JP4836326B2 - 入来するｍｐｅｇ‐２ビットストリームをｓｍｐｔｅ‐２５９と互換性のあるビットストリームに変換する方法および装置、並びにｍｐｅｇ‐２と互換性のある入来ビットストリームをｓｍｐｔｅ‐２５９と互換性のあるビットストリームに変換する方法 - Google Patents
入来するｍｐｅｇ‐２ビットストリームをｓｍｐｔｅ‐２５９と互換性のあるビットストリームに変換する方法および装置、並びにｍｐｅｇ‐２と互換性のある入来ビットストリームをｓｍｐｔｅ‐２５９と互換性のあるビットストリームに変換する方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
連邦で支援する研究開発における政府のライセンス権
米国政府は、本発明における支払い済みライセンスを有すると共に、米国規格技術協会（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ＮＩＳＴ）により与えられた契約条件第７０ＮＡＮＢ５Ｈ１１７１号で規定される合理的な条件に基づいて、限られた状況で、他人にライセンスを与えることを特許権者に要求する権利を有する。
【０００２】
参考文献の組み込み
ＮＩＳＴ ＨＤＴＶスタジオ・システム要件文書、（改定３．０）１９９６年３月８日付、が参考として完全な形式で本文中に組み込まれている。ＭＰＥＧ‐２ビデオ（ＩＳＯ１３８１８‐２）およびＭＰＥＧ‐２オーディオ（ＩＳＯ１３８１８‐１）のＭＰＥＧ‐２仕様書標準が参考として本文中に組み込まれている。ＳＭＰＴＥ（Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｍｏｔｉｏｎ Ｐｉｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）標準２５９仕様書「１０‐ビット４：２：２コンポーネントおよび４ｆscＮＴＳＣコンポジット・ディジタル信号‐シリアル・ディジタル・インタフェース」が参考として完全な形式で本文中に組み込まれている。
【０００３】
産業上の利用分野
本発明は、ディジタル信号の処理に関し、特に、圧縮されたＭＰＥＧ‐２データの処理および／または変換に関する。
【０００４】
発明の背景
テレビジョンの制作スタジオには、テレビジョン信号を最終的に放送すなわち送信するために必要な装置が極めて多数ある。制作スタジオは、使用するビデオ信号を選択するためにビデオ・フィード（ｖｉｄｅｏ ｆｅｅｄｓ、インプット：入力装置）を多数備えている。ビデオ・フィード（ｖｉｄｅｏ ｆｅｅｄ）の実例として、ライブ・フィード（ｌｉｖｅ ｆｅｅｄ）、ネットワーク・フィード（ｎｅｔｗｏｒｋ ｆｅｅｄ）、衛星フィード（ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｆｅｅｄ）、局部的に発生されるビデオ・コンテント（ｖｉｄｅｏ ｃｏｎｔｅｎｔ）等がある。同様に、制作スタジオはビデオ信号をルート（ｒｏｕｔｅ）する際に選択できるビデオ・デスティネーション（ｖｉｄｅｏ ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ、アウトプット：出力装置）を多数備えている。このようなビデオ・デスティネーションの実例としては、記録保管用テープ・マシン、特殊効果用の製作スイッチャ、放送アンテナ等がある。
【０００５】
一般に、ビデオ・フィードは、ＳＭＰＴＥ２５９（Ｍ）標準を利用する。この標準は、４：２：２コンポーネント信号またはＮＴＳＣの４ｆscコンポジット・ディジタル信号で動作するシステムＭ（５２５／６０）ディジタル・テレビジョン装置用のシリアル・ディジタル・インタフェースについて記述している。出力装置もこの標準を利用する。
【０００６】
種々の入力および出力を管理するために、一般に、スタジオは、ビデオ・ルータ（ｖｉｄｅｏ ｒｏｕｔｅｒ）として知られている装置を利用する。典型的なビデオ・ルータは、ビデオ入力ストリーム（ビデオ入力信号）をＳＭＰＴＥ‐２５９と互換性のあるフォーマット（形式）で取り入れ、この信号を所望のデスティネーションに送る。１つのビデオ・フィードから別のビデオ・フィードへスイッチするために、ビデオ・ルータは垂直帰線消去期間の間にビデオ・フィードの切替えを行う。ＮＴＳＣであれば、ルータを通るすべてのビデオ信号のフレーム周波数は、２９．９７Ｈｚとなる。上述した典型的ビデオ・ルータは転送（ルータの機能）を遂行するために必要とされる電子機器のため、かなり複雑で且つ高価な装置となる。
【０００７】
ＳＭＰＴＥ‐２５９標準はディジタル標準であるが、スタジオが高精細度テレビジョン（ＨＤＴＶ）を制作し処理しそして送信し始めるために、ＭＰＥＧ‐２と互換性のあるビデオ入力／出力装置（例えば、二三例を挙げるなら、ＨＤＴＶカメラ、ＨＤＴＶモニタ、ＨＤＴＶポスト制作制置）を備える必要がある。したがって、スタジオが高精細度テレビジョン（ＨＤＴＶ）番組の制作、処理および送信を開始すると、ＳＭＰＴＥ‐２５９ルータはもはや機能しない。ＳＭＰＴＥ‐２５９ルータに代るものは、おそらく極めて高価な装置となる。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、異なるタイプの入力ビットストリームを、特に、ＳＭＰＴＥ‐２５９ルータで使用するために、ＳＭＰＴＥ‐２５９と互換性のビットストリームに変換するための方法および装置を提供することである。
