JP4289055B2 - トランスコーダおよびこれを用いた記録再生装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ストリームの圧縮符号化方式を変換するトランスコーダ、及びこれを用いた記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像情報をディジタル化し、ＭＰＥＧビデオ圧縮技術により圧縮符号化して蓄積媒体に記録したり、通信媒体を介して伝送する技術が多様な機器で用いられている。例えば、ＭＰＥＧ−２Ｖｉｄｅｏ（ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−２）方式を用いたＤＶＤ記録再生装置や、ＭＰＥＧ−４Ｖｉｄｅｏ（ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４９６−２）方式を用いた携帯端末間の通信などが適用例として挙げられる。このように用途に応じて圧縮方式が異なってきた結果、各機器においては、異なる圧縮符号化方式間でデータを変換するトランスコード技術への要求度が高まっている。例えば特許文献１には、ＭＰＥＧ−２からＭＰＥＧ−４へトランスコードする技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−９２４９７号公報
【０００４】
特許文献１では、ＭＰＥＧビデオストリームを一度復号し、これを再び別のＭＰＥＧビデオの圧縮符号化方式を用いて符号化することで、ＭＰＥＧビデオストリーム間のトランスコードを実現している。このとき、ＭＰＥＧの復号画像を表示順ではなく符号化順に一旦復号画像を生成し、他方のＭＰＥＧビデオに変換することでトランスコード時の処理遅延を短縮する方法がとられている。一般的にトランスコード装置を実現する場合、上記復号部はＭＰＥＧビデオストリームを復号しビデオ信号として出力する復号装置と同様の構成をもつことが多く、上記ビデオ信号を各フレーム毎に外部同期信号に合わせて出力し、これを再びエンコード装置を用いて符号化することが多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１の技術ではトランスコードの処理遅延は短縮されるが、トランスコードの処理時間が大幅に短縮されることはない。すなわち、復号回路を基本としてトランスコードを行う際、トランスコードのためには入力ストリームを復号してビデオ出力するのと同等の時間が必要とされ、大量のストリームをトランスコードするには、ユーザは長時間待つ必要があった。本発明の目的は、上記状況を鑑みてトランスコード時間を短縮し、トランスコーダの使い勝手を向上させることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の装置では、第１ストリームを復号して外部機器で表示するレートに同期して復号画像を出力する第１の動作モードと、表示レートに同期せずに高速にトランスコード処理する第２の動作モードを持つ。さらに第２の動作モードでは、トランスコーダの進行状況を表示するＧＵＩを持つ。さらに第２の動作モード中にトランスコード途中の画像を間引いて表示する機能を持つ。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明によるトランスコーダを含むビデオ記録再生装置の第１の実施の形態を示すブロック図である。この装置は、撮像信号を蓄積メディアにＭＰＥＧ２ビデオストリームとして記録し、蓄積メディアからストリームを再生して出力するビデオ記録再生装置の例である。本ビデオ記録再生装置は、再生したＭＰＥＧ２ストリームを復号して出力する機能とともに、再生したＭＰＥＧ２ビデオストリームをＭＰＥＧ４ビデオストリームに変換し外部に出力する機能を備える。以下図面に従って説明する。
【０００８】
撮像信号をメディア１００に記録する場合、ユーザＩＦ１０９より記録指示が出され、これを受けてＭＰＥＧ２ストリーム生成部３００において、レンズ部３０１、信号処理回路３０２を制御して、撮像したアナログ信号をデジタルビデオ信号に変換する。さらに該デジタルビデオ信号は、ＭＰＥＧ２エンコーダ３０３においてエンコードされＭＰＥＧ２ビデオストリームが生成される。ＭＰＥＧ２ビデオストリームは、図示されていないＡｕｄｉｏの情報、あるいはビデオストリームの管理用データとともに、メディアＩＦ（記録再生回路）１０１を介して蓄積メディア１００に記録される。
