(57)【要約】本発明は、所定の閾値（ＴＨ）より大きいビットレートを有する入力信号（２０）の部分（２２）を識別するための入力信号（２０）をモニタするための処理手段（１８）と、識別された前記部分（２２）をトランスコードしてこれら部分のビットレートを低減させ前記閾値（ＴＨ）より小さくするためのトランスコードモジュールとを備える装置に関するものである。さらに、この装置に対応する方法及びこの装置を備えるメディアプレーヤシステムに関するものである。
2008503959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を選択的にトランスコードする装置において、
所定の閾値より大きいビットレートを有する入力信号の部分を識別するための入力信号をモニタする処理手段であって、ビットレートは単位時間あたりの部分のビット数として規定されている当該処理手段と、
識別された前記部分をトランスコードしてこれら部分のビットレートを低減させ前記閾値より小さくするためのトランスコードモジュールと
を備える装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記識別された部分のそれぞれが、グループオブピクチャのイントラコードピクチャにより始まり、グループオブピクチャの最後のピクチャに相当するピクチャにより終わるようになっている装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、
前記処理手段は、グループオブピクチャヘッダを用いて前記入力デジタル信号の部分のビットレートを決定するための手段を備える装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置において、
この装置は更にバッファを備えており、前記処理手段が、期間中の前記バッファへの入力ビット数を測定する手段を備える装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置において、
前記トランスコードモジュールが、前記部分に適用される繰り返し処理手段を備える装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置において、
前記トランスコードモジュールが、前記部分を構成するＤＣＴ係数を定量化する量子化ブロックを備える装置。
【請求項７】
入力信号を選択的にトランスコードする方法において、
所定の閾値より大きいビットレートを有する入力信号の部分を識別するための入力信号をモニタするステップであって、ビットレートが単位時間あたりの部分のビット数として規定されている当該ステップと、
前記部分をトランスコードしてこれらの部分のビットレートを低減させ前記閾値より小さくするステップと
を含む方法。
【請求項８】
請求項１に記載の装置を備えるメディアプレーヤシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、広範囲のエンコードされたビットレートを有するデジタルコンテンツを受信できる、消費者用の家電子装置に使用されるデジタル信号を選択的にトランスコードするシステム及び方法に関するものである。
【０００２】
発明の背景
デジタルビデオの製品及びサービスの出現により、デジタルビデオ信号は、日常的に存在するようになっており、市場で多くの注目を集めるようになっている。デジタル信号の記憶容量やネットワークの制約及び放送帯域の制限に起因して、ビデオ信号の記憶及び送信のためにデジタルビデオ信号を圧縮することが重要になっている。その結果として、ビデオエンコードに関する標準規格であるＭＰＥＧ、ＭＰＥＧ−１及びＭＰＥＧ−２を含む、デジタルビデオ信号の圧縮及びエンコードに関する多くの標準規格が広がった。これらの標準規格は、エンコードされたデジタルビデオ信号の形式を指定するとともに、このようなデジタルビデオ信号を視聴者に見せる際に、どのようにデコードするかを特定するものである。しかしながら、デジタルビデオ信号を元々の、圧縮されていないフォーマットから指定のエンコードされたフォーマットに変換する方法については裁量の余地が多く残されている。その結果として、多くの異なるデジタルビデオ信号エンコーダが現在存在しており、様々な程度の圧縮が達成されるように、デジタルビデオ信号をエンコードする多くのアプローチが用いられている。
【０００３】
