(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動画像と音声データを符号化して符号化データを生成する符号化手段と、
特殊再生を行うための前記符号化データの位置と時間との関係を示したインデックスを生成するインデックス生成手段と、
前記インデックスの有効性を確認する判定手段と、
前記符号化データを復号して動画像と音声データを再生する時、前記インデックスが有効であれば当該インデックスに従い特殊再生を行い、前記インデックスが有効でなければ、前記符号化データの大きさと全体の時間および指示された再生時間から、フレームを探索して特殊再生を行う再生手段と
を具備することを特徴とする動画像および音声データの記録再生装置。
【請求項２】
前記インデックス生成手段は、前記符号化データの所定の画面（フレーム）から再生を開始するため、前記符号化データの位置と時間との関係をインデックスとして記録することを特徴とする請求項１記載の動画像および音声データの記録再生装置。
【請求項３】
前記インデックス生成手段は、単位時間毎の画面（フレーム）が属する前記符号化データの位置と時間との関係をインデックスとして記録することを特徴とする請求項１記載の動画像および音声データの記録再生装置。
【請求項４】
動画像と音声データを符号化して符号化データを生成すると共に、前記符号化データの位置と時間との関係を示したインデックスを生成し、
前記インデックスの生成状態を確認し、インデックスが生成済みであれば当該インデックスに従い特殊再生を行い、インデックスが未生成であれば前記符号化データの大きさと全体の時間および指示された再生時間から、フレームを探索して特殊再生を行う
ことを特徴とする動画像および音声データの再生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は動画像と音声データを符号化してＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｅｘｐｅｒｔ  Ｇｒｏｕｐ）−２ストリームを生成し、このＭＰＥＧ−２ストリームを復号し再生する動画像および音声データの記録再生装置および再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータなどを使用したＴＶ放送の録画においてはＭＰＥＧ−２やＭＰＥＧ−１といった符号化方式が使われている。このうちＭＰＥＧ−２方式におけるフレーム間予測符号化の構造を図１０に示す。この図において、ＧＯＰ（Ｇｒｏｕｐ  ｏｆ  Ｐｉｃｔｕｒｅ）は７フレームで構成されている。Ｉピクチャ１１１はフレーム内で符号化したフレームであり、単独で画像を生成することができる。Ｐピクチャ１１３は時間的に前のフレーム（Ｉピチャ１１１またはＰピクチャ１１３）を参照して符号化したフレームである。Ｂピクチャ１１２はＩピクチャ１１１とＰピクチャ１１３を参照して符号化したフレームである。
【０００３】
この様な時間軸方向の相関を利用して符号化したＭＰＥＧ−２ストリームの特殊再生（ストリーム内シーク）を行うためにはＧＯＰの先頭から再生しなければならない。
【０００４】
従来の再生方式では、固定ビットレートで記録されたＭＰＥＧ−２ストリームは、１ＧＯＰあたりのデータ量がほぼ一定であるので、特殊再生を行うためには、時間等からＭＰＥＧ−２ストリーム上の位置を計算して、ＭＰＥＧ−２ストリーム上の位置を移動した後にＧＯＰを検出して特殊再生を行っている。
【０００５】
しかしながら、可変ビットレートで記録されたＭＰＥＧ−２ストリームは、１ＧＯＰあたりのデータ量が変動し、ＭＰＥＧ−２ストリームの平均ビットレートおよび指示された再生時間からＭＰＥＧ−２ストリーム上の位置を計算できないため、上記方法による特殊再生は実施することが困難である。
【０００６】
この問題点を解決するための方法として、ＭＰＥＧ−２ストリームと別に、ＭＰＥＧ−２ストリーム上のフレームの位置と時間との関係を示すインデックスを生成し、このインデックスを用いて特殊再生を行う方法が考えられている。
【０００７】