【０００９】
特に、本発明の１つの目的は、ＭＰＥＧ‐２で圧縮されたＨＤＴＶビットストリームをＳＭＰＴＥ‐２５９ルータを介して送ることができるように、ＭＰＥＧ‐２ビットストリームをＳＭＰＴＥ‐２５９に従うフォーマット(形式)に変換する方法および装置を提供することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、テレビスタジオが標準精細度（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ：ＳＤ：例えばＮＴＳＣ）ビデオ信号とＨＤＴＶビデオ信号を同一のビデオ・ルータで送ることのできる手段を提供することである。
【００１１】
本発明の更に別の目的は、１つのビットストリーム形式から別のビットスリーム形式に変換するために、入力と出力のビットストリームのフレーム周波数の間で情報の損失を最小限にするために「フレーム・ドロッパー（ｆｒａｍｅ ｄｒｏｐｐｅｒ）」という方法および装置を提供することである。
【００１２】
本発明の更に別の目的は、ＳＭＰＴＥ‐２５９標準で禁止されているが、「イスケープ・キャラクタ（ｅｓｃａｐｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒ）」としてビットストリーム内に存在することがある文字を変換するワード翻訳機（ｗｏｒｄ ｔｒａｎｓｌａｔｏｒ）を提供することである。
【００１３】
発明の概要
本発明の１つの形態は、ＭＰＥＧ‐２型ビットストリームをＳＭＰＴＥ‐２５９と互換性のあるビットストリームの形式に変換するための方法および装置である。ＭＰＥＧ‐２ビットストリームはまず最初に復号化され、ＤＣＴ係数および動きベクトルが発生される。このビットストリームは、オール（ａｌｌ）Ｉフレーム形式で再符号化され、入力ビットストリームのフレーム周波数が２９．９７Ｈｚまたは５９．９４Ｈｚ以外のときにのみ、１００１番目のフレームが捨てられる。その後、再符号化されたビットストリームは、ヘッダ・エンコーダとＳＭＰＴＥ‐２５９エンコーダに送られる。
【００１４】
入力ビットストリームがＩ、Ｐ、Ｂフレーム形式である場合、出会った１００１番目のフレームがＢフレームであることが確認されると、その画素情報は捨てられ、そうでなければＩフレームまたはＰフレームが捨てられる。これにより、出力ビットストリームは、フレーム周波数２９．９７Ｈｚまたは５９．９４ＨｚにおいてＳＭＰＴＥ‐２５９と互換性をもつことができる。
【００１５】
本発明の１つの特徴により、ＳＭＰＴＥ‐２５９エンコーダ内のワード翻訳機は、ＳＭＰＴＥ‐２５９で禁止された文字を、認識できる文字に変換する。
【００１６】
発明の実施の形態
本発明の上述した特徴、利点および目的が達成され且つ詳細に理解できるようにするため、添付された図面に示す実施例に関連して、要約された本発明は更に詳しく説明される。
図１に示すのは、ハイブリッド（すなわち、ＨＤＴＶとＳＤＴＶ）信号を利用する典型的なテレビ番組の制作または放送スタジオで利用される種々の構成部品のブロック図である。図１のブロック図は上半分１０と下半分１２に破線で分けられ、上半分１０はＳＤＴＶタイプ（フォーマット）の信号に対応し、下半分１２はＨＤＴＶタイプの信号に対応している。ＳＤＴＶフォーマットはＳＭＰＴＥ−２５９コンパチブル（ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ）であり、“ＣＦ”で示され、ＨＤＴＶフォーマットは“ＡＦ”で示される。
【００１７】
スタジオのＳＤＴＶ部の中心にＳＭＰＴＥ‐２５９ルータ１４がある。ルータ１４はビットストリームを希望のデスティネーションに出力すなわち送る（ルート）。ルータ１４への入力は、ＮＴＳＣ（ＣＦ）型カメラ１６、ＮＴＳＣテープ（ＶＴＲ）１８、または他のＮＴＳＣ装置２０から供給され、各装置はルータ１４に通じている。ルータ１４は、ＳＭＰＴＥ‐２５９ルータなので、フレーム周波数２９．９７Ｈｚのみをサポートする。
【００１８】
下部１２は、ＨＤＴＶ（ＡＦ）の部分であり、ルータ１４と同様に機能するＭＰＥＧ‐２ルータ２６により特徴付けられる。パケット・スイッチ・コントローラ２７はルータ２６に入力を供給する。ルータ２６は入力装置、例えばＨＤＴＶ（ＡＦ）カメラ２８、テープ装置／ＤＶＤ３０、ビデオ・サーバ３２、他のトランスコード化されたリソース／装置３４からビットストリームを受け取る。出力ビットストリームは、テープ／ＤＶＤ装置３０、ビデオ・サーバ３２、他のトランスコード化されたリソース／装置３４、プレイ−ツーエア（ｐｌａｙ ｔｏ ａｉｒ）装置３６、ＨＤＴＶモニタ、およびＨＤＴＶ送信機４０に送られる。
【００１９】