【０００９】
ユーザＩＦ１０９によって再生指示された場合、メディア１００に記録されたＭＰＥＧ２ビデオストリームは、所定のストリーム部分がメディア１００より再生される。再生されたビデオストリームは、メディアＩＦ１０１を介してＭＰＥＧ２／４トランスコーダ２００に送られる。トランスコーダ２００内のＭＰＥＧ２デコーダ２０１では、ＭＰＥＧ２ビデオストリームを復号化し、デジタルビデオ信号の画素値のデータが生成される。各画素データは外部の表示機器で表示するための同期信号に同期して表示回路１０４によって読み出され、端子１０５に接続されたディスプレイ機器に出力される。
【００１０】
図２は上記デコード動作と表示フレームの関係について示した図である。ここでは、ＭＰＥＧ２ストリームは８０１〜８０６に示すように、各フレームごとの情報が他のフレームとの動き補償の方式に応じてＩ、Ｐ、Ｂピクチャと呼ばれるピクチャ種別に分けてエンコードされている。ＭＰＥＧ規格では、Ｉピクチャは他のフレームの情報を用いずに、自ピクチャ内の情報を用いてエンコードされるピクチャ、Ｐピクチャは、自ピクチャよりも表示順で古いピクチャの情報を参照し、動き補償を行うことでエンコードされるピクチャ、Ｂピクチャは、表示順で自ピクチャよりも前のＩもしくはＰピクチャと、表示順で後のＩもしくはＰピクチャの情報を参照し、動き補償を行うことでエンコードされるピクチャと定義されている。
【００１１】
図２の例では、Ｂピクチャ８０２と８０３は表示順では後になるＩピクチャ８０１の情報を参照しているため、Ｉピクチャ８０１はＢピクチャ８０２と８０３よりも早い順序で符号化されており、デコードの順序もデコード中フレームの行に示すように、Ｉピクチャ８０１が８０２、８０３より先になる。デコード後の画像は、元の表示順に戻されて表示するため、デコード後表示タイミングの行に示すようなフレーム順に並び替えされて８１２、８１３、８１４、８１５、８１７という順序で表示される。このとき、例えばＮＴＳＣのインタレースディスプレイ機器に画像を表示する場合、各ピクチャ画像がフレーム画像である場合、各フレームの情報は２フィールド分の信号に相当し、各フィールドの垂直同期信号に同期して所定の有効画素領域期間中に画素データが読み出され表示回路１０４より出力される。上記のように外部ディスプレイに出力するためには、デコードされた画像８０１〜８０６は、一旦図１のフレームメモリ２０２に格納され、表示されるまで保持される。保持するために必要なフレームメモリがオーバーフローしないように、表示スピードに対してデコードスピードが平均的に同レートになるように制御してデコードを行う。図２の場合、デコードと表示のタイミングはずれているが、両者ともに垂直同期期間に同期して各フレーム毎に１フレームのレートで処理を行うため、固定的に数フレーム分のフレームメモリ２０２を持つことで処理を行うことが可能である。
【００１２】
次に、ＭＰＥＧ２ストリームをＭＰＥＧ４ストリームに変換する場合について説明する。図１のブロック図で、ＭＰＥＧ４エンコーダ２０３は、ＭＰＥＧ２デコーダ２０１より復号された画像データを入力とし、これを改めてＭＰＥＧ４のストリームとして再エンコードすることで、ＭＰＥＧ２からＭＰＥＧ４に変換（トランスコード）する。変換されたＭＰＥＧ４ビデオストリームは、端子１０３より外部に出力され、例えば図示していない外部の通信ＩＦによってネットワークに出力されたり、別の蓄積メディアに記録される。ＭＰＥＧ４エンコードにおいても、ＭＰＥＧ２と同様に各入力画像のフレームをＩ，Ｐ，Ｂピクチャのいずれかとしてエンコードする。
【００１３】
図３は、図１におけるＭＰＥＧ２からＭＰＥＧ４へトランスコードする際の動作タイミングを示す。本実施形態では、トランスコード中の画像は外部の表示機器に表示しないため、図２のように、外部の表示レートと同レートでデコードを進める必要がない。したがって、ハードウェアのスペックが許容する範囲内の最速のスピードで各フレームのデコードを行う。各フレームのデコードに必要とされる時間は、各フレームの符号量、動き補償処理の複雑度などに応じて変化し、図３の９０１〜９０６のように可変になる。一般的にハードウェア、ソフトウェアの処理能力の向上によって、各フレームの表示期間に必要される時間（２フィールド期間）に比べて、１フレームのＭＰＥＧ２デコードは早く処理することが可能であり、通常復号時よりも高速にデコード画像を生成することが可能である。