ここで、トランスコードするとは、例えばビデオストリームのような所定のビットレートのデータストリームを、異なるビットレートのデータストリームに変換する操作を意味することを理解されたい。本発明は、ＭＰＥＧ標準規格に適合するようにデータストリームをトランスコードするのに特に適している（ここで「ＭＰＥＧ」は「Ｍｏｖｉｎｇ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ」の頭字語である。この「Ｍｏｖｉｎｇ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ」とは、１９９０年に設立された国際標準化機構（ＩＳＯ）の専門家グループであって、このグループが動画の送信及び保存の双方又はいずれか一方に関するこの標準規格を採用した。この標準規格はＩＳＯにより多くの文献として公表されている）。
【０００４】
トランスコードは、第１信号トランスポートシステムが第２信号トランスポートシステムと接続する状況で発生させることができる。
【０００５】
第１の例では、９Ｍｂｉｔ／ｓの入力ＭＰＥＧ圧縮ビデオ信号（例えば衛星による伝達）を、ケーブルヘッドエンドにおいて限られた帯域容量の通信チャンネルを介して中継する必要がある場合、このケーブルヘッドエンドにより、この入力信号を例えば５Ｍｂｉｔ／ｓの上述した限られた帯域容量に合うようにより低いビットレートにトランスコードする。
【０００６】
第２の例では、デジタルビデオ放送（ＤＶＢ）により放送される入力ＭＰＥＧ圧縮ビデオ信号、すなわち場合により１０Ｍｂｉｔ／ｓより高くなるビデオ信号を、最大ビデオビットレートが９．８Ｍｂｉｔ／ｓに制限される媒体であるＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）にアーカイブさせなければならない場合、この入力信号を前記限られた帯域に合わせたより低いビットレートにトランスコードさせなければならない。
【０００７】
トランスコードは時間がかかりプロセッサの使用に関してもコストが大きくなるが、その理由は、まず、全ての入力信号が根本的にデコードして、次にその全体を必要ビットレートに達するまで再エンコードするためである。或いは又、デコードしたピクセルのブロックをデコードに対して処理を行う代わりに差分ピクセルのブロックに対して処理を実行して、入力信号を部分的にトランスコードさせることもできるが、このような処理もなお入力信号の全体に適用されるものであるため、これもコストのかかる解決策となってしまう。
【０００８】
発明の目的と開示
本発明の目的は、入力デジタル信号を選択的にトランスコードする改良された装置及び方法であって、このようなトランスコードを行うのにかかる時間と、そのために必要とされるプロセッサ使用率とを従来技術の構成より低減させた装置及び方法を提供することにある。
本発明による装置は、
所定の閾値より大きいビットレートを有する入力信号の部分を識別するための入力信号をモニタする処理手段と、
前記部分をトランスコードしてこれら部分のビットレートを低減させ前記閾値よりも小さくするためのトランスコードモジュールと
を備える装置である。
本発明による方法は、
所定の閾値より大きいビットレートを有する入力信号の部分を識別するための入力信号をモニタするステップと、
前記部分をトランスコードしてこれら部分のビットレートを低減させ前記閾値よりも小さくするステップと
を含む方法である。
【０００９】
トランスコードは識別された部分のみに適用すればよいため、この装置の必要とする処理手段が少なくなるだけでなく、実行速度もより高速になる。
【００１０】
本発明のこれらの及び他の態様は、ここに記載されている実施例を参照することで明らかとなるであろう。
【００１１】
発明の詳細な説明
添付の図面を参照して、本発明の実施例を一例として説明する。
図１は、既知のトランスコードの方法を示しており、この方法は、少なくとも、デコードされたデータ信号１０２をその時点の入力コードビデオ信号１０３から発生するエラーデコードステップ１０１を含む。このエラーデコードステップ１０１は、入力ビデオ信号１０３に含まれるに限られた数のデータ形式のみをデコードするため、入力ビデオ信号１０３を部分的にデコードするものである。このステップ１０１は、この信号１０３に含まれる少なくともＤＣＴ係数及び動きベクトルの（参照番号１０４で示す）可変長デコード（ＶＬＤ）を含む。このステップ１０４は、デコードされたＤＣＴ係数１０５及び動きベクトル１０６を得るための（例えば、ハフマンコードを含む逆ルックアップテーブルによる）エントロピーデコードからなる。このステップ１０４に続いて、デコードしたＤＣＴ係数に対して参照番号１０７で示される逆量子化（ＩＱ）処理を実行しデコードされたデータ信号１０２を発生させる。この逆量子化処理１０７は、主としてデコードされたＤＣＴ係数１０５に入力信号１０３の量子化係数を掛ける処理からなる。ほとんどの場合、この量子化係数はマクロブロック毎に変更しうるので、この逆量子化処理１０７はマクロブロックレベルで実行される。デコードされた信号１０２は、周波数領域のデータを有している。