本発明の目的に従い、ＭＰＥＧ‐２からＳＭＰＴＥ‐２５９へのビットストリーム変換器４２が備えられている。変換器４２は、ＨＤＴＶルータ２６からＭＰＥＧ‐２出力ビットストリームを受け取り、そのＭＰＥＧ‐２ビットストリームを、ＳＭＰＴＥ‐２５９と互換性のあるビットストリームに変換し、そしてこのＳＭＰＴＥ‐２５９と互換性のビットストリームをＳＤＴＶルータ１４への入力として供給する。このようにして、ＳＤＴＶルータ１４は、入力ビットストリームを判別し受け入れ、その入力ビットストリームを処理することができる。変換器４２からのＳＭＰＴＥ‐２５９と互換性のあるビットストリーム間のタイミングを同期させるために、ＭＰＥＧ‐２／ＳＭＰＴＥ‐２５９変換器４２は、ＳＭＰＴＥ‐２５９ルータ１４から得られるタイミング・レファレンス（ｔｉｍｉｎｇ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）４６を入力として受け取る。更に、ＳＭＰＴＥ‐２５９／ＭＰＥＧ‐２変換器４４が備えられ、ＭＰＥＧ‐２と互換性のあるビットストリームを、ＳＤＴＶルータ１４からＨＤＴＶルータ２６に供給する。変換器４４はルータ１４からＳＭＰＴＥ‐２５９ビットストリームを受け取り、このビットストリームを、この技術分野で既に知られている方法でＭＰＥＧ‐２に符号化してから、ルータ２６に出力する。
【００２０】
図２は、ＭＰＥＧ‐２からＳＭＰＴＥ‐２５９への変換器４２のブロック図である。ルータ２６からの入力ビットストリームはＭＰＥＧ‐２形式のものであり、ライン４７を経由して変換器４２に入る。入力ビットストリームは最初にトランスポート・デコーダ４８に入り、ここでＭＰＥＧ‐２データはビットストリームから抽出される。抽出されたＭＰＥＧ‐２データはヘッダ・デコーダ５０に送られ、ここで関連するビデオ・パラメータ（ｖｉｄｅｏ ｐａｒａｍｅｔｅｒ、例えば、フレーム周波数）、符号化パラータ（例えば、入力クォント・スケール（ｉｎｐｕｔ ｑｕａｎｔ ｓｃａｌｅ）、入力ビットレートなど）が抽出される。ヘッダ・デコーダ５０から抽出されたデータは可変長デコーダ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｌｅｎｇｔｈ Ｄｅｃｏｄｅｒ：ＶＬＤ）５０に送られる。ＶＬＤ５０は符号化された動きベクトル・データを離散コサイン変換（ＤＣＴ）データから分離する。動きベクトル（Ｍｏｔｉｏｎ Ｖｅｃｔｏｒ：ＭＶ）は動きベクトル予測器５２と動きベクトル抽出器５４から得られる。ＤＣＴデータは逆ジグザグ（ｒｅｖｅｒｓｅ ｚｉｇ−ｚａｇ）・オーダリング（ｏｒｄｅｒｉｎｇ）ブロック５８で使用され、ＤＣＴ係数が得られる。ＤＣＴ係数ブロック６０からのＤＣＴ係数と動きベクトル・ブロック５４からの動きベクトルは、何れもトランスコーダ５６に入力される。
【００２１】
トランスコーダ５６の主要な機能は、入力されたＤＣＴ係数と動きベクトルを受け取り、新データ（Ｎｅｗ ＤＡＴＡ：ＮＤＡＴＡ）を発生するために画像情報を発生することである。動きベクトルとＤＣＴ係数に加え、トランスジューサ５６は前のクォント・スケール（Ｐｒｅｖｉｏｕｓ Ｑｕａｎｔ Ｓｃａｌｅ：ＰＱＳ）および入力フレーム周波数（Ｆｒａｍｅ Ｒａｔｅ：ＦＲ）をヘッダ・デコーダ５０から入力として受け取る。トランスコーダ５６によって復号化された画素はオールＩ‐フレーム形式に再符号化され、ＮＤＡＴＡとして表され、それから、マルチプレクサ＋ＳＭＰＴＥ‐２５９ヘッダ・エンコーダ６２に送られる。ヘッダ・エンコーダ６２の後で、ビットストリームはＳＭＰＴＥ‐２５９エンコーダ６４に送られ、ＳＭＰＴＥ‐２５９と互換性のあるフレーム境界条件を示すために必要な符号ワードを挿入する。エンコーダ６４は、新しく符号化されたＳＭＰＴＥ‐２５９と互換性のあるフォーマットを、ライン６５を経由して、ＳＭＰＴＥ‐２５９ルータ１４に出力する（図１参照）。これにより、前のＭＰＥＧ‐２ビットストリームは、ＳＭＰＴＥ‐２５９ルータ１４によってルート（スイッチ）される。また、エンコーダ６４は、クロック再生モジュール６６と位相ロックループ・ブロック６８を経由して、トランスポート・デコーダ４８からクロック信号を受け取る。
【００２２】
図３はトランスコーダ５６のブロック図を示す。トランコーダ５６の主要な機能は、復号化によって、入来するＭＰＥＧ‐２ビットストリームから画素情報を発生し、再符号化された画素情報をオールＩフレーム形式で出力し、ＳＭＰＴＥ‐２５９と互換性のある形式に符号化することである。一般に、トランスコーダ５６はデコーダ部とエンコーダ部を備えている。デコーダ部は、ＭＰＥＧ‐２で符号化されたビットストリームを復号化し、エンコーダ部は復号化されたビットストリームを処理（符号化）し、最後に、図２に関して上述したように、ＳＭＰＴＥ‐２で符号化する。ＤＣＴ係数はＩＤＣＴ（Ｉｎｐｕｔ ＤＣＴ）ブロック７２により受け取られる。動きベクトル（ＭＶ）は動き補償ブロック７６により受け取られ、ブロック７６の出力は加算器ブロック７４によってＩＤＣＴに加えられる。また、動き補償出力を使用して、ＤＣＴブロック７８によって新しいＤＣＴ係数を発生する。しかしながら、入力がオールＩフレームの場合、動き補償は必要とされない。ＤＣＴ係数の発生後、出力は量子化ブロック８０によって量子化されてから、可変長復号化（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｌｅｎｇｔｈ Ｄｅｃｏｄｉｎｇ：ＶＬＤ）ブロック８２に送られる。
【００２３】
