JP2004228758A - ディジタル信号記録および再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通常の映像信号および音声信号の記録再生に加え、画質劣化の少ない状態で、持ち運び可能な記録媒体に高速でコピーすることが可能なディジタル信号の記録および再生装置を提供する。
【解決手段】入力映像信号および音声信号をＡ／Ｄ回路２と同１０とでディジタル変換した後、再生後の使用目的に応じて、使用者の選択により複数の異なるビットレートのエンコード信号を、エンコードブロック３、同１５で生成し、データ蓄積部１４で記録する。通常の視聴の場合は、データ蓄積部１４から高ビットレートのエンコード信号を実時間で再生し、持ち運び可能な記録媒体にコピーする場合は、データ蓄積部１４から低ビットレートのエンコード信号を高速度で再生し、メモリカードＩ／Ｆ回路３１でメモリカード３２に短時間でコピーする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アナログ映像信号および音声信号をディジタル信号に変換したのち、夫々ビットレートを低減させてから多重化し、記録媒体に記録する装置に係り、特に同一映像プログラムを高ビットレートと低ビットレートの使い分けをする場合に有効なディジタル信号の記録および再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ハードディスクなどの非リムーバブルな大容量記録媒体を使用したディジタル信号記録再生装置は、記録時間との兼ね合いから記録するディジタル映像信号のビットレートを決定していた。このビットレートは、値が大きいほどビットレート低減率（圧縮率）は低くなるので画質は向上するが、単位時間あたりのデータ量が増えるため記録時間は短くなる。一般に、ＮＴＳＣ映像信号では、ＭＰＥＧ２と呼ばれる圧縮方式でビットレートが６Ｍｂｐｓ程度であれば標準的な画質が得られると言われている。このビットレートで１時間の記録を行うと、生成されるデータ量は２．７ＧＢになり、この状態で１２０ＧＢのハードディスクを用いると約４４時間の記録ができる。
【０００３】
このようなディジタル信号記録装置で録画された番組を、持ち運び可能な記録媒体にコピーし、比較的小さな画面で手軽にどこでも鑑賞することが行われている。このような場合に用いられる記録媒体として、例えばフラッシュメモリを内蔵するメモリカードが挙げられる。しかしながら、例えば５１２ＭＢのメモリカードに６Ｍｂｐｓの動画を保存した場合、約１１分しか録画できないので記録時間としては不充分である。 そこで、再生されたディジタル映像信号を一旦アナログ映像信号に戻した後、再び低ビットレートのディジタル映像信号を生成してメモリカードに記録することにより記録時間を延ばすことが行われている。
以下、添付図面を参照して、このような従来例の構成と問題点を説明する。
【０００４】
図３のブロック図は、上記のような装置の従来の構成例を示したものである。入力端子１に接続されたアナログ映像信号は、Ａ／Ｄ回路２でディジタル映像信号に変換され、次いでビデオエンコードブロック４で、例えばＭＰＥＧ２エンコードによって６Ｍｂｐｓのビットレートに低減される。
同様に、入力端子９に接続されたアナログ音声信号は、Ａ／Ｄ回路１０でディジタル音声信号に変換され、次いでオーディオエンコードブロック１１で例えばＭＰＥＧ１エンコードにより１９２ｋｂｐｓのビットレートに低減される。
これらビットレート低減が行われたディジタル映像信号および音声信号は、次いでマルチプレクサ回路８に入り、ここで時分割多重化されて一系統のエンコード信号となって次のデータ蓄積部１４で内部のハードディスクに記録される。
【０００５】
次に、再生側では、データ蓄積部１４から再生されたエンコード信号は、外部接続Ｉ／Ｆ回路２９と低ビットレート変換回路３３とに接続される。外部接続Ｉ／Ｆ回路２９に入力されたエンコード信号は、出力端子３０から外部へ出力される。出力されたエンコード信号は、一例として、外部のデコード装置で元のアナログ映像信号と音声信号とに戻され視聴される。
一方、低ビットレート変換回路３３に入力されたエンコード信号は、ここでビットレートの変換が行われる。ビットレートの変換方法は多種あるが、ＭＰＥＧエンコード信号の場合には、一旦アナログの映像信号と音声信号にデコード（復号化）してから再度低ビットレートで夫々エンコード（符号化）する方法が一般に行われる。こうして低ビットレートに変換されたエンコード信号は次のメモリカードＩ／Ｆ回路３１で着脱可能なメモリカード３２に記録される。このとき、変換後のビットレートを１．１Ｍｂｐｓに設定すれば、５１２ＭＢのメモリカードで約６２分の動画が記録できる構成のものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の装置におけるビットレート変換方法では、最初にビデオエンコードブロック４でＭＰＥＧ２エンコード信号を生成した段階で原映像信号の情報量が削減されているため、再生後にこのエンコード信号を用いて再変換したのでは、変換後のエンコード信号の画質は、原映像信号を直接低ビットレートにエンコードしたものと比較してかなり劣化してしまう問題があった。