【００１２】
さらに、このトランスコードの方法は、前記入力ビデオ信号１０３をトランスコードすることより得られる信号に相当する、出力ビデオ信号１０９を発生するための再エンコードステップ１０８を含む。このビデオ信号１０９は、ベースビデオ信号と称される。出力ビデオ信号１０９は、入力信号１０３と同様のＭＰＥＧ−２ビデオ標準規格に対応する。再エンコードステップ１０８は、加算サブステップ１１１により、前記デコードされたデータ信号１０２を修正動き補償信号１１２に加算することより得られた、中間データ信号１１０に対して実行する。この再エンコードステップ１０８は、参照番号１１３で示される量子化処理を含む。この量子化処理１１３は、中間データ信号１１０のＤＣＴ係数を新たな量子化係数で割り、量子化されたＤＣＴ係数１１４を発生させる処理からなる。このような新たな量子化係数は、入力コードビデオ信号１０３のトランスコードを実行することによる修正処理を特徴付ける。その理由は、例えば、ステップ１０７において用いられる量子化係数より大きい量子化係数を使用すれば、入力コードビデオ信号１０３のビットレートを減少させることができるためである。この量子化処理１１３に続いて、このＤＣＴ係数１１４に対して参照番号１１５で示される可変長コード化（ＶＬＣ）を適用し、エントロピーコードＤＣＴ係数１１６を得る。ＶＬＤ処理と同様に、ＶＬＣ処理は、各ＤＣＴ係数１１４に対するハフマンコードを規定するルックアップテーブルから構成される。その後、エントロピーコードＤＣＴ係数１１６は、動きベクトル１０６（図示せず）と共に参照番号１１７で示されるバッファ（ＢＵＦ）に蓄積され、前記ベースビデオ信号１０９により伝達されるトランスコードされたフレームを構成する。
【００１３】
また、この方法は、前記ベースビデオ信号１０９に周波数領域のコードエラー１１９を発生させる復元ステップ１１８を含む。この復元ステップにより、量子化処理１１３により導入されるコードエラーを定量化することができる。動き補償ステップの際に、その時点のビデオフレームのこのようなコードエラーを考慮することにより、次のビデオフレームをトランスコードするにあたり、ベースビデオ信号１０９におけるビデオフレーム間の品質変化が避けられる。このコードエラー１１９は、参照番号１２０で示される逆量子化（ＩＱ）処理により復元されるもので、信号１１４に対して実行され信号１２１を生じる。次に、信号１１０及び１２１間の減算サブステップ１２２を実行し、ＤＣＴ領域、すなわち周波数領域のコードエラー１１９を得る。このようなコードエラー１１９は、入力コードビデオ信号１０３とベースビデオ信号１０９との差に相当する。周波数領域におけるこのコードエラー１１９は、参照番号１２３で示される逆離散型コサイン変換（ＩＤＣＴ）を通過させて、ピクセル領域に相当するコードエラー１２４を発生させる。
【００１４】
また、この方法は、参照番号１２５で示すメモリ（ＭＥＭ）中に記憶されたコードエラーから、ベースビデオ信号１０９により伝達される先行のトランスコードされたビデオフレームに対する動き補償信号１１２を発生させる、動き補償サブステップ１２６を含む。このメモリ１２５は、少なくとも２つのサブメモリを有している。第１サブメモリは、トランスコードされているビデオフレームに対して修正されたコードエラー１２４を記憶するように作用し、第２サブメモリは、先行のトランスコードされたビデオフレームに対して修正されたコードエラー１２４を記憶するように作用する。まず、信号１２７によりアクセス可能なこの第２サブメモリのコンテンツに対する予測ステップにおいて動き補償１２８（ＣＯＭＰ）処理を実行する。この予測ステップは、記憶されたコードエラー１２７から予測信号１２９を算出する処理よりなる。この予測信号は動き補償信号とも称され、トランスコードされている入力ビデオ信号１０２の一部に対する動きベクトル１０６により示される、メモリデバイス１２５に記憶された信号の一部に対応する。当業者に既知であるように、前記予測ステップは通常ではＭＢレベルで実行され、このことは、入力ビデオ信号１０２で搬送される入力ＭＢの各々に対して予測されるＭＢを決定し、更にＤＣＴ領域の加算サブステップ１１１を追加することにより、この予測されたＭＢを前記入力ＭＢに加え、それによりフレーム間の品質管理を低減させることを意味する動き補償信号１２９はピクセル領域のものであるため、これにＤＣＴステップ１３０を行うことでＤＣＴ領域の動き補償信号１１２を発生させる。