しかしながら、動画像および音声データの記録再生装置が、ＭＰＥＧ−２ストリーム、およびＭＰＥＧ−２ストリーム上のフレームの位置と時間との関係を示すインデックスを生成し、生成中のＭＰＥＧ−２ストリームを同時に再生し、さらに特殊再生のために再生位置を変更する場合、まだインデックスが完成していないため、生成中のＭＰＥＧ−２ストリームのうちインデックスを取得できない部分では特殊再生ができない問題があった。
【０００８】
インデックスを用いずに特殊再生を行う方法の従来技術として特開平１０−２３４００３号公報や特開平９−４６７１２号公報がある。
【０００９】
上記公報では、特殊再生用の情報を持った特別な媒体を使用し、その媒体を再生する特別な機構を持った装置を用いることにより特殊再生を行えるようにしている。従ってパーソナルコンピュータの様に、標準のＭＰＥＧ−２形式で録画、再生を行う機器においては適用することができない問題があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術では可変ビットレートのＭＰＥＧ−２ストリームの特殊再生を行うためにインデックスが不可欠であり、インデックスが無効な時には特殊再生を行えない問題があった。
【００１１】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、パーソナルコンピュータの様なハードディスクに標準のＭＰＥＧ−２形式で動画像と音声データの記録再生を行う機器において、動画像と音声データを符号化したＭＰＥＧ−２ストリーム、およびＭＰＥＧ−２ストリーム上のフレームの位置と時間との関係を示すインデックスをハードディスクに書き込み、同時にそのＭＰＥＧ−２ストリームを再生し、かつＭＰＥＧ−２ストリームの全ての位置で特殊再生が可能な動画像および音声データの記録再生装置および再生方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の動画像および音声データの記録再生装置は、動画像と音声データを符号化して符号化データを生成する符号化手段と、特殊再生を行うための前記符号化データの位置と時間との関係を示したインデックスを生成するインデックス生成手段と、前記インデックスの有効性を確認する判定手段と、前記符号化データを復号して動画像と音声データを、再生する時、前記インデックスが有効であれば当該インデックスに従い特殊再生を行い、前記インデックスが有効でなければ、前記符号化データの大きさと全体の時間および指示された再生時間から、フレームを探索して特殊再生を行う再生手段とを具備することを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、特殊再生はインデックスが有効な場合はインデックスを用いて効率的に行い、インデックスが有効でない場合はフレーム探索により行うことで、ＭＰＥＧ−２ストリームの全ての位置で特殊再生を行えるようにし、利便性の向上を図ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次にこの発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明が適用された記録再生装置の実施の形態を示すブロック図である。ホームサーバ１は次のような構成になっている。アンテナ１１を介して入力されたＴＶ放送データは、ＴＶチューナ１２で受信する。その受信した動画像および音声データをＭＰＥＧ−２エンコーダ１３により符号化し、同時にＭＰＥＧ−２ストリーム上のフレームの位置と時間との関係を示すインデックスを生成する。これら符号化されたＭＰＥＧ−２ストリーム１５、および生成されたインデックス１６をハードディスク装置１４に書込む。ホームサーバ１はＬＡＮ３によりパーソナルコンピュータ２と接続される。
【００１６】
パーソナルコンピュータ２は、ホームサーバ１よりＬＡＮ３を介してＭＰＥＧ−２ストリーム１５とインデックス１６を読込む。ＭＰＥＧ−２ストリーム１５はＭＰＥＧ−２デコーダ２２で復号され、表示装置２３の表示画面に表示する。ＬＡＮ３は有線、無線どちらでもよい。また、ＭＰＥＧ−２エンコーダ１３およびＭＰＥＧ−２デコーダ２２はハードウェア、ソフトウェアいずれで実現してもよい。
【００１７】
パーソナルコンピュータ２は、ハードディスク装置２１を内蔵している。ハードディスク装置２１には、ホームサーバーからＬＡＮ３を介して取り込んだＭＰＥＧ−２ストリームとインデックスの他に、ホームサーバーからＬＡＮ３を介して取り込んだＭＰＥＧ−２ストリームであるが編集を行ったためインデックスが無効になったＭＰＥＧ−２ストリームや外部から取り込んだインデックスを持たないＭＰＥＧ−２ストリームも格納出来る。