また、メモリカード３２の記録伝送速度が早い場合にも、この構成では再生時に扱うエンコード信号のビットレートが比較的高いためにデータ蓄積部１４の再生速度倍数はあまり高くとれないことと、その後の低ビットレート変換回路３３の信号処理速度にも制限されてしまい、コピーが高速に行えない問題があった。本発明の目的は、このような従来例の問題の実情からみて、通常の映像・音声信号の記録再生に加え、画質を劣化させることなく、持ち運び可能な記録媒体に高速でコピーすることが可能なディジタル録画再生装置を提供することにある。
【０００７】
なお、公知文献として、ビットレートを変換する技術に関して次の特許文献１が、また、同一記録媒体に複数のビットレート値のディジタル映像信号と音声信号を記録する技術として特許文献２が夫々公開されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−１０２００号公報
【特許文献２】
特開２００２−３６９１４５号公報
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための手段として以下の（１）〜（４）の手段から成る。すなわち、
（１）入力アナログ映像信号と音声信号とを夫々Ａ／Ｄ変換手段によりディジタル信号に変換し、これらのディジタル映像信号と音声信号とを、さらに、ビットレート低減手段により所定のビットレートに低減してから多重化して、記録媒体に記録するディジタル信号記録装置において、
前記ディジタル映像信号と音声信号とに対応して、ビットレート低減手段を夫々複数個設け、これらのビットレート低減手段により得た複数のビットレート低減ディジタル映像信号と複数のビットレート低減ディジタル音声信号とを任意に組合せて複数の多重化信号を生成する手段と、
これら生成された複数の多重化信号の夫々について、前記記録媒体へ記録するか否かの選択回路手段とを有することを特徴とするディジタル信号記録装置。
（２）前記ディジタル映像信号のビットレート低減手段は、１フレーム内の画素データをリサンプリングし画素数を減少するリサイズ回路と、単位時間当りのフレーム数を減少させるフレームレート変更回路と、ディジタル映像信号を圧縮符号化する回路とを有し、これら各回路は、外部回路より１フレーム内の画素数と、単位時間当りのフレーム数と、低減後のビットレート値の各パラメータが供給されて動作すると共に、
前記ディジタル音声信号のビットレート低減手段は、単位時間におけるサンプル数を変換するリサンプリング回路と、ディジタル音声信号を圧縮符号化する回路とを有し、これら各回路は、外部回路より単位時間におけるサンプル数と、低減後のビットレート値の各パラメータが供給されて動作する構成であることを特徴とする請求項１に記載のディジタル信号記録装置。
（３）前記ディジタル映像信号のビットレート低減手段とディジタル音声信号のビットレート低減手段とに供給されるパラメータは、各々任意の値が組合わされた複数のパラメータ群を発生するパラメータ発生手段より供給され、
これら複数のパラメータ群から選択回路手段により、一つが選択されて供給される構成であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のディジタル信号記録装置。
（４）請求項１、２または３記載の記録装置により記録された複数のビットレート低減ディジタル映像信号と音声信号との多重化信号を再生する装置であって、
前記再生された複数の多重化信号の少なくとも１つは、記録時間よりも短い時間で再生する手段と、
この手段で得られた多重化信号を別の記録媒体にコピーする手段とを有することを特徴とするディジタル再生装置。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、好ましい実施例により、図面を参照して説明する。（なお、説明を簡略化するため、従来例における構成と同一の構成については、同一の参照符号を付してある。）
【００１１】
図１は、本発明に係るディジタル信号記録および再生装置の一実施例を説明するブロック図であり、図２は、使用者が記録条件を設定する場合の画面表示の一例を示したものである。