ＳＭＰＴＥ‐２５９ルータ１４はフレーム周波数２９．９７Ｈｚをサポートするだけであり、ＭＰＥＧ‐２はフレーム周波数２９．９７Ｈｚ、３０Ｈｚ、５９．９４Ｈｚまたは６０Ｈｚをとることができ、トランスコーダ５６は、必要なときに、１００１フレーム毎に１フレームを省くことができる。これはフレーム検出器およびカウンタ・ブロック８６によって行われる。フレーム検出器およびカウンタ・ブロック８６は、ヘッダ・デコーダ５０（図２参照）で定められる入力フレーム周波数（Ｉｎｐｕｔ Ｆｒａｍｅ Ｒａｔｅ：ＩＦＲ）を受け取り、そして動き補償ブロック７６から出力を受け取る。入力フレーム周波数が３０Ｈｚか６０Ｈｚの何れか（５９．９４Ｈｚは２９．９７Ｈｚの倍数）であるならば、フレーム検出器および計数器８６はイネーブル（作動）され、１００１フレーム毎に１フレームを省く。すべてのＭＰＥＧ‐２エンコーダは、出力ビットレートを「平滑する（ｓｍｏｏｔｈ ｏｕｔ）」ためにバッファを備えているので、このバッファを使用して１フレームを省くことができる。入力フレーム周波数が２９．９７Ｈｚか５９．９４Ｈｚであるなら、フレームを省く必要はなく、フレーム検出器および計数器８６はイネーブルされない。その結果、フレーム検出器および計数器８６からの出力フレーム周波数は、２９．９７Ｈｚまたは５９．９４Ｈｚのみであり、書込み＿イネーブル信号として、ＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ Ｉｎ Ｆｉｒｓｔ Ｏｕｔ）ブロック８４に送られる。ＦＩＦＯブロック８４への入力ｂｉｔ＿ｃｌｋ１およびｂｉｔ＿ｃｌｋ２と共に、このイネーブル信号は、マルチプレクサおよびヘッダ・エンコーダ６２に送られる新データ（ＮＤＡＴＡ）を定める（図２参照）。
【００２４】
本発明のフォーマット変換器は、多数の異なるタイプの入力ビットストリームを、ＳＭＰＴＥ‐２５９と互換性のあるビットストリームに変換することができる。このような入力ビットストリームは、ＩＰＩＰ型のオールＩフレームか、またはＩ、Ｐ、Ｂフレームを含んでいる複合ＧＯＰ(画像グループ)である。もし入力ビットストリームがオールＩフレーム形式であるならば、フレーム周波数変換のために、トランスコーダは、１００１番目のフレームを捨てる。もし入力ビットストリームがＩＰＩＰであるならば、トランスコーダは、１００１番目のフレーム毎に起こるＩフレームかＰフレームのどちらかを捨てる。しかしながら、もし入力ビットストリームがＩ、Ｐ、Ｂ形式であるならば、トランスコーダは、Ｂフレーム内に含まれている画素情報を捨てる。この方法により、フレーム周波数の変化の間、情報の損失が最小限度に抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、アナログ装置とディジタル装置を備える、典型的な放送スタジオのアプリケーションの全体的なブロック図である。アナログ装置は、制作とルーティング（ｒｏｕｔｉｎｇ）用にＳＭＰＴＥ‐２５９を利用し、ディジタル装置はＭＰＥＧ‐１を利用し、本発明のトランスコーダはこの２つのシステム間のインタフェースを提供する。
【図２】 図２は、本発明のトランスコーダのブロック図である。
【図３】 図３は、本発明のトランスコーダの詳細なブロック図である。
【符号の説明】
１０ ＳＤＴＶ部
１２ ＨＤＴＶ部
１４ ルータ
１６ カメラ
２２ モニタ
２４ ＮＴＳＣ送信機
２６ ルータ
２７ コントローラ
３０ テープ／ＤＶＤ装置
３２ ビデオ サーバ
３８ ＨＤＴＶモニタ
４０ ＨＤＴＶ送信機
連邦で支援する研究開発における政府のライセンス権
米国政府は、本発明における支払い済みライセンスを有すると共に、米国規格技術協会（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ＮＩＳＴ）により与えられた契約条件第７０ＮＡＮＢ５Ｈ１１７１号で規定される合理的な条件に基づいて、限られた状況で、他人にライセンスを与えることを特許権者に要求する権利を有する。
【０００２】
参考文献の組み込み
ＮＩＳＴ ＨＤＴＶスタジオ・システム要件文書、（改定３．０）１９９６年３月８日付、が参考として完全な形式で本文中に組み込まれている。ＭＰＥＧ‐２ビデオ（ＩＳＯ１３８１８‐２）およびＭＰＥＧ‐２オーディオ（ＩＳＯ１３８１８‐１）のＭＰＥＧ‐２仕様書標準が参考として本文中に組み込まれている。ＳＭＰＴＥ（Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｍｏｔｉｏｎ Ｐｉｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）標準２５９仕様書「１０‐ビット４：２：２コンポーネントおよび４ｆscＮＴＳＣコンポジット・ディジタル信号‐シリアル・ディジタル・インタフェース」が参考として完全な形式で本文中に組み込まれている。
【０００３】
産業上の利用分野
本発明は、ディジタル信号の処理に関し、特に、圧縮されたＭＰＥＧ‐２データの処理および／または変換に関する。
【０００４】
発明の背景