また、蓄積メディア１００からの読み出し可能なビットレートもＭＰＥＧ２のビデオストリームのビットレートに比べて十分速く、デコード処理を高速処理を行う場合でも、それに見合ったビットレートでストリームをメディアＩＦ１０９を介して供給することが可能である。一方、ＭＰＥＧ４のエンコードはＭＰＥＧ２の各フレームのデコードが終了したタイミング（図３の７０１〜７０６）でそのフレームのＭＰＥＧ２デコード画像を入力として、ＭＰＥＧ４エンコードを行う。ＭＰＥＧ４エンコードの各フレーム９１１〜９１６も同様にハードウェアの処理能力が許容する限り高速に処理し、次のフレームのエンコードが終了したら、デコード開始時間７０１〜７０６まで次の処理開始を待つ。
【００１４】
本実施例では、各フレームのエンコード処理がＭＰＥＧ４の方がＭＰＥＧ２より短い例を示しているが、ＭＰＥＧ２のフレーム処理の方が短い場合はＭＰＥＧ２側が対応するＭＰＥＧ４のフレーム処理の終了を待って次のフレーム処理を行うようにしても良い。例えば、９０４と９１３のフレーム対応の場合で、もし９１３の処理時間エンコード時間の方が長い場合、９１３の終了を待って９０５の処理開始を行うように７０４のタイミングを調整する。上記のようにトランスコードした場合、各フレームを外部表示機器に同期させて出力させていないため通常のＭＰＥＧ２復号、再生時処理に比べて高速にトランスコードすることができる。また、図３のように各フレームごとにデコードとエンコードの処理開始タイミングを一致させずにＭＰＥＧ２とＭＰＥＧ４が全く異なる開始タイミングを持ち、フレームメモリがオーバーフローしそうなときには、ＭＰＥＧ２エンコードをとめ、フレームメモリがアンダーフローしそうなときには、ＭＰＥＧ４エンコード処理をさせる方法でも実現できる。
【００１５】
また、トランスコード期間中、例えば図４のように表示回路１０４にＯＳＤ処理を行わせ、トランスコードの進行状況をユーザ知らせることで、待ち時間を予測させる。以上のように、ユーザＩＦ１０９より指示されて通常のＭＰＥＧ２復号再生処理とＭＰＥＧ４へのトランスコード処理が変更されたとき、状況に応じて適応的にＭＰＥＧ２の復号処理レートを変更する機能を持つことで、双方の動きを破綻なく実現する。
【００１６】
図５は、本発明による第２の実施の形態である。本実施形態は第１の実施形態と同様の構成を持ち、トランスコードの処理も同様に行われるが、ＭＰＥＧ２からＭＰＥＧ４へのトランスコード中の画像を一部サンプリングして表示する機能を有する。例えば、ＭＰＥＧ２デコーダ２０１でデコードされたＭＰＥＧ２ビデオフレームを一枚だけ保持して出力するように、表示回路１０４を処理させることで、図５の９２１、９２７のようにＭＰＥＧ２のデコード処理の進行中のある特定のフレームを出力することが可能となる。図５では、各Ｉピクチャがデコードされるごとにこれを表示回路が取り込み、次のＩピクチャがデコードされるまで、毎フレーム繰り返し表示を行っている。これにより、ユーザはトランスコードの進行状況の概略を絵柄によってチェックすることができ、トランスコード完了待ちの期間を大まかに予測することができる。また、トランスコード処理は、第１の実施の形態と同様に、特に各フレームのＭＰＥＧ２デコード処理を外部表示回路のレートに合わせる必要がないため、高速に処理を進めることができる。このような処理は、例えば図１のフレームメモリ２０２内に図５の９２１、９２７のサンプル表示用のフレーム分のＭＰＥＧ２デコード画像を退避して持っておくような構成で実現できる。
【００１７】
図６は本発明による第３の実施の形態である。本実施形態では、第１の実施形態が撮像画像として得られた入力画像をエンコードしていたのに対して、外部の放送信号などを受信して必要なストリームを選択して記録し、その後再生やトランスコードを可能とするビデオ記録再生装置である。ユーザＩＦ１０９から受信部分４００へチャネルの選択信号、受信指示が出されると、入力端子４０１からは有線あるいは無線ネットワーク経由で得られたＭＰＥＧ２ストリームが入力される。これは、復調回路４０２によって復調されて、パケット分離回路４０３においてパケット分離処理が行われることで所望のチャネル分のＭＰＥＧ２ストリームが得られる。抽出されたＭＰＥＧ２ストリームは、メディアＩＦ１０１を介してＨＤＤや光ディスクなどの蓄積メディア１００に記録される。記録後のデータは第１の実施の形態と同様に再生して表示することも可能であり、またＭＰＥＧ４へのトランスコードも可能となる。