図１において、入力端子１に接続されたアナログ映像信号は、Ａ／Ｄ回路２でディジタル映像信号に変換され、次いで、エンコードブロック３とエンコードブロック１５の２つの系統に夫々供給される。
同様に、入力端子９に接続されたアナログ音声信号は、Ａ／Ｄ回路１０でディジタル音声信号に変換され、同じくエンコードブロック３と、エンコードブロック１５の２つの系統に夫々供給される。
ここで、エンコードブロックの機能は、入力されたディジタル映像信号および音声信号のビットレートを、外部からのパラメータにしたがって所定の値に低減するための回路と、ビットレート低減された映像信号および音声信号をマルチプレクサ回路で多重化する働きとから成り立っている。本実施例では、本発明での必要最小数である２つのエンコードブロックを用いているが、これに限らず、装置の用途によっては３つ以上を用いても良い。
【００１２】
一方のエンコードブロック３に入ったディジタル映像信号は、次にビデオエンコードブロック４に入り、ここで３種類のビットレート低減処理が行われる。最初のリサイズ回路５では、コントローラ２４からのサイズパラメータにしたがって、入力されたディジタル映像信号をリサンプリングで画素数を減少させ映像フレームの画像サイズを変更する。
次いで、リサイズされたディジタル映像信号は、フレームレート変換回路６に入り、やはりコントローラ２４からのフレームレートパラメータにしたがって単位時間の画像フレーム数が変更される。
リサイズおよびフレームレート変換されたディジタル映像信号は、次のビデオ符号化回路７に入り、ここで、コントローラ２４からのビットレートパラメータにしたがって、所定のビットレートになるよう符号化（エンコード）される。そして所定のビットレートにエンコードされたディジタル映像信号はマルチプレクサ回路８の一方の入力となる。なお、ビデオエンコード方式として本実施例では高ビットレートにはＭＰＥＧ２、低ビットレートにはＭＰＥＧ１またはＭＰＥＧ４方式を用いる。
また、上記のビデオエンコードブロック４では、ビットレートの低減量によっては、リサイズ回路５またはフレームレート変換回路６の動作を省略することも有りうる。
【００１３】
また、他方のエンコードブロック１５に入力されたディジタル映像信号は、コントローラ２４からの３種のパラメータ値が異なる他は上記と同様に、ビデオエンコードブロック１６に入り、リサイズ回路１７、フレームレート変換回路１８、ビデオ符号化回路１９の各ビットレート低減処理により、所定のビットレートにエンコードされてマルチプレクサ回路２０の一方の入力となる。
【００１４】
また、前記のエンコードブロック３に入力されたディジタル音声信号は、次にオーディオエンコードブロック１１に入り、ここで２種類のビットレート低減処理が行われる。最初のリサンプリング回路１２は、コントローラ２４からのサンプリングレートパラメータにしたがって、入力されたディジタル音声信号をリサンプリングして低いサンプリングレートのディジタル音声信号に変換する。
次いで、リサンプリングされたディジタル音声信号は、オーディオ符号化回路１３に入り、ここで、コントローラ２４からのビットレートパラメータにしたがって、所定のビットレートになるようエンコードされる。そして所定のビットレートにエンコードされたディジタル音声信号はマルチプレクサ回路８の他方の入力となる。なお、オーディオエンコード方式として本実施例ではＭＰＥＧ１−Ｌａｙｅｒ２方式またはＬａｙｅｒ３方式を用いる。
また、上記のオーディオエンコードブロック１１では、ビットレートの低減量によっては、リサンプリング回路１２の動作を省略することも有りうる。
【００１５】
また、同様にＡ／Ｄ回路１０からエンコードブロック１５に入力されたもう一方のディジタル音声信号は、コントローラ２４からの２種のパラメータ値が異なる他は上記と同様に、オーディオエンコードブロック２１に入り、リサンプリング回路２２、オーディオ符号化回路２３の各ビットレート低減処理により、所定のビットレートにエンコードされてマルチプレクサ回路２０の他方の入力となる。
【００１６】
マルチプレクサ回路８では、ビデオエンコードブロック４で所定のビットレートにエンコードされたディジタル映像信号と、オーディオエンコードブロック１１で所定のビットレートにエンコードされたディジタル音声信号を夫々任意のビットサイズで区切り（パケット化）、それらを多重化して一つのエンコード信号に生成する。（以下第１エンコード信号と記す）
また、マルチプレクサ回路２０も同様な動作で、ディジタル映像信号とディジタル音声信号が多重化された、第１エンコード信号とはビットレートの異なるエンコード信号を生成する。（以下第２エンコード信号と記す）
第１エンコード信号と第２エンコード信号は、次にデータ蓄積部１４で時分割処理されて内部のハードディスク記録媒体に記録される。
【００１７】