テレビジョンの制作スタジオには、テレビジョン信号を最終的に放送すなわち送信するために必要な装置が極めて多数ある。制作スタジオは、使用するビデオ信号を選択するためにビデオ・フィード（ｖｉｄｅｏ ｆｅｅｄｓ、インプット：入力装置）を多数備えている。ビデオ・フィード（ｖｉｄｅｏ ｆｅｅｄ）の実例として、ライブ・フィード（ｌｉｖｅ ｆｅｅｄ）、ネットワーク・フィード（ｎｅｔｗｏｒｋ ｆｅｅｄ）、衛星フィード（ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｆｅｅｄ）、局部的に発生されるビデオ・コンテント（ｖｉｄｅｏ ｃｏｎｔｅｎｔ）等がある。同様に、制作スタジオはビデオ信号をルート（ｒｏｕｔｅ）する際に選択できるビデオ・デスティネーション（ｖｉｄｅｏ ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ、アウトプット：出力装置）を多数備えている。このようなビデオ・デスティネーションの実例としては、記録保管用テープ・マシン、特殊効果用の製作スイッチャ、放送アンテナ等がある。
【０００５】
一般に、ビデオ・フィードは、ＳＭＰＴＥ２５９（Ｍ）標準を利用する。この標準は、４：２：２コンポーネント信号またはＮＴＳＣの４ｆscコンポジット・ディジタル信号で動作するシステムＭ（５２５／６０）ディジタル・テレビジョン装置用のシリアル・ディジタル・インタフェースについて記述している。出力装置もこの標準を利用する。
【０００６】
種々の入力および出力を管理するために、一般に、スタジオは、ビデオ・ルータ（ｖｉｄｅｏ ｒｏｕｔｅｒ）として知られている装置を利用する。典型的なビデオ・ルータは、ビデオ入力ストリーム（ビデオ入力信号）をＳＭＰＴＥ‐２５９と互換性のあるフォーマット（形式）で取り入れ、この信号を所望のデスティネーションに送る。１つのビデオ・フィードから別のビデオ・フィードへスイッチするために、ビデオ・ルータは垂直帰線消去期間の間にビデオ・フィードの切替えを行う。ＮＴＳＣであれば、ルータを通るすべてのビデオ信号のフレーム周波数は、２９．９７Ｈｚとなる。上述した典型的ビデオ・ルータは転送（ルータの機能）を遂行するために必要とされる電子機器のため、かなり複雑で且つ高価な装置となる。
【０００７】
ＳＭＰＴＥ‐２５９標準はディジタル標準であるが、スタジオが高精細度テレビジョン（ＨＤＴＶ）を制作し処理しそして送信し始めるために、ＭＰＥＧ‐２と互換性のあるビデオ入力／出力装置（例えば、二三例を挙げるなら、ＨＤＴＶカメラ、ＨＤＴＶモニタ、ＨＤＴＶポスト制作制置）を備える必要がある。したがって、スタジオが高精細度テレビジョン（ＨＤＴＶ）番組の制作、処理および送信を開始すると、ＳＭＰＴＥ‐２５９ルータはもはや機能しない。ＳＭＰＴＥ‐２５９ルータに代るものは、おそらく極めて高価な装置となる。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、異なるタイプの入力ビットストリームを、特に、ＳＭＰＴＥ‐２５９ルータで使用するために、ＳＭＰＴＥ‐２５９と互換性のビットストリームに変換するための方法および装置を提供することである。
【０００９】
特に、本発明の１つの目的は、ＭＰＥＧ‐２で圧縮されたＨＤＴＶビットストリームをＳＭＰＴＥ‐２５９ルータを介して送ることができるように、ＭＰＥＧ‐２ビットストリームをＳＭＰＴＥ‐２５９に従うフォーマット(形式)に変換する方法および装置を提供することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、テレビスタジオが標準精細度（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ：ＳＤ：例えばＮＴＳＣ）ビデオ信号とＨＤＴＶビデオ信号を同一のビデオ・ルータで送ることのできる手段を提供することである。
【００１１】
本発明の更に別の目的は、１つのビットストリーム形式から別のビットスリーム形式に変換するために、入力と出力のビットストリームのフレーム周波数の間で情報の損失を最小限にするために「フレーム・ドロッパー（ｆｒａｍｅ ｄｒｏｐｐｅｒ）」という方法および装置を提供することである。
【００１２】
本発明の更に別の目的は、ＳＭＰＴＥ‐２５９標準で禁止されているが、「イスケープ・キャラクタ（ｅｓｃａｐｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒ）」としてビットストリーム内に存在することがある文字を変換するワード翻訳機（ｗｏｒｄ ｔｒａｎｓｌａｔｏｒ）を提供することである。
【００１３】
発明の概要
本発明の１つの形態は、ＭＰＥＧ‐２型ビットストリームをＳＭＰＴＥ‐２５９と互換性のあるビットストリームの形式に変換するための方法および装置である。ＭＰＥＧ‐２ビットストリームはまず最初に復号化され、ＤＣＴ係数および動きベクトルが発生される。このビットストリームは、オール（ａｌｌ）Ｉフレーム形式で再符号化され、入力ビットストリームのフレーム周波数が２９．９７Ｈｚまたは５９．９４Ｈｚ以外のときにのみ、１００１番目のフレームが捨てられる。その後、再符号化されたビットストリームは、ヘッダ・エンコーダとＳＭＰＴＥ‐２５９エンコーダに送られる。
【００１４】
入力ビットストリームがＩ、Ｐ、Ｂフレーム形式である場合、出会った１００１番目のフレームがＢフレームであることが確認されると、その画素情報は捨てられ、そうでなければＩフレームまたはＰフレームが捨てられる。これにより、出力ビットストリームは、フレーム周波数２９．９７Ｈｚまたは５９．９４ＨｚにおいてＳＭＰＴＥ‐２５９と互換性をもつことができる。
