である。放送受信装置１０２は、放送装置１０１から送信されるブロードキャスト信号を受信し、各種データをデコードし、出力する。

図２は、図１に示す放送装置の構成例を示す図である。放送装置１０１は、データ入力部２０１と、Ｉフレーム形成部２０２と、ストリーム生成部２０３と、多重化処理部２０４と、変調部２０５と、送信部２０６により構成されている。

データ入力部２０１は、各サービスの映像データや音声データ等を入力する。Ｉフレーム形成部２０２は、各サービスの映像データからＩフレームを取り出し、Ｉフレームの画像の特徴領域を抽出し、さらに特徴領域を抽出した画像データの一部の画素を間引く、もしくは高周波成分をカットするなどの情報量削減を行ったデータを抽出し（第１のストリームデータ）、情報量削減を行ったデータを圧縮することにより非可逆圧縮したデータを生成する。
ストリーム生成部２０３は、Ｉフレーム形成部２０２で生成された各サービスの圧縮されたＩフレームデータを結合してサブストリームを生成し、Ｉフレーム形成部２０２によるＩフレームの非可逆圧縮によって欠落した情報を補う補完データ、特徴部分以外のデータ、サブストリームに入れなかったＰフレーム等の残りの映像データ（第２のストリームデータ）を各サービスのメインストリームとして生成する。なお、ストリーム生成部２０３は、Ｉフレームデータを、特徴領域外データ、補完データ、圧縮データに分割してメインストリーム、サブストリームに格納するが、それぞれのデータがどのフレームに対応するかを識別するために、特徴領域外データ、補完データ、圧縮データにフレーム識別番号を付加する。
多重化処理部２０４は、ストリーム生成部２０３で生成されたサブストリームとメインストリームとを多重化する。変調部２０５は、多重化処理部２０４で多重化されたストリームをＯＦＤＭ信号に変調する。送信部２０６は、ＯＦＤＭ信号を設定された値まで増幅し、送信アンテナから出力（ブロードキャスト信号の送信）する。この時、メインストリーム、サブストリームはそれぞれ、メインＭＬＣ、サブＭＬＣとして送信される。

図３は、図１に示す放送受信装置の構成例を示す図である。放送受信装置１０２は、チューナ３０１と、復調部３０２と、音声デコーダ部３０３と、映像デコーダ部３０４と、音声出力部３０５と、表示部３０６と、制御部３０７と、記憶部３０８と、操作部３０９により構成されている。

チューナ３０１は放送波を受信（ブロードキャスト信号の受信）する。復調部３０２は、チューナ３０１が受信した放送波を復調し、必要なデータを取り出す。音声デコーダ部３０３は、視聴サービスの音声データをデコードする。音声出力部３０５は、音声デコーダ部３０３でデコードした音声データを出力する。映像デコーダ部３０４は、視聴サービスの映像データをデコードする。表示部３０６は、映像デコーダ部３０４でデコードした映像データの画面表示を行う。制御部３０７は、各部を制御し、記憶部３０８は、各種データを記憶する。操作部３０９は、選局操作等を行う際に用いられる。

図４は、放送装置の送信処理のフローチャートである。放送装置は、入力された各サービスの映像データのＩフレームを取り出し（Ｓ１０１）、Ｉフレーム中の特徴領域を抽出する（Ｓ１０２）。特徴領域は人物や文字などその画像の特徴となる部分を多く含んだ領域である。この領域は自動認識にて抽出しても良いし、コンテンツ作成者が予め特徴領域を決定しておいても良い。
次に、特徴領域内の画像を非可逆圧縮し、圧縮後の画像のサイズが予め決められた規定サイズ以下になるようにする（Ｓ１０３）。

これを各サービスのＩフレームについて行い、各サービスの圧縮したＩフレームデータを結合し、サブストリームを生成する。また、各サービスについて、圧縮による情報欠落を補完する補完データ、特徴領域外の画像データ、Ｉフレーム以外の映像データを結合してメインストリームを生成する（Ｓ１０４）。例えば、画像の高周波成分の情報を削除することにより情報圧縮した場合は、補完データは高周波成分情報となる。
最後に、生成した各メインストリームとサブストリームをＯＦＤＭ信号に変調し（Ｓ１０５）、それぞれメインＭＬＣ、サブＭＬＣとして送信する（Ｓ１０６）。

