JP4826407B2 - 記録再生装置 - Google Patents
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Description
録媒体に記録し、後から視聴を行うことが可能なテレビ放送受信機やパーソナルコンピュ
ータ等のデジタル機器が多く出回っている。テレビ放送のように膨大なデータを効率よく
処理するためにはデータの圧縮・伸張する技術が不可欠である。日本の放送においては圧
縮・伸張方式の国際標準規格であるMPEG(Moving Picture Experts Group)の中でも通信シ
ステムや放送システムへの適用が考慮されているMPEG2システムが規格として採用されて
おり、中でも伝送時に誤りの発生する環境での伝送・蓄積に適したMPEG2トランスポート
ストリーム(以降、MPEG2-TSと略す)と呼ばれる形式が用いられている。MPEG2-TSには送信
側が意図したとおりに受信側で再生可能となるようにシステムの基準参照値プログラムク
ロックリファレンス(PCR)が埋め込まれて送信される。同様に、再生時に参照される時刻
管理情報プログラムタイムスタンプ(PTS)、デコード時に参照される時刻管理情報デコー
ディングタイムスタンプ(DTS)などのデータも埋め込まれて送信される。
ポートストリーム(TS)からプログラムアソシエーションテーブル(PAT) / プログラムマッ
プテーブル(PMT)を取得し、目的のプログラム識別子(PID)を判別する。判明したPIDを持
つTSパケットを取得し、映像、音声、PCRに分離する。受信したPCRを使用してシステムタ
イムクロック(STC)の初期値を設定し、また定期的に受信されるPCRの値とSTC値を比較し
、デコードのタイムベースとなる27MHzのシステムクロック周波数の誤差を調節する。再
生装置内部でクロックを作成するSTCカウンタがシステムクロック周波数に応じてSTC値を
一定で増加させる。STC値と各映像データに付随しているDTSが一致した時刻にデコードを
行い、映像または音声データに付随するPTSが一致した時刻に表示を行う。
リームから、記録したいコンテンツのTSパケットのみを抽出して記録を行う。記録媒体か
ら再生を行うために、映像と音声のデータを記録することは元より、それに付随している
表示時刻を示すPTS、復号時刻を示すDTSといった時刻情報、発信側の時刻情報であるPCR
を記録することが必要である。
TSの入力タイミングと同様なタイミングでTSの出力を行い、再生を行うことが可能である
。また、デコーダのバッファに蓄積されたデータ量を監視し、それに合わせて記録媒体か
らの入力を調整する再生方式によって再生を行う技術が公開されている(特許文献1)。後
者の再生手法ではデコーダが持つSTC値を動作の基準値として用いており、MPEG(Moving P
icture Encoding Group)規格で定められている特殊再生に有効である。例えば、Iピクチ
ャのみを順次表示させる場合には、本来連続的に増加するSTC値をIピクチャの持つ時刻
間隔に合わせて段階的に増加させることで容易に実現する。
行する場合、HDD からのTSの出力方法がデコーダのバッファに蓄積されたデータ量を監視
し、それに合わせて記録媒体からの入力を調整する再生方式(以降、フロー制御再生と呼
ぶ)であると、問題が生じる。このことについて、図1を用いて説明を行う。
生方式(以降、タイムスタンプ再生と呼ぶ)と、フロー制御再生との差異を示した模式図で
ある。101は、MPEGデコーダが再生を行う動作に対して、タイムスタンプ再生とフロー
制御再生での入力の違いを示している。上部に記されている矢印は、MPEGデコーダが再生
を行う手順を時系列として示しており、その下にタイムスタンプ再生でのデータの出力タ
イミングを右斜線で示している。タイムスタンプ再生では記録時の入力タイミングと同様
に小刻みにデータが出力される。対して、さらに下に左斜線によって示したようにフロー
制御再生の場合はデコーダの要求が続く限りは常にデータを出力しつづけている。102
は記録媒体から出力されるTSをパケットの並びで模式的に表した図である。右に記したTS
パケット1から順に記録媒体から出力されているものとして、タイムスタンプ再生の場合