【００１５】
本発明の１つの特徴により、ＳＭＰＴＥ‐２５９エンコーダ内のワード翻訳機は、ＳＭＰＴＥ‐２５９で禁止された文字を、認識できる文字に変換する。
【００１６】
発明の実施の形態
本発明の上述した特徴、利点および目的が達成され且つ詳細に理解できるようにするため、添付された図面に示す実施例に関連して、要約された本発明は更に詳しく説明される。
図１に示すのは、ハイブリッド（すなわち、ＨＤＴＶとＳＤＴＶ）信号を利用する典型的なテレビ番組の制作または放送スタジオで利用される種々の構成部品のブロック図である。図１のブロック図は上半分１０と下半分１２に破線で分けられ、上半分１０はＳＤＴＶタイプ（フォーマット）の信号に対応し、下半分１２はＨＤＴＶタイプの信号に対応している。ＳＤＴＶフォーマットはＳＭＰＴＥ−２５９コンパチブル（ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ）であり、“ＣＦ”で示され、ＨＤＴＶフォーマットは“ＡＦ”で示される。
【００１７】
スタジオのＳＤＴＶ部の中心にＳＭＰＴＥ‐２５９ルータ１４がある。ルータ１４はビットストリームを希望のデスティネーションに出力すなわち送る（ルート）。ルータ１４への入力は、ＮＴＳＣ（ＣＦ）型カメラ１６、ＮＴＳＣテープ（ＶＴＲ）１８、または他のＮＴＳＣ装置２０から供給され、各装置はルータ１４に通じている。ルータ１４は、ＳＭＰＴＥ‐２５９ルータなので、フレーム周波数２９．９７Ｈｚのみをサポートする。
【００１８】
下部１２は、ＨＤＴＶ（ＡＦ）の部分であり、ルータ１４と同様に機能するＭＰＥＧ‐２ルータ２６により特徴付けられる。パケット・スイッチ・コントローラ２７はルータ２６に入力を供給する。ルータ２６は入力装置、例えばＨＤＴＶ（ＡＦ）カメラ２８、テープ装置／ＤＶＤ３０、ビデオ・サーバ３２、他のトランスコード化されたリソース／装置３４からビットストリームを受け取る。出力ビットストリームは、テープ／ＤＶＤ装置３０、ビデオ・サーバ３２、他のトランスコード化されたリソース／装置３４、プレイ−ツーエア（ｐｌａｙ ｔｏ ａｉｒ）装置３６、ＨＤＴＶモニタ、およびＨＤＴＶ送信機４０に送られる。
【００１９】
本発明の目的に従い、ＭＰＥＧ‐２からＳＭＰＴＥ‐２５９へのビットストリーム変換器４２が備えられている。変換器４２は、ＨＤＴＶルータ２６からＭＰＥＧ‐２出力ビットストリームを受け取り、そのＭＰＥＧ‐２ビットストリームを、ＳＭＰＴＥ‐２５９と互換性のあるビットストリームに変換し、そしてこのＳＭＰＴＥ‐２５９と互換性のビットストリームをＳＤＴＶルータ１４への入力として供給する。このようにして、ＳＤＴＶルータ１４は、入力ビットストリームを判別し受け入れ、その入力ビットストリームを処理することができる。変換器４２からのＳＭＰＴＥ‐２５９と互換性のあるビットストリーム間のタイミングを同期させるために、ＭＰＥＧ‐２／ＳＭＰＴＥ‐２５９変換器４２は、ＳＭＰＴＥ‐２５９ルータ１４から得られるタイミング・レファレンス（ｔｉｍｉｎｇ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）４６を入力として受け取る。更に、ＳＭＰＴＥ‐２５９／ＭＰＥＧ‐２変換器４４が備えられ、ＭＰＥＧ‐２と互換性のあるビットストリームを、ＳＤＴＶルータ１４からＨＤＴＶルータ２６に供給する。変換器４４はルータ１４からＳＭＰＴＥ‐２５９ビットストリームを受け取り、このビットストリームを、この技術分野で既に知られている方法でＭＰＥＧ‐２に符号化してから、ルータ２６に出力する。
【００２０】
図２は、ＭＰＥＧ‐２からＳＭＰＴＥ‐２５９への変換器４２のブロック図である。ルータ２６からの入力ビットストリームはＭＰＥＧ‐２形式のものであり、ライン４７を経由して変換器４２に入る。入力ビットストリームは最初にトランスポート・デコーダ４８に入り、ここでＭＰＥＧ‐２データはビットストリームから抽出される。抽出されたＭＰＥＧ‐２データはヘッダ・デコーダ５０に送られ、ここで関連するビデオ・パラメータ（ｖｉｄｅｏ ｐａｒａｍｅｔｅｒ、例えば、フレーム周波数）、符号化パラータ（例えば、入力クォント・スケール（ｉｎｐｕｔ ｑｕａｎｔ ｓｃａｌｅ）、入力ビットレートなど）が抽出される。ヘッダ・デコーダ５０から抽出されたデータは可変長デコーダ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｌｅｎｇｔｈ Ｄｅｃｏｄｅｒ：ＶＬＤ）５０に送られる。ＶＬＤ５０は符号化された動きベクトル・データを離散コサイン変換（ＤＣＴ）データから分離する。動きベクトル（Ｍｏｔｉｏｎ Ｖｅｃｔｏｒ：ＭＶ）は動きベクトル予測器５２と動きベクトル抽出器５４から得られる。ＤＣＴデータは逆ジグザグ（ｒｅｖｅｒｓｅ ｚｉｇ−ｚａｇ）・オーダリング（ｏｒｄｅｒｉｎｇ）ブロック５８で使用され、ＤＣＴ係数が得られる。ＤＣＴ係数ブロック６０からのＤＣＴ係数と動きベクトル・ブロック５４からの動きベクトルは、何れもトランスコーダ５６に入力される。
【００２１】