【００１８】
上記各実施の形態では、ビデオ信号を対象に説明したが、音声信号や各種データ信号に対しても同様に適用できる。また圧縮符号化方式として、ＭＰＥＧ２とＭＰＥＧ４の変換処理を前提に説明したが、その他、ＭＰＥＧ１、Ｈ．２６３などの他の圧縮符号化方式を用いた場合も本発明が有効であることは言うまでもない。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、トランスコード処理の待ち時間を短縮しユーザの使い勝手を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるビデオ記録再生装置の第１の実施の形態を示すブロック図。
【図２】図１の実施の形態におけるＭＰＥＧ２デコード処理タイミングを示す図。
【図３】図１の実施の形態におけるＭＰＥＧ２からＭＰＥＧ４へのトランスコード処理タイミングを示す図。
【図４】トランスコード中の進行状況のＯＳＤ画面を示す図。
【図５】本発明によるビデオ記録再生装置の第２の実施の形態のサンプル画面表示タイミングを示す図。
【図６】本発明によるビデオ記録再生装置の第３の実施の形態を示すブロック図。
【符号の説明】
１００…蓄積メディア１、１０１…メディアＩＦ、１０３…ＭＰＥＧ４ストリーム出力端子、１０４…表示回路、１０５…再生ビデオ出力端子、１０９…ユーザＩＦ、２００…ＭＰＥＧ２／４トランスコーダ、２０１…ＭＰＥＧ２デコーダ、２０２…フレームメモリ、２０３…ＭＰＥＧ４エンコーダ、３００…ＭＰＥＧ２ビデオストリーム生成部、３０１…レンズ部、３０２…信号処理回路、３０３…ＭＰＥＧ２エンコーダ、４００…放送信号受信部、４０１…受信端子、４０２…復調回路、４０３…パケット分離

Claims (6)

1. 第１の圧縮符号化方式を用いて圧縮符号化された第１ストリームを第２の圧縮符号化方式を用いて圧縮符号化された第２ストリームに変換するトランスコーダにおいて、
   上記第１ストリームを復号化する復号化手段と、
   復号化された信号を外部機器へ出力する出力手段と、
   復号化された信号を符号化して上記第２ストリームを生成する符号化手段と、
   上記復号化手段と上記出力手段が、上記第１ストリームを上記外部機器にて表示させるレートに同期して、復号化して出力する第１の動作モードと、上記復号化手段と上記符号化手段が、上記外部機器にて表示させるレートと同期せず、該レートよりも高速に復号化して符号化する第２の動作モードとにより、上記復号化手段と上記出力手段と上記符号化手段とを制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とするトランスコーダ。
2. 請求項１に記載のトランスコーダであって、ユーザから前記第１ストリームを再生するよう指示された場合には、前記第１の動作モードにて処理し、ユーザから前記第１ストリームから前記第２ストリームへのトランスコードを行うよう指示された場合には、前記第２の動作モードにて処理することを特徴とするトランスコーダ。
3. 請求項１に記載のトランスコーダであって、前記第２の動作モードにおいて、当該トランスコーダの進行状況を表示するＧＵＩを持つことを特徴とするトランスコーダ。
4. 請求項１に記載のトランスコーダであって、前記出力手段は、前記第２の動作モード中にトランスコード途中の一部の信号を前記外部機器へ出力する機能を持つことを特徴とするトランスコーダ。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項記載のトランスコーダを用いた記録再生装置であって、
   被写体を撮像する撮像手段と、該撮像手段からの撮像信号を第１の圧縮符号化方式で符号化する第２の符号化手段と、該第２の符号化手段にて生成された第１ストリームを蓄積メディアに記録する記録手段と、該蓄積メディアから上記第１ストリームを再生する再生手段と、を備えることを特徴とする記録再生装置。
6. 請求項１ないし４のいずれか１項記載のトランスコーダを用いた記録再生装置であって、
   前記第１ストリームを外部から受信する受信手段と、受信した第１ストリームを蓄積メディアに記録する記録手段と、該蓄積メディアから上記第１ストリームを再生する再生手段と、を備えることを特徴とする記録再生装置。

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