には矢印Aで示す部分までにSTCにPCRを設定する準備が出来て、PCRのデータであるTSパケ
ットXがデコーダに入力されたタイミングでSTC値にPCRを代入するのに対して、フロー制
御再生の場合にはデータの入力速度が速いために矢印Bで示す部分まで出力され、PCRデー
タであるTSパケットYが入力されるとSTC値に設定を行う。その結果としてデコードを開始
した際に、パケットY以前にバッファリングしたTSパケット1からY-1までの映像・音声デ
ータは設定されたSTCカウンタ値よりもDTS・PTSが小さいため、デコードされない状態に
なる、もしくは正しい時刻情報を取得できないまま強引にデコード・出力が行われて映像
と音声の同期が取れない状態で出力してしまい、視聴者が違和感を覚える原因となる。ま
た、フロー制御再生においてMPEGデコーダのバッファが破綻するデータ量 よりも パケッ
トy-1までのデータ量の方が大きい場合を表した図が103である。103中の1から4
に示すように、ニアリーオーバーフローを検出すると、MPEGデコーダは記録媒体からの出
力を制御する部にTSの入力停止を要求する。すると、記録媒体が出力を停止してしまうた
め、デコーダはSTC値にPCRを設定できずに再生動作が止まってしまうことも考えられる。
が考えられるが現実的ではない。
置を例に説明を行う。尚、以下は本発明の説明のための例示であって、本発明の範囲をこ
の変形例にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、下記実施例以外の種々のデジタル記録
再生装置でも実施することが可能である。
組とTSを構成しているエレメンタリーストリームとの関係を表すPSI(Program Specific I
nformation)を含んでいる。デコーダではPSIを解析することで任意の一番組を取り出すこ
とが可能である。TSをHDDにどのように記録するかについては明確な規定が無いために様
々な方法が考えられるが、本実施例では上記のようにMPEG2-TSの形式に則って複数の番組
が多重化された放送波から、記録したい1つの番組を構成するストリームのみを抽出した
形式(以降、パーシャルTSと呼ぶ)で記録を行っているものとする。
る記録媒体から所定のTSをデコードするまでの動作について説明する。図2において再生
装置は記録媒体201、出力制御部202、分離部203、MPEGデコーダ204、制御部
205、システムバス206からなる。さらに出力制御部202は読み出し部2021、
復号部2022、出力部2023、カウンタ2024から成る。さらに図には明記してい
ないが各処理ユニットの前段には処理速度の誤差を吸収するためのバッファが存在する。
MPEGデコーダ204はPCR取得部2041、STCカウンタ2042、オーディオパーサ20
43、オーディオバッファ2044、オーディオデコーダ2045、ビデオパーサ204
6、ビデオバッファ2047、ビデオデコーダ2048から成る。図には明記していない
が、出力段の前段にバッファが存在する。
暗号化を施されたパーシャルTS形式で記録されているとする。201はパーシャルTSを記
録する記録媒体であるが、同時に保存するストリームのGOPの先頭位置を記録し管理する
ことで、普通再生だけではなくたとえばIピクチャのみを連続して表示するといった、様
々な特殊再生が行えるように記録を行う。
体201から再生を行うTSを読み出し、分離部203に送出する。記録媒体201から読
み出し部2021によって任意のパーシャルTSを後段に転送する。復号部2022におい
て復号する。出力部2023は復号したデータをタイムスタンプ再生、若しくはフロー制
御再生のいずれかで出力する。カウンタ2024は再生時に時刻情報をカウントアップし
ていき、タイムスタンプ再生の基準時刻となる。
が生成する時刻情報とを比較して、時間が一致したPESを順次出力する。
TS出力の要求が来たら記録媒体からデータを順次読み出す。この場合には付加されている
タイムスタンプを無視し、タイムスタンプ再生よりも高速に出力を行う。MPEGデコーダ2
04からパーシャルTS出力停止の要求があった場合には記録媒体からの読み出しを止める
。これを繰り返すことで、MPEGデコーダ204の再生処理能力に応じたデータ出力を実現
する。