トランスコーダ５６の主要な機能は、入力されたＤＣＴ係数と動きベクトルを受け取り、新データ（Ｎｅｗ ＤＡＴＡ：ＮＤＡＴＡ）を発生するために画像情報を発生することである。動きベクトルとＤＣＴ係数に加え、トランスジューサ５６は前のクォント・スケール（Ｐｒｅｖｉｏｕｓ Ｑｕａｎｔ Ｓｃａｌｅ：ＰＱＳ）および入力フレーム周波数（Ｆｒａｍｅ Ｒａｔｅ：ＦＲ）をヘッダ・デコーダ５０から入力として受け取る。トランスコーダ５６によって復号化された画素はオールＩ‐フレーム形式に再符号化され、ＮＤＡＴＡとして表され、それから、マルチプレクサ＋ＳＭＰＴＥ‐２５９ヘッダ・エンコーダ６２に送られる。ヘッダ・エンコーダ６２の後で、ビットストリームはＳＭＰＴＥ‐２５９エンコーダ６４に送られ、ＳＭＰＴＥ‐２５９と互換性のあるフレーム境界条件を示すために必要な符号ワードを挿入する。エンコーダ６４は、新しく符号化されたＳＭＰＴＥ‐２５９と互換性のあるフォーマットを、ライン６５を経由して、ＳＭＰＴＥ‐２５９ルータ１４に出力する（図１参照）。これにより、前のＭＰＥＧ‐２ビットストリームは、ＳＭＰＴＥ‐２５９ルータ１４によってルート（スイッチ）される。また、エンコーダ６４は、クロック再生モジュール６６と位相ロックループ・ブロック６８を経由して、トランスポート・デコーダ４８からクロック信号を受け取る。
【００２２】
図３はトランスコーダ５６のブロック図を示す。トランコーダ５６の主要な機能は、復号化によって、入来するＭＰＥＧ‐２ビットストリームから画素情報を発生し、再符号化された画素情報をオールＩフレーム形式で出力し、ＳＭＰＴＥ‐２５９と互換性のある形式に符号化することである。一般に、トランスコーダ５６はデコーダ部とエンコーダ部を備えている。デコーダ部は、ＭＰＥＧ‐２で符号化されたビットストリームを復号化し、エンコーダ部は復号化されたビットストリームを処理（符号化）し、最後に、図２に関して上述したように、ＳＭＰＴＥ‐２で符号化する。ＤＣＴ係数はＩＤＣＴ（Ｉｎｐｕｔ ＤＣＴ）ブロック７２により受け取られる。動きベクトル（ＭＶ）は動き補償ブロック７６により受け取られ、ブロック７６の出力は加算器ブロック７４によってＩＤＣＴに加えられる。また、動き補償出力を使用して、ＤＣＴブロック７８によって新しいＤＣＴ係数を発生する。しかしながら、入力がオールＩフレームの場合、動き補償は必要とされない。ＤＣＴ係数の発生後、出力は量子化ブロック８０によって量子化されてから、可変長復号化（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｌｅｎｇｔｈ Ｄｅｃｏｄｉｎｇ：ＶＬＤ）ブロック８２に送られる。
【００２３】
ＳＭＰＴＥ‐２５９ルータ１４はフレーム周波数２９．９７Ｈｚをサポートするだけであり、ＭＰＥＧ‐２はフレーム周波数２９．９７Ｈｚ、３０Ｈｚ、５９．９４Ｈｚまたは６０Ｈｚをとることができ、トランスコーダ５６は、必要なときに、１００１フレーム毎に１フレームを省くことができる。これはフレーム検出器およびカウンタ・ブロック８６によって行われる。フレーム検出器およびカウンタ・ブロック８６は、ヘッダ・デコーダ５０（図２参照）で定められる入力フレーム周波数（Ｉｎｐｕｔ Ｆｒａｍｅ Ｒａｔｅ：ＩＦＲ）を受け取り、そして動き補償ブロック７６から出力を受け取る。入力フレーム周波数が３０Ｈｚか６０Ｈｚの何れか（５９．９４Ｈｚは２９．９７Ｈｚの倍数）であるならば、フレーム検出器および計数器８６はイネーブル（作動）され、１００１フレーム毎に１フレームを省く。すべてのＭＰＥＧ‐２エンコーダは、出力ビットレートを「平滑する（ｓｍｏｏｔｈ ｏｕｔ）」ためにバッファを備えているので、このバッファを使用して１フレームを省くことができる。入力フレーム周波数が２９．９７Ｈｚか５９．９４Ｈｚであるなら、フレームを省く必要はなく、フレーム検出器および計数器８６はイネーブルされない。その結果、フレーム検出器および計数器８６からの出力フレーム周波数は、２９．９７Ｈｚまたは５９．９４Ｈｚのみであり、書込み＿イネーブル信号として、ＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ Ｉｎ Ｆｉｒｓｔ Ｏｕｔ）ブロック８４に送られる。ＦＩＦＯブロック８４への入力ｂｉｔ＿ｃｌｋ１およびｂｉｔ＿ｃｌｋ２と共に、このイネーブル信号は、マルチプレクサおよびヘッダ・エンコーダ６２に送られる新データ（ＮＤＡＴＡ）を定める（図２参照）。
【００２４】
本発明のフォーマット変換器は、多数の異なるタイプの入力ビットストリームを、ＳＭＰＴＥ‐２５９と互換性のあるビットストリームに変換することができる。このような入力ビットストリームは、ＩＰＩＰ型のオールＩフレームか、またはＩ、Ｐ、Ｂフレームを含んでいる複合ＧＯＰ(画像グループ)である。もし入力ビットストリームがオールＩフレーム形式であるならば、フレーム周波数変換のために、トランスコーダは、１００１番目のフレームを捨てる。もし入力ビットストリームがＩＰＩＰであるならば、トランスコーダは、１００１番目のフレーム毎に起こるＩフレームかＰフレームのどちらかを捨てる。しかしながら、もし入力ビットストリームがＩ、Ｐ、Ｂ形式であるならば、トランスコーダは、Ｂフレーム内に含まれている画素情報を捨てる。この方法により、フレーム周波数の変化の間、情報の損失が最小限度に抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、アナログ装置とディジタル装置を備える、典型的な放送スタジオのアプリケーションの全体的なブロック図である。アナログ装置は、制作とルーティング（ｒｏｕｔｉｎｇ）用にＳＭＰＴＥ‐２５９を利用し、ディジタル装置はＭＰＥＧ‐１を利用し、本発明のトランスコーダはこの２つのシステム間のインタフェースを提供する。