次に、コントローラ２４と使用者の録画予約設定について説明する。
図１に示すように、コントローラ２４にはパラメータ発生回路２７と、同２８およびユーザー選択回路２６とが接続されている。
パラメータ発生回路２７は、前記エンコードブロック３を構成している各ビットレート低減回路で用いる複数のパラメータを発生する回路であり、パラメータ発生回路２８は、エンコードブロック１５を構成している各ビットレート低減回路で用いる複数のパラメータを発生する回路である。そして、コントローラ２４はユーザー選択回路２６からの指示によってこれらのパラメータの中から選択して出力する。
【００１８】
ユーザー選択回路２６は、入力端子２５から入力されたユーザー選択情報を保持しコントローラ２４に指示を与える回路である。
図２は、本発明に基づく装置を使用者が録画予約する場合の設定画面の一例である。なお、この設定画面は、図示してないが、本装置に付随するチューナやタイマーを含め、全体の制御を行うシステムコントロール部で作られるものである。
同図において、設定ステップ４０〜４２は記録する年月日、時間、チャンネルの設定であり、次の設定ステップ４３がエンコードブロック３のパラメータを決める設定個所である。
図示したように、本実施例では、エンコードブロック３のパラメータとして「高画質」「標準」「長時間」の３種類を用意し、この中から使用者が選択するようになっている。また、設定ステップ４４は、エンコードブロック１５のパラメータを決める設定個所であり、「中画面」と「小画面」が用意されている。
これら表現は記録するエンコード信号のビットレート値に関連付けされていて、「高画質」は９Ｍｂｐｓ、「標準」は６Ｍｂｐｓ、「長時間」は４Ｍｂｐｓを表している。また、「中画面」は約２Ｍｂｐｓ、「小画面」は約１Ｍｂｐｓである。設定ステップ４４は、持ち運び可能な記録媒体へのコピーを前提にしたエンコード信号を選択する項目で、「中画面」は中画面のモバイルパソコンで、「小画面」はＰＤＡ（携帯情報端末）またはメモリカード利用の携帯電話での視聴を想定している。
なお、これまでの説明で明らかなように、この使用者が選択する項目は、前述したエンコードブロック内の３種類のディジタル映像信号ビットレート低減回路と、２種類のディジタル音声信号ビットレート低減回路で用いる各パラメータが、あらかじめ任意に組み合わされた形で含まれているものである。
【００１９】
設定ステップ４３と同４４の選択項目に「切」があり、そのエンコードブロックの信号を記録する必要がないときに選択する。これは、再生時の使用目的があらかじめ決まっている場合には、両方のエンコード信号を記録しないことで記録媒体の容量を有効に使うためである。この情報はコントローラ２４からデータ蓄積部１４へ送られ、データ蓄積部１４で制御する。
録画予約の各ステップの設定が終わったら、決定４５をクリックする。これで指定の時間に設定した状態の記録が行われる。
【００２０】
次に再生側の動作について説明する。
図１において、データ蓄積部１４からは、ハードディスクに記録されている第１エンコード信号と第２エンコード信号が夫々独立して再生される。再生された第１エンコード信号は外部接続Ｉ／Ｆ回路２９へ、第２エンコード信号はメモリーカードＩ／Ｆ回路３１に夫々接続される。
記録されている番組を視聴する場合は、第１エンコード信号を実時間で再生し、端子３０から出力された第１エンコード信号を、外部のデコード装置で元のアナログ映像信号と音声信号に戻されて視聴する。
また、記録されている番組をメモリーカードにコピーする場合は、データ蓄積部１４は、低ビットレートの第２エンコード信号を高速再生すると共に、メモリーカードＩ／Ｆ回路３１はその信号に対応して短時間でメモリーカード３２に第２エンコード信号をコピーする。このとき、高速再生の速度は、主にデータ蓄積部１４の最大再生速度で決まるが、たとえば、第２エンコード信号のビットレートが１．１Ｍｂｐｓの時、１０倍速再生程度は十分可能で、この場合には実時間の１／１０でコピーが出来ることになる。
なお、図示してないが、切り替えにより、記録時に第２エンコード信号を直接メモリーカードＩ／Ｆ回路３１に接続すると、データ蓄積部１４を介さずに実時間でメモリーカードに記録が出来る構成も可能になる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本実施例のディジタル信号記録および再生装置によれば、ビットレートを低減するための複数のエンコードブロック部を有することによって、一つの番組の映像および音声信号を使用者の選択により異なるビットレートで記録媒体に記録することができる。