【００１８】
図２は、ハードディスク装置１４に記録されるＭＰＥＧ−２ストリームを示す図である。動画像および音声データを符号化したエレメンタリ・ストリームを、可変長の長さでパケット化した複数のＰＥＳ（パケタイズド・エレメンタリ・ストリーム）パケット３１を持つパック３２で構成される。パック３２の先頭にはパックヘッダ３５があり、このパックヘッダ３５には開始を示すスタートコード３３とＳＣＲ（システムクロックリファレンス）３４が入っている。
【００１９】
図３は、ビデオデータの構成を示す図であり、ビデオパケット３１の一つのパケットが[ＩＢＢＰＢＢＰ]の各７フレームで構成する複数のＧＯＰ４１によって成り立っている。
【００２０】
図４は、インデックス１６を示す図であり、単位時間毎に生成されたインデックス５１がＭＰＥＧ−２ストリーム上の対応するパック３２の位置を示している。図４の例は、０．５秒ごとにインデックス０、１、２、・・・ｎ、ｎ＋１を生成している。
【００２１】
図５は、ホームサーバ１が生成するＭＰＥＧ−２ストリーム１５とインデックス１６の生成中の状態を示した図である。６１は生成中のＭＰＥＧ−２ストリーム１５のハードディスク装置１４に書込まれた部分、６２は生成中のＭＰＥＧ−２ストリーム１５のまだハードディスク装置１４に書込まれていない部分を示す。また、６３は生成中のインデックス１６のハードディスク装置１４に書込まれた部分、６４は生成中のインデックス１６のまだハードディスク装置１４に書込まれていない部分を示す。
【００２２】
ホームサーバ１はハードディスク装置１４の書き込み、読み出しを効率的に行うためにディスクキャッシュを用いている。録画中はディスクキャッシュの効果によりデータ量が膨大なＭＰＥＧ−２ストリーム１５はすぐにハードディスク装置１４に書込まれ、ディスクキャッシュに保持される部分は少ない。一方インデックス１６はデータ量が極少ないため、なかなかハードディスク装置１４に書込まれず、ディスクキャッシュに保持される部分が多くなる。従って、ＭＰＥＧ−２ストリーム１５を格納するハードディスク装置１４上では、ＭＰＥＧ−２ストリーム６１は存在しても、インデックス６３が存在しない不一致のところが生じる。本発明では、このインデックスが存在しない場合でもＭＰＥＧ−２ストリームの特殊再生を可能とするものであり、以下にその内容を説明する。
【００２３】
図６は、特殊再生を行うソフトウェア機能を説明するための図である。ファイルリーダ７１はホームサーバー１のハードディスク装置１４上に格納されたＭＰＥＧ−２ストリーム１５をＬＡＮ３を介して読み込み、デマルチプレクサ７２に送る。デマルチプレクサ７２は、ファイルリーダ７１から送られたＭＰＥＧ−２ストリーム１５をビデオデータ７６とオーディオデータ７７に分離し、ビデオデータ７６をビデオデコーダ７３に送り、オーディオデータ７７をオーディオデコーダ７４に送る。ビデオデコーダ７３は符号化されたビデオデータ７６を復号し、パーソナルコンピュータ２の表示装置２３の表示画面に映像を表示する。オーディオデコーダ７４は符号化されたオーディオデータ７７を復号し、パーソナルコンピュータ２のスピーカ（図示せず）から音声を再生する。ユーザ入力装置７５は表示画面のスライダの操作などによりＭＰＥＧ−２ストリーム１５の再生時間の変更指示を行うものである。
【００２４】
ＭＰＥＧ−２ストリーム１５はＬＡＮ３を経由したホームサーバ１のハードディスク装置１４、パーソナルコンピュータ２内蔵のハードディスク装置２１のどちらにあってもよい。
【００２５】
図７は、パーソナルコンピュータ２の表示画面の例で、表示画面８１上にビデオ画面８２が表示され、現在の表示位置を示すとともに特殊再生における再生時間の変更を行うためのスライダ８３がある。このスライダ８３を操作することによりタイムシフト再生を行う。
【００２６】
図８は、本発明のインデックスを持つＭＰＥＧ−２ストリーム１５の再生時間を変更する際の、ファイルリーダ７１のシーク処理のフローチャートである。スライダ８３を操作し再生時間を変更すると、シーク処理Ｓ９１が呼ばれる。シーク処理はステップＳ９２でスライダ８３で指示された再生時間に対応するインデックスを求める。続いて、ステップＳ９３でステップＳ９２で求めたインデックスの有効性を確認する（インデックスの存在確認）。