【図２】 図２は、本発明のトランスコーダのブロック図である。
【図３】 図３は、本発明のトランスコーダの詳細なブロック図である。
【符号の説明】
１０ ＳＤＴＶ部
１２ ＨＤＴＶ部
１４ ルータ
１６ カメラ
２２ モニタ
２４ ＮＴＳＣ送信機
２６ ルータ
２７ コントローラ
３０ テープ／ＤＶＤ装置
３２ ビデオ サーバ
３８ ＨＤＴＶモニタ
４０ ＨＤＴＶ送信機
Claims (5)
- 入来するＭＰＥＧ‐２ビットストリームをＳＭＰＴＥ‐２５９と互換性のあるビットストリームに変換する方法であって、
ａ．前記入来するＭＰＥＧ‐２ビットストリームのビットストリーム・フレーム周波数を確定するステップと、
ｂ．前記入来するＭＰＥＧ‐２ビットストリームを復号化するステップと、
ｃ．前記復号化された入来ＭＰＥＧ‐２ビットストリームを、オールＩフレーム・ビットストリームとして再符号化するステップと、
ｄ．前記オールＩフレーム・ビットストリームの再符号化された１００１番目のＩフレームを、選択的に捨てるステップと、
ｅ．前記オールＩフレーム・ビットストリームの再符号化された１００１番目のＩフレームから、画素情報を選択的に捨てるステップと、
ｆ．結果として生じる、再符号化され、且つ捨てられないＩフレームを、ＳＭＰＴＥ‐２５９ビットストリームとして符号化するステップと、
を含み、前記入来するビットストリーム・フレーム周波数が、２９．９７Ｈｚまたは５９．９４Ｈｚ以外であり、且つ前記入来するＭＰＥＧ‐２ビットストリームの１００１番目のフレームが、ＩフレームまたはＰフレームであるとき、前記再符号化された１００１番目のＩフレームが捨てられ、前記入来するビットストリーム・フレーム周波数が、２９．９７Ｈｚまたは５９．９４Ｈｚ以外であり、且つ前記入来するＭＰＥＧ‐２ビットストリームの第１００１番目のフレームがＢフレームであるとき、前記再符号化された１００１番目のＩフレームの画素情報が捨てられることを特徴とする方法。 - 前記ＭＰＥＧ‐２ビットストリームを復号化するステップは、前記入来するＭＰＥＧ‐２ビットストリームのＤＣＴ係数と動きベクトルとを確定することを含み、前記復号化された入来ＭＰＥＧ‐２ビットストリームをオールＩフレームとして再符号化するステップは、ＤＣＴ係数の計算、量子化およびビットストリームの可変長符号化を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
- 前記ＳＭＰＴＥ‐２５９符号化に先立ち、再符号化され、且つ捨てられないＩフレームを新クォント・スケールで多重化するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
- 入来するＭＰＥＧ‐２ビットストリームをＳＭＰＴＥ‐２５９と互換性のあるビットストリームに変換する装置であって、
前記入来するＭＰＥＧ‐２ビットストリームのビットストリーム・フレーム周波数を確定するＭＰＥＧ‐２ヘッダ・デコーダと、
前記ＭＰＥＧ‐２ヘッダ・デコーダと通信し、前記入来するＭＰＥＧ‐２ビットストリームを復号化して、復号化されたビットストリームにする可変長デコーダと、
前記ＭＰＥＧ‐２ヘッダ・デコーダおよび前記可変長デコーダと通信し、前記復号化されたビットストリームを符号化して、符号化されたオールＩフレーム・ビットストリームにするトランスコーダと、
前記ヘッダ・デコーダ、前記可変長デコーダおよび前記トランスコーダと通信し、指定された数の符号化されたＩフレームの全て、または指定された数の符号化されたＩフレームの全ての画素情報を捨てるために選択的にイネーブルされ、結果として生じるビットストリームを形成するフレーム・ドロッパーと、
前記トランスコーダと通信し、結果として生じるビットストリームを、ＳＭＰＴＥ‐２５９と互換性のあるビットストリームに符号化するＳＭＰＴＥ‐２５９エンコーダと、
を備え、前記入来するＭＰＥＧ‐２データのビットストリーム・フレーム周波数が２９．９７Ｈｚまたは５９．９４Ｈｚでないとき、前記フレーム・ドロッパーがイネーブルされ、前記フレーム・ドロッパーがイネーブルされると指定の数が１００１となり、前記入来するＭＰＥＧ‐２ビットストリームの１００１番目毎のフレームがＩフレームかまたはＰフレームであるとき、結果として生じる１００１番目毎のＩフレームは捨てられ、前記入来するＭＰＥＧ‐２ビットストリームの１００１番目毎のフレームがＢフレームであるとき、結果として生じる１００１番目毎のＩフレームの画素情報が捨てられることを特徴とする装置。 - 前記トランスコーダおよび前記ＳＭＰＴＥ‐２５９エンコーダの間でこれらと通信し、結果として生じるビットストリームを新クォント・スケールで多重化するマルチプレクサをさらに備えることを特徴とする請求項４記載の装置。
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