、時刻情報、その他付加的な情報に分離する。分離したデータをMPEGデコーダ204に送
る。
て以下に示す処理を行う。PCR取得部2041で、TSが有するタイムスタンプを取得し、
システムの時間情報にセットする。STCカウンタ2042ではセットされた時間情報を定
期的にカウントアップしていき、オーディオデコード部2045とビデオデコード部20
48に送信する。ビデオPESパーサ2046で入力された映像データを解析した後にビデ
オバッファ2047に蓄え、ビデオデコード部2048では、STCカウンタ2042から
送信された時刻情報と、映像データの持つDTSが一致するとデコードを行い、PTSと一致す
ると後続の映像出力段に出力する。音声データはオーディオPESパーサ2043で解析し
、オーディオバッファ2044に貯められる。オーディオデコード部2045ではSTCカ
ウンタ2042から送信される時刻情報と音声データの持つPTSが一致したら音声出力を
行う。
/しないの設定を行う。再生の手順は、フロー制御信号の送信する/しないによって違い
は無く、再生手順開始後、始めに取得したPCRをSTC値に設定すると、以降はSTCカウンタ
が一定速度でカウントアップしていく。デコード部ではそのSTCカウンタの時刻情報を基
準としてデコード・出力を行う。フロー制御信号を送信する場合、MPEGデコーダの持つビ
デオバッファ2047、オーディオバッファ2044の一方あるいは両方のデータ量を常
に監視し、バッファにたまっているデータ量が一定の閾値より大きく、あるいは閾値以上
になった場合には制御部205を通じて出力制御部202へパーシャルTS出力停止要求を
出す。同様にバッファ内のデータ量がある一定の閾値以下或いは閾値未満になった場合に
出力制御部202へTS出力開始要求を出す。上記動作を交互に繰り返すことで常にデコー
ド可能な状態を保ち、映像と音声を同期させて出力する。
ンプ再生とフロー制御再生の切換についても制御部205から命令を送り実行する。シス
テムバス206により、制御部から各ユニットへの命令や各ユニットからの情報を伝達す
る。以上で説明した装置を使用し、記録媒体201から入力されたパーシャルTSを映像と
音声の同期を取って出力するための再生手順を説明する。
図3は再生開始時の装置の動作を示すフローチャートである。例えばリモコンなどの外部
入力機器などから記録媒体201に記録されている任意のパーシャルTSの再生が指示され
た場合、制御部が目的とするストリームの情報を出力制御部202へ通知する。
定を行い、S302へ遷移する。記録媒体201ではIピクチャ位置を管理しており、パ
ーシャルTSはIピクチャから出力が行われる。
判断し、記録媒体201からタイムスタンプ再生でパーシャルTSの出力を開始して、フロ
ー制御再生への切り換えを行うためのタイマを設定してS303へ遷移する。設定する待
ち時間はMPEGデコーダが再生を開始するまでに掛かる時間以上の値を設定する。記録媒体
からの再生についてデコード開始に掛かる処理時間に規定は無いが、確実にデコードを行
える時間をあらかじめ調査し、たとえば一秒間といった一定の待ち時間を設定する。
ダ204では、映像と音声のデコード・出力を開始してS304へ遷移する。S304で
は、S302において設定したタイマの分だけ時間が経過したら、制御部205が、出力
制御部202の動作をタイムスタンプ再生からフロー制御再生へ切換を行い、処理を終了
する。
MPEGデコーダ204とが非同期で動作しているが、この動作に代わりMPEGデコーダ204
で映像と音声を同期して出力開始したことを制御バス206/制御部205を通じて出力
制御部202に通知し、それを受信して後にパーシャルTSの出力方法をフロー制御再生に
切り換えても同じ効果が実現できる。処理を置き換えた場合のフローチャートを図4に示
す。
制御部202はパーシャルTSの出力を開始するが、タイマを設定せずにS403へ遷移す
る。S403はS303と同様の制御を行い、MPEGデコーダ204が出力動作を開始して
S404に遷移する。S404ではMPEGデコーダ204が映像と音声を出力開始したこと
を制御部205へ通知する。S405ではS304と同様に制御部205から出力制御部
202の動作をフロー制御再生に切り換えて処理を終了する。