【００１５】
本発明によれば、トランスコードステップの前に、所定の閾値より大きいビットレートを有する入力信号の部分を識別するために、この入力信号をモニタする。従って、入力信号のこれらの部分のみより低い下位ビットレートにトランスコードする。このために、図１に従って記載した方法を実行するトランスコードモジュールを用いることができ、有利である。
【００１６】
例えば、ＤＶＢ信号をＤＶＤ媒体にアーカイブさせなければならない場合、この閾値をＤＶＤ媒体の許容する最大帯域、すなわち９．８Ｍｂｉｔ／ｓ、に設定する。
【００１７】
この閾値より大きいビットレートを有するものと識別された部分の、トランスコードを促進するには、これら部分を、ＧＯＰ（Ｇｒｏｕｐ  ｏｆ  Ｐｉｃｔｕｒｅｓ）のイントラコードピクチャ（すなわち先行する又は以後のピクチャに対してコード化されていないピクチャ）から開始し、ＧＯＰの最後のピクチャに相当するピクチャで終了させるのが有利である。
【００１８】
図２は、高すぎるビットレート（すなわち、入力装置により決定された所定の閾値より大きい）を有するＭＰＥＧビデオストリーム部分を、識別するための方法を示す線図である。
【００１９】
入力信号は、アンテナ又は衛星ケーブル１０により受信され、チューナ１２を経てＭＰＥＧビデオストリーム入力を出力する逆多重化装置１４に送られる。この場合、生じたビデオデータの全ては、記憶装置１６に入力される。更に、ビデオデータはローカルビットレート検出器１８を通過するが、このローカルビットレート検出器１８は、高すぎるビットレートを有するビデオデータ部分に対するポインタを発生させる。このような部分は、
全ビデオ信号の多くても数パーセントに過ぎないことが多いことを理解されたい。
【００２０】
図３は、ビデオ信号２０を線図的に示しており、このビデオ信号２０は、高すぎるビットレート（すなわち、閾値より上のビットレート）を有する部分２２と、適切なビットレート（すなわち、閾値より下のビットレート）を有する部分２４との双方を含んでいる。
【００２１】
さらに、図４を参照するに、（高すぎるビットレートを有する部分２４に対するポインタを含む）入力ＭＰＥＧビデオストリーム２０を読み込み、このビデオストリーム20の高いビットレート部分22を繰り返し再エンコード（すなわち、トランスコード）し、ビットレートの閾値よりも常時低いビットレートを有する出力信号を発生させる。
【００２２】
図５は、高ビットレート部分を繰り返しトランスコードするための代表的処理を、フローチャートの形で線図的に示している。
【００２３】
図１に示すようなトランスコード方法を用いる場合、参照番号１１３で表される量子化ブロックの量子化係数Ｑに対して影響を及ぼすことで、高ビットレート部分をトランスコードする。
【００２４】
まず、当初の低い方の量子化係数ｌｏｗ＿Ｑと当初の高い方の量子化係数ｕｐ＿Ｑとを初期化し、これら２つの値を加算して、２で割ることにより、現在の量子化係数ｃｕｒ＿Ｑを決定する。次に、この現在の量子化係数ｃｕｒ＿Ｑにより高ビットレート部分を、トランスコードする。
【００２５】
その後、トランスコードした領域のビットレートを、測定する。
【００２６】
このビデオストリームのトランスコードされた領域について得られたビットレートが（所定のビットレート閾値ＴＨに対して）高すぎる場合、低い方の量子化係数ｌｏｗ＿Ｑを現在の量子化係数ｃｕｒ＿Ｑの値に設定し、高い方の量子化係数ｕｐ＿Ｑは同じ値のままにし、新たな（より高い）現在の量子化係数ｃｕｒ＿Ｑを算出し、この新たな現在の量子化係数ｃｕｒ＿Ｑを用いて、トランスコード処理を繰り返す。
【００２７】
それとは逆に、このビデオストリームのトランスコードされた領域のビットレートが（所定のビットレート閾値ＴＨに対して）低すぎると判断されたら、高い方の量子化係数ｕｐ＿Ｑを現在の量子化係数ｃｕｒ＿Ｑの値に設定し、低い方の量子化係数ｌｏｗ＿Ｑは同じ値のままとし、新たな（より低い）現在の量子化係数ｃｕｒ＿Ｑを算出し、この新たな現在の量子化係数ｃｕｒ＿Ｑを用いて、トランスコード処理を繰り返す。この処理は、トランスコードされた領域について得られるビットレートが高すぎず低すぎないものと判断されるまで、繰り返す。