【００２７】
シーク処理は、インデックスが有効（存在している）と判断した場合はステップＳ９７でスライダ８３で指示された再生時間に対応するインデックス５１が示すパック３２に位置付けを行う（図４参照）。そしてステップＳ９６でハードディスク装置１４または２１のいずれかに記録されたＭＰＥＧ−２ストリーム１５を読み出し、ＭＰＥＧ−２ストリーム１５をＭＰＥＧ−２デコーダ２２で復号し映像の再生を再開する。
【００２８】
一方、シーク処理は、インデックスが有効でない（存在していない）と判断した場合は、ステップＳ９４でスライダ８３で指示された再生時間および、ＭＰＥＧ−２ストリーム１５の平均ビットレートから、指示された再生時間のＭＰＥＧ−２ストリーム１５上のパック３２の推定位置を計算する。続いて、ステップＳ９５でＭＰＥＧ−２ストリーム１５の推定位置からスライダ８３で指示された再生時間に近いパック３２を探索する。そして、ステップＳ９６でハードディスク装置１４または２１のいずれかに記録されたＭＰＥＧ−２ストリーム１５を読み出し、ＭＰＥＧ−２ストリーム１５をＭＰＥＧ−２デコーダ２２で復号し映像の再生を再開する。
【００２９】
図９は、本発明のインデックスを持たないＭＰＥＧ−２ストリーム１５のシーク処理のフローチャートである。スライダ８３を操作し再生時間を変更すると、シーク処理Ｓ１００が呼ばれる。
【００３０】
シーク処理は、ステップＳ１０１でスライダ８３で指示された再生時間および、ＭＰＥＧ−２ストリーム１５の平均ビットレートから、指示された再生時間のＭＰＥＧ−２ストリーム１５上のパック３２の推定位置を計算する。続いて、ステップＳ１０２でＭＰＥＧ−２ストリーム１５上の推定位置からスライダ８３で指示された再生時間に近いパック３２を探索する。そして、ステップＳ１０３でハードディスク装置２１に記録されたＭＰＥＧ−２ストリーム１５を読み出し、ＭＰＥＧ−２ストリーム１５をＭＰＥＧ−２デコーダ２２で復号し映像の再生を再開する。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、インデックスが有効なときには、インデックスを用いて効率的で正確な特殊再生を行い、インデックスが有効でないまたはインデックスがないときには、フレーム探索による特殊再生を行い、利便性の向上を図っている。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明が適用された記録再生装置の実施の形態のブロック図。
【図２】  本発明のＭＰＥＧ−２ストリームのパック構成図。
【図３】  本発明のビデオデータの構成図。
【図４】  本発明が適用された記録再生装置が生成するインデックスの図。
【図５】  本発明が適用された記録再生装置が生成するＭＰＥＧ−２ストリームとインデックスの関係図。
【図６】  本発明のパーソナルコンピュータのＭＰＥＧ−２再生ソフトウェアの構成図。
【図７】  本発明のパーソナルコンピュータの再生画面。
【図８】  本発明のインデックスがあるＭＰＥＧ−２ストリームのシーク処理のフローチャート。
【図９】  本発明のインデックスがないＭＰＥＧ−２ストリームのシーク処理のフローチャート。
【図１０】  従来のＭＰＥＧ−２ストリームの時間軸方向の符号化を行ったフレームの構成図。
【符号の説明】
３  ＬＡＮ
１１  ＴＶアンテナ
１２  ＴＶチューナ
１３  ＭＰＥＧ−２エンコーダ
１４  ハードディスク装置（リモート）
１５  ＭＰＥＧ−２ストリーム
１６  インデックス
２１  ハードディスク装置（ローカル）
２２  ＭＰＥＧ−２デコーダ
３１  ＰＥＳパケット
３２  パック
３３  スタートコード
３４  システムクロックリファレンス（ＳＣＲ）
４１  ＧＯＰ
５１  インデックス
７６  符号化されたビデオデータ
７７  符号化されたオーディオデータ
１１１  Ｉピクチャ
１１２  Ｂピクチャ
１１３  Ｐピクチャ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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