続けていると、ビデオバッファ2044・オーディオバッファ2047のいずれか、もし
くはいずれもがオーバーフローしてしまう。オーバーフローした場合、MPEGデコーダ20
4は超過したデータを古いものから順次破棄するなどの動作が考えられるが、上記のよう
に記録媒体201からの出力がタイムスタンプ再生で開始されるならば、入力のビットレ
ートは放送波と同様あるいはそれ以下となり、制御部205とMPEGデコーダ204の再生
開始動作が放送波を再生する場合と同様のシーケンスであれば、ビデオバッファ2044
とオーディオバッファ2047のサイズを変更しなくとも、バッファが破綻することなく
再生が可能である。
止操作や、再生方法の切換によって再び同期を取り直す必要が生じるまで、もしくは記録
媒体からのパーシャルTS入力が停止しない限り、以降の再生はフロー制御再生で動作する
。
場合の制御について示す。通常再生から音声出力を行わないIピクチャの映像のみ表示す
るサーチ動作へ遷移する場合の手順を図5に示す。
ー制御再生である場合S503へ遷移する。S502では出力制御部202の動作をフロ
ー制御再生に切り換えてS503へ遷移する。S503では制御部205から出力制御部
202が持つバッファとMPEGデコーダ内のビデオバッファ2044とオーディオバッファ
2047をクリアしてS504へ遷移する。S504では出力制御部202が記録媒体か
らのTSの出力方法を変更してS505へ遷移する。毎回次に出力するIピクチャの位置を
取得し、得られた位置からIピクチャ一枚を含むサイズのデータをデコーダに出力するよ
うに変更する。S505では制御部205からMPEGデコーダの再生方法を映像はIピクチ
ャのみデコード・出力するように変更し、音声はデコード・出力を行わないように変更し
て処理を終了する。上記以外の特殊再生へ遷移する場合においても、すなわち映像と音声
の同期を取って再生を実行している状態から同期を取る必要がない再生状態に遷移する時
は同様の処理手順でフロー制御再生へと切り換える。
手順を示すフローチャートである。S601ではパーシャルTSの出力を止めて、S602
へ遷移する。S602では出力制御部202が持つバッファとMPEGデコーダ内のバッファ
をクリアしてS603へ遷移する。バッファのクリアを行わずに普通再生に切り換えてし
まうと切換時にバッファ内に残存しているIピクチャのみのストリームがデコード・出力
され、視聴者に違和感を与えてしまう。そのため、バッファのクリアを行うことで、残存
しているデータを無くしてスムーズにI,P,Bピクチャ全てをデコード・出力する普通
再生への遷移を実現する。S603では出力制御部202の動作をタイムスタンプ再生に
切り換えてS604へ遷移する。S604では出力制御部202が記録媒体201からの
パーシャルTSの出力方法をI、P、Bピクチャ全てを出力するように設定を変更してS6
05へ遷移する。S605ではパーシャルTSの出力を開始してS606へ遷移する。S6
06では制御部205からMPEGデコーダ204の再生方法を通常のデコードを行うよう設
定を変更して処理を終了する。例えばI,Pピクチャのみを用いた高速再生や音声出力を
伴わないスロー再生などを含む上記以外の映像と音声の同期を取らない特殊再生状態から
、映像と音声の同期を取る必要がある再生状態に遷移する場合は同様の処理手順でタイム
スタンプ再生へと切り換える。
うに映像と音声の同期を取って出力している状態はそのままに再生速度のみ変更するよう
な遷移では、出力するピクチャの種類・順番に変更が無いため、バッファをクリアする必
要が無く、かつ映像と音声の同期を取り直す必要も無い。よって、この場合はフロー制御
再生からタイムスタンプ再生に切り換える必要は無い。ただしタイムスタンプ再生に変更
することも厭わない。
逆方向のサーチのように、映像と音声の同期を取らない再生状態から同期を取る必要がな
い再生状態へ遷移する場合は、フロー制御のままで必要に応じてバッファクリアを行い、
再生方法を変更すれば良い。
かどうかの判断が可能である。再生状態として「一時停止」という状態を持った場合、遷
移前の再生状態をチェックするだけでは再生時にタイムスタンプ再生に変更すべきかどう
かは判断が出来ない。例えば、ユーザの操作が「再生」→「一時停止」→「再生」ならば