【００２８】
ビットレートが所定のビットレート閾値ＴＨと比較して低くなりすぎることを回避するために、前記閾値ＴＨの数％より低くなった場合に限り、ビットレートが低すぎるものとみなすよう決定することができる。
【００２９】
ＭＰＥＧビデオストリームのような入力デジタル信号のビットレートを決定するのには、いくつかの適切な方法がある。例えば、期間Δｔ内におけるＦＩＦＯ（先入れ先出し）バッファへの入力ビット数を測定することができる。あるいは又、グループオブピクチャ（ＧＯＰ）のヘッダ用のエレメンタリストリーム（すなわちビデオストリーム）を調査することにより、簡単な概算値を得ることができる。ＧＯＰは、一定期間のビデオフレームを所定個数備える構成を有する。ＭＰＥＧストリーム中には、タイミング情報について調査することができるクロックリファレンスに基づく時間基準も存在している。また、ＧＯＰを構成する固定サイズのパケット数を測定することもできる。このようにして、時間及びデータサイズを得ることができ、これからビットレートを概算することができる。他の適切な方法は、当業者にとって明らかであろう。
【００３０】
このように、本発明の代表的実施形態によるシステムは、（例えばＤＶＤアーカイブ用途の場合）記録中に、入力デジタル信号をモニタし、より高いビットレートが観察される領域を識別するように構成されている。これは、規格外の特性点情報として分類することができる。このような情報は、実行する必要のある処理作業量を直ちに制限することができるため、トランスコーダにとって極めて有益である。その理由は、（入力デジタル信号を記録する必要がある装置の最大ビットレート容量により設定される）所定の閾値より大きいビットレートを有するデータのストリームのみを、トランスコードすればよくなるためである。その結果として、これらの検出された一時領域についてのみトランスコードを行い、入力ビットレートを低減させればよい（ＤＶＤアーカイブ処理に関して言えば、例えば９．８Ｍｂｉｔ／ｓ未満）。
【００３１】
上述したＤＶＤアーカイブ処理の場合の実験値では、ビットレートが高いとみなしうるのは、５％より短い時間であることが示されている。このようなシステムでは、（少なくとも）２０倍のリアルタイム比で、プロセッサ使用率を２０分の１としてトランスコード処理を実行することができる。本発明の方法及びシステムは、広くフォーマット変換や高速アーカイブ機能に理想的なものであり、ここで引用したＤＶＤのアーカイブ用途に限定されるものではない。
【００３２】
これらの装置又は方法は、トランスコーダ、すなわち高速アーカイブ機能を有するＤＶＤ＋ＲＷ／ＨＤＤコンビレコーダやフォーマット変換の可能なネットワークＨＤＤレコーダや、デジタル入力の可能な一般的な記憶装置のようなメディアプレーヤシステムにおいて、有利に実現することができる。
【００３３】
本発明は、この発明による方法の様々なステップを実行するコード命令を記憶するメモリに接続したシグナルプロセッサのようなハードウェアにより、実行することができる。
【００３４】
上述の実施例は、本発明を限定するものではなくこれを説明するためのものであり、当業者は特許請求の範囲により規定される本発明を逸脱することなく、多くの他の実施例を設計しうることに留意すべきである。
【００３５】
互いに異なる従属項にある手段が列記されていることは、これらの手段を組み合わせて利用し、利益を得ることができないことを意味するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、既知のトランスコード方法を示す線図である。
【図２】図２は、所定の閾値より高いビットレートを有するＭＰＥＧビデオストリーム部分を識別するための方法を示すブロック線図である。
【図３】図３は、図２の方法により得られるビデオファイルを示した線図である。
【図４】図４は、高すぎるビットレートを有するビデオファイル部分のビットレートを減らす処理を示す線図である。
【図５】図５は、最大許容ビットレートに対するビデオ品質を最適化する図４の処理を用いられる繰り返し２分検索法を示すフローダイヤグラムである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2008503959.tif 000009
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