図５は、放送受信装置の選局時の受信処理のフローチャートである。放送受信装置は、サービスの選局後、まずサブＭＬＣを受信している（第１のストリームデータの受信を開始している）かどうかを確認する（Ｓ２０１）。サブＭＬＣを受信していない場合（Ｎｏの場合）は、サブＭＬＣを受信し、受信したデータをサブストリームバッファに蓄積する（Ｓ２０２）。次に、選局されたサービスのメインＭＬＣを受信し、受信したデータをメインストリームバッファに蓄積する（Ｓ２０３）。Ｓ２０１において、サブＭＬＣを受信している場合（Ｙｅｓの場合）は、選局されたサービスのメインＭＬＣを受信し、受信したデータをメインストリームバッファに蓄積する（Ｓ２０３）。

図６は、放送受信装置のサービス視聴処理のフローチャートである。本処理は、サービス視聴中、常時行われる処理である。まず、サブストリームバッファ内において、選局されているサービスのフレームのうち、再生タイミングを迎えたフレームがあるか否かを判定し（Ｓ３０１）、再生タイミングを迎えたフレームがある場合（Ｙｅｓの場合）、そのフレームがＩフレームかそれ以外のフレームかを判定する（Ｓ３０２）。Ｉフレームでない場合（Ｎｏの場合）、すなわちデコードされたＰフレームが存在する場合は、通常通り当該Ｐフレームを再生する（Ｓ３０３）。Ｉフレームの場合（Ｙｅｓの場合）、メインストリームバッファに当該Ｉフレームに対応する特徴領域外データ、補完データがあるかどうかを調べる（Ｓ３０４、Ｓ３０５）。これらが存在する場合（Ｙｅｓの場合）は、圧縮されたＩフレームデータと組み合わせてデコードし、再生する（Ｓ３０６）。一方、サービスの選局直後やデータロス等によりメインストリームバッファに当該Ｉフレームに対応する特徴領域外データ、補完データがない場合（Ｎｏの場合）は、圧縮されたＩフレームデータのみをデコードし、再生する（Ｓ３０７）。

次に、メインストリームバッファ内で再生タイミングを迎えたフレームがあるか判定し（Ｓ３０８）、再生タイミングを迎えたフレームがある場合（Ｙｅｓの場合）は、当該フレームをデコードし、再生する（Ｓ３０９）。当該フレームを再生した後、およびＳ３０８においてメインストリームバッファ内で再生タイミングを迎えたフレームがない場合（Ｎｏの場合）は、更に、サブストリームバッファ内で再生タイミングを迎えたフレームがあるか否かを判定する（Ｓ３０１）。

図７は、放送受信装置のサービス内容一覧の再生処理のフローチャートである。本処理は、サービス内容一覧視聴中、常時行われる処理である。まず、サブストリームバッファにおいて、再生タイミングを迎えたフレームがあるか否かを判定し（Ｓ４０１）、再生タイミングを迎えたフレームがある場合（Ｙｅｓの場合）、そのフレームがサービス内容一覧表示対象のサービスであるか否かを判定する（Ｓ４０２）。表示対象であれば、通常通り当該フレームをデコードし、各サービスに対応する表示位置に映像を表示する（Ｓ４０３）。表示対象でない場合、およびＳ４０１において再生タイミングを迎えたフレームがない場合（Ｎｏの場合）は、更に、再生タイミングを迎えたフレームがある否かを判定する（Ｓ４０１）。

図８は、放送装置のデータ生成を示す図である。放送装置は、入力された映像ストリームからＩフレームを取り出し、Ｉフレームの画像をバッファに展開する。そしてＩフレームの画像から、当該画像が有する情報の大部分を有している矩形領域である特徴領域を抽出する。特徴領域は、放送装置側で自動認識により抽出しても良いし、またはコンテンツ作成者が領域情報をストリーム内に付加しておき、それを基に抽出しても良い。

特徴領域を抽出したならば、特徴領域外の画像データを符号化し、これを（Ａ）とする。そして、特徴領域内の画像データを、予め決められた容量以下になるよう非可逆圧縮する。この非可逆圧縮されたデータを（Ｃ）とする。非可逆圧縮は、例えば一部の画素を間引く、もしくは高周波成分をカットするなどの情報量削減を行ったデータに対して可逆圧縮を行う処理であるが、このときに削減した情報を符号化したデータ（補完データ）を（Ｂ）とする。

放送装置のストリーム生成部２０３は、各チャンネルのメインストリームとサブストリームを生成する。このとき、メインストリームには（Ａ）と（Ｂ）とＩフレーム以外のデータを格納し、サブストリームには各サービスの（Ｃ）を格納する。メインストリームはメインＭＬＣとして、サブストリームはサブＭＬＣとして送信される。メインＭＬＣとサブＭＬＣのデータ構造を図９に示す。