、バッファクリアせずにフロー制御再生のままで構わないが、「サーチ」→「一時停止」
→「再生」という遷移であれば、バッファクリアを行いタイムスタンプ再生を開始しなけ
ればならない。よって「一時停止」を再生状態として認識しない作りにするか、或いは「
一時停止」状態の時にはさらに一つ前の再生状態を管理する作りにしておく。
よって指定された位置に移動して通常再生を再開するという動作も可能である。指定した
位置から通常再生を行う場合には、確実に時刻情報が飛ぶために操作前がどのような再生
状態かに拠らず操作後の再生開始時に映像と音声の同期を取る必要があるため、タイムス
タンプ再生で再開しなければならない。図7は普通再生中、あるいは特殊再生中に、ユー
ザの操作などによりパーシャルTSを指定された位置から再生開始する動作を説明するフロ
ーチャートである。
Iピクチャが見つかった場合にはS702へ遷移する。指定の時刻がストリームの存在の
範囲外であるなどして、目的のIピクチャが見つからなかった場合には何もせず処理を終
了する。S702では、図6で示したフローチャートと同様の操作を行ってタイムスタン
プ再生を開始し、処理を終了する。
いて通常再生開始時にバッファの破綻を起こすことなく、AV同期を保って再生を行うこと
が可能である。デコーダのビデオバッファ2044とオーディオバッファ2047のサイ
ズを大きくしてやることもHDDからのパーシャルTS入力時にオーバーフローを防ぐ点で効
果がある。そのため、上記実施例と組み合わせる事でS302にて設定する待ち時間を減
らすことが可能である。究極的にはS302で設定する待ち時間無し、すなわち最初から
入力をフロー制御再生として出力制御部を動作させることも含む。また、MPEGデコーダ2
04のデコード手順中にフロー制御用の手順を用意して処理時間を短くしておくことでも
、同様にS302にて設定する待ち時間を短縮できる。しかし、どちらの方法も用意する
資源が増加する、或いは新規のプログラムを組むため、開発工数が増えるなどの欠点が挙
げられ現実的ではない。
実行可能であるという条件において、どんな種類の記録媒体であるかに関わらず有効であ
る。上記実施例ではHDDからの再生を用いたが、その他の例としてDVDディスクやBlu-Ray
ディスクからの再生などが挙げられる。またテレビ放送受信機に限定せず、同様の構成を
持って映像と音声を再生することの出来る機器全てに適用が可能である。
る再生を行う時に、STDバッファのオーバーフローによる入力ストリームの停止を回避し
、かつ番組を構成する要素(映像・音声)の同期を良好に保った状態で再生を行う事を、フ
ロー制御専用の手順を用意することなく、またデコーダの使用するメモリ量を増やすこと
なく可能とする。
102 入力ストリーム(TSパケット)の模式図
103 フロー制御再生によって入力が停止する手順の説明図
201 記録媒体
202 出力制御部
203 分離部
204 MPEGデコーダ
205 制御部
206 システムバス
2021 読み出し部
2022 復号部
2023 出力部
2024 カウンタ
2041 PCR取得部
2042 STCカウンタ
2043 オーディオPESパーサ
2044 オーディオバッファ
2045 オーディオデコード部
2046 ビデオPESパーサ
2047 ビデオバッファ
2048 ビデオデコード部
Claims (7)
- 映像データと音声データとを有するデータストリームを記録する記録部と、
前記データストリームをデコードするデコーダと、
前記記録部に記録されたデータストリームの再生を制御する制御部とを備え、
前記デコーダは、入力されたデータストリームをデコード前にバッファデータとして一時的に保持し、
前記制御部は、映像データと音声データとを同期させない特殊再生と、映像データと音声データとを同期させる特殊再生とを切り替える場合に、前記デコーダに残存するバッファデータを出力せず、前記デコーダに新たに入力されたデータストリームをデコードして出力するよう制御し、映像データと音声データとを同期させて再生しながら再生速度を切り替える場合は、前記デコーダに残存するバッファデータを出力するように制御することを特徴とする記録再生装置。 - 前記デコーダは、入力されたデータストリームに含まれる映像データと音声データをデコード前にそれぞれ映像バッファデータと音声バッファデータとして一時的に保持し、前記映像バッファデータと前記音声バッファデータとをそれぞれデコードし、