これは、たとえば再生時に高画質高音質で視聴する場合には高ビットレートを選択して記録し、また、メモリカードなどの持ち運び可能な記録媒体にコピーする予定がある時には、同時に低ビットレートでの記録をしておくことができる。これにより、特に低ビットレートを持ち運び可能な記録媒体にコピーする場合には、一例として１０倍速などの高速コピーが可能になる特徴を有する。また、入力映像・音声信号から直接に低ビットレートのエンコード信号を生成するので、画質の劣化が最小に押さえられる特徴も有することができる。
さらに、複数のエンコードブロック部の中から一つだけを記録する選択もできるので、データ蓄積手段の容量を有効に使うことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に適用される複数のビットレートで同時記録するディジタル信号記録および再生装置ブロック図である。
【図２】本発明の実施例において、記録条件を設定する画面表示の一例である。
【図３】従来技術によるディジタル信号記録および再生装置のブロック図の一例である。
【符号の説明】
１…入力端子、２…Ａ／Ｄ回路、３…エンコードブロック、
４…ビデオエンコードブロック、５…リサイズ回路、
６…フレームレート変換回路、７…ビデオ符号化回路、８…マルチプレクサ回路、９…入力端子、１０…Ａ／Ｄ回路、１１…オーディオエンコードブロック、
１２…リサンプリング回路、１３…オーディオ符号化回路、１４…データ蓄積部、１５…エンコードブロック、１６…ビデオエンコードブロック、
１７…リサイズ回路、１８…フレームレート変換回路、１９…ビデオ符号化回路、２０…マルチプレクサ回路、２１…オーディオエンコードブロック、
２２…リサンプリング回路、２３…オーディオ符号化回路、２４…コントローラ、２５…入力端子、２６…ユーザー選択回路、２７…パラメータ発生回路、
２８…パラメータ発生回路、２９…外部接続Ｉ／Ｆ回路、３０…出力端子、
３１…メモリカードＩ／Ｆ回路、３２…メモリカード、
３３…低ビットレート変換回路、
４０…設定ステップ（年月日）、４１…設定ステップ（時間）、
４２…設定ステップ（チャンネル）、
４３…設定ステップ（エンコード１）、
４４…設定ステップ（エンコード２）、４５…設定ステップ（決定）

Claims (4)

1. 入力アナログ映像信号と音声信号とを夫々Ａ／Ｄ変換手段によりディジタル信号に変換し、これらのディジタル映像信号と音声信号とを、さらに、ビットレート低減手段により所定のビットレートに低減してから多重化して、記録媒体に記録するディジタル信号記録装置において、
   前記ディジタル映像信号と音声信号とに対応して、ビットレート低減手段を夫々複数個設け、これらのビットレート低減手段により得た複数のビットレート低減ディジタル映像信号と複数のビットレート低減ディジタル音声信号とを任意に組合せて複数の多重化信号を生成する手段と、
   これら生成された複数の多重化信号の夫々について、前記記録媒体へ記録するか否かの選択回路手段とを有することを特徴とするディジタル信号記録装置。
2. 前記ディジタル映像信号のビットレート低減手段は、１フレーム内の画素データをリサンプリングし画素数を減少するリサイズ回路と、単位時間当りのフレーム数を減少させるフレームレート変更回路と、ディジタル映像信号を圧縮符号化する回路とを有し、これら各回路は、外部回路より１フレーム内の画素数と、単位時間当りのフレーム数と、低減後のビットレート値の各パラメータが供給されて動作すると共に、
   前記ディジタル音声信号のビットレート低減手段は、単位時間におけるサンプル数を変換するリサンプリング回路と、ディジタル音声信号を圧縮符号化する回路とを有し、これら各回路は、外部回路より単位時間におけるサンプル数と、低減後のビットレート値の各パラメータが供給されて動作する構成であることを特徴とする請求項１に記載のディジタル信号記録装置。
3. 前記ディジタル映像信号のビットレート低減手段とディジタル音声信号のビットレート低減手段とに供給されるパラメータは、各々任意の値が組合わされた複数のパラメータ群を発生するパラメータ発生手段より供給され、
   これら供給された複数のパラメータ群は、選択回路手段によりその一つが選択される構成であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のディジタル信号記録装置。
4. 請求項１、２または３記載の記録装置により記録された複数のビットレート低減ディジタル映像信号と音声信号との多重化信号を再生する装置であって、
   前記再生された複数の多重化信号の少なくとも１つは、記録時間よりも短い時間で再生する手段と、
   この手段で得られた多重化信号を別の記録媒体にコピーする手段とを有することを特徴とするディジタル再生装置。

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