図１０は、放送受信装置のメインストリーム、サブストリームの処理を示す図である。例えば、サービス１を視聴する場合は、サービス１のメインＭＬＣとサブＭＬＣを受信し、メインストリーム、サブストリームのデータを組み合わせて映像をデコードし、再生する。ただし、Ｉフレームに関してはメインストリームに特徴領域外のデータ（Ａ）や補完データ（Ｂ）が存在しない場合は、Ｉフレームの圧縮データ（Ｃ）のみで再生する。
サービス内容一覧を視聴する場合は、サブＭＬＣのみを受信し、サブストリームの中から一覧表示対象サービスのデータを取り出し、デコードし、再生する。

上述した放送受信装置は、サービスの映像データを確認することができるＩフレームの一部のデータを格納したサブＭＬＣを常時受信し、デコードして再生するので、消費電力を抑制することができる。

図１１は、放送受信装置のサービス視聴時の処理を示す図である。図１１は、放送受信装置のサブストリームバッファとメインストリームバッファを模式的に示しており、データは右詰で蓄積されていくものとする。中央の縦の破線は現時刻を表し、この線を越えたデータは再生可能となる。また、（Ｃ３），（Ａ３），（Ｂ３）などのデータは、図８と同様に、それぞれＩフレームの圧縮データ、特徴領域外データ、補完データを表し、数字はフレーム識別番号である。

時刻Ｔ１は、サービスの選局直後と仮定する。そのため、メインストリームバッファには、まだデータが蓄積されていない。サブストリームは常時受信しているため、サブストリームバッファにはデータが蓄積されており、Ｉフレームの情報を間引いて圧縮した（Ｃ１）が再生できる。このとき、メインストリームバッファには（Ｃ１）に対応する（Ａ１），（Ｂ１）が存在しないため、（Ｃ１）のみをデコードし、表示する。
時刻Ｔ２ではまだ再生可能なフレームはない。
時刻Ｔ３では（Ｃ２）が再生できるが、（Ａ２），（Ｂ２）はないため、（Ｃ２）のみをデコードし、表示する。
時刻Ｔ４では（Ｃ３）が再生でき、かつ（Ａ３），（Ｂ３）がメインストリームバッファに存在するため、これらを組み合わせてデコードし、Ｉフレーム画像を表示する。よってこの段階からより高画質な映像が再生できるようになる。
時刻Ｔ５ではメインストリームバッファのＰフレーム１が再生可能であるため、Ｐフレーム１を再生する。

上述したように、放送受信装置は、選局時にサブストリームのデータ（Ｃ１），（Ｃ２）の映像を表示するので、選局してから画像が表示されるまでの時間を短縮できる。

なお、サービス内容一覧表示時は、メインストリームバッファは参照せず、サブストリームバッファのデータのみを再生する。また、通常視聴時はサブストリーム中の１つのサービスのデータについて再生したが、サービス内容一覧表示時は表示対象となっている複数のサービスのデータをすべて再生する。

１０１ 放送装置
１０２ 放送受信装置
２０１ データ入力部
２０２ Ｉフレーム形成部
２０３ ストリーム生成部
２０４ 多重化処理部
２０５ 変調部
２０６ 送信部
３０１ チューナ
３０２ 復調部
３０３ 音声デコーダ部
３０４ 映像デコーダ部
３０５ 音声出力部
３０６ 表示部
３０７ 制御部
３０８ 記憶部
３０９ 操作部

Claims (5)

1. 各サービスに含まれる映像データのＩフレームの画像における一部分の画像を抜き出し、該一部分の画像のデータから第１のストリームデータを生成し、前記映像データのうち前記一部分の画像のデータを除くデータから第２のストリームデータを生成するように制御する制御部と、
   前記第１のストリームデータと、前記第２のストリームデータとを送信する送信部と、
   を備えた放送装置。
2. 前記一部分の画像は、前記Ｉフレームの画像における特徴となる部分を含む請求項１に記載の放送装置。
3. 前記特徴となる部分は、人物及び／又は文字である請求項２に記載の放送装置。
4. 各サービスに含まれる映像データのＩフレームの画像から抜き出された一部分の画像のデータから生成された第１のストリームデータと、前記映像データのうち前記一部分の画像のデータを除くデータから生成された第２のストリームデータとを受信する受信部と、
   前記第１のストリームデータおよび前記第２のストリームデータに基づき、映像データを表示する表示部と、
   前記第１のストリームデータの受信を開始し、該受信が開始された後にサービスの選局が行われた場合、前記受信された第１のストリームデータの映像データを前記表示部に表示するように制御する制御部と、を備えることを特徴とする放送受信装置。
5. 前記制御部は、前記第１のストリームデータを受信して、前記各サービスの映像一覧を前記表示部に表示するように制御することを特徴とする請求項４に記載の放送受信装置。

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