前記制御部は、前記映像データと音声データとを同期させない特殊再生と、前記映像データと音声データとを同期させる特殊再生とを切り替える場合に、前記デコーダに残存する前記映像バッファデータと残存する前記音声バッファデータとをそれぞれ前記デコーダから出力せず、前記デコーダに新たに入力されたデータストリームに含まれる映像データと音声データとをそれぞれデコードして出力するよう制御することを特徴とする請求項1に記載の記録再生装置。 - 映像データと音声データとを有するデータストリームを記録する記録部と、
前記データストリームをデコードするデコーダと、
前記記録部に記録されたデータストリームの再生を、映像データと音声データとを同期させない特殊再生と、映像データと音声データとを同期させる特殊再生とに切り替えて行う制御部とを備え、
前記デコーダは、入力されたデータストリームをデコード前にバッファデータとして一時的に保持し、
前記制御部は、前記映像データと音声データとを同期させない特殊再生から前記映像データと音声データとを同期させる特殊再生への切替の命令を送る場合に、前記デコーダにバッファデータをクリアする命令を送り、映像データと音声データとを同期させて再生しながら再生速度を変更する命令を送る場合は、前記デコーダにバッファデータをクリアする命令は送らないことを特徴とする記録再生装置。 - 前記デコーダは、入力されたデータストリームに含まれる映像データと音声データをデコード前にそれぞれ映像バッファデータと音声バッファデータとして一時的に保持し、前記映像バッファデータと前記音声バッファデータとをそれぞれデコードし、
前記制御部は、前記映像データと音声データとを同期させない特殊再生から前記映像データと音声データとを同期させる特殊再生への切替の命令を送る場合に、前記デコーダに映像バッファデータと音声バッファデータとのそれぞれをクリアする命令を送ることを特徴とする請求項3に記載の記録再生装置。 - 映像データと音声データとを有するデータストリームを記録する記録部と、
前記データストリームをデコードするデコーダと、
前記記録部に記録されたデータストリームを入力し、特殊再生における前記入力したデータストリームの前記デコーダへの出力を、映像データと音声データとを同期させない制御による出力と映像データと音声データとを同期させる制御による出力とに切り替えて行う出力部と、
前記記録部と前記デコーダと前記出力部とを制御する制御部とを備え、
前記デコーダは、入力されたデータストリームを一時的に保持するバッファ部と、前記バッファ部から出力されたデータストリームをデコードするデコード部とを有し、
前記制御部は、特殊再生において、前記映像データと音声データとを同期させない制御から前記映像データと音声データとを同期させる制御への切替の命令を前記出力部に送る場合に、前記デコーダのバッファ部にバッファクリアの命令を送り、映像データと音声データとを同期させて再生しながら再生速度を変更する命令を送る場合は、前記デコーダのバッファ部にバッファクリアの命令は送らないことを特徴とする記録再生装置。 - 前記デコーダの前記バッファ部は、複数のバッファ部であり、少なくとも前記映像データを一時的に保持する映像データバッファ部と前記音声データを一時的に保持する音声データバッファ部とがあり、
前記デコーダのデコード部は、複数のデコード部であり、前記映像データバッファ部からの出力データをデコードする映像データデコード部と前記音声データバッファ部からの出力データをデコードする音声データデコード部とがあり、
前記制御部は、特殊再生において、前記映像データと音声データとを同期させない制御から前記映像データと音声データとを同期させる制御への切替の命令を前記出力部に送る場合に、前記デコーダに前記映像データバッファ部のバッファデータと前記音声データバッファ部のバッファデータとのそれぞれをクリアする命令を送ることを特徴とする請求項5に記載の記録再生装置。 - 前記データストリームはトランスポートストリーム形式で記録されていることを特徴とする請求項1から6のいずれか一に記載の記録再生装置。
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