JP2001211452A - データ処理装置及びデータ処理方法 - Google Patents

データ処理装置及びデータ処理方法

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JP2001211452A JP2000348604A JP2000348604A JP2001211452A JP 2001211452 A JP2001211452 A JP 2001211452A JP 2000348604 A JP2000348604 A JP 2000348604A JP 2000348604 A JP2000348604 A JP 2000348604A JP 2001211452 A JP2001211452 A JP 2001211452A
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John Mark Mcgrath
マーク マクグラス、ジョン
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    • H04N9/804—Transformation of the television signal for recording, e.g. modulation, frequency changing; Inverse transformation for playback involving pulse code modulation of the colour picture signal components
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ソースデータの信号品質の劣化を最小限に押
さえるとともに、記述メタデータ等の付加的データを圧
縮符号化されたソースデータに結合して効率的に記録又
は伝送する。 【解決手段】 ソースデータを圧縮データレート可変の
圧縮符号化データに圧縮符号化し、圧縮符号化データに
付加的データを結合して結合データストリームを生成
し、この結合データストリームの生成において、結合デ
ータストリームのデータレートを所定の最大データレー
ト以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はデータ処理装置及び
データ処理方法に関し、詳しくは、ソースデータを処理
して圧縮符号化データを生成するデータ処理装置、デー
タ記録装置、データ通信装置、データ処理方法、データ
記録方法、データ通信方法、コンピュータプログラム及
び記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】ソース情報を表現するデータのデータ量
を低減するために、ソース情報を表現するデータを圧縮
符号化する手法が知られている。例えば、パーソナルコ
ンピュータの分野で使用されているＺＩＰ符号は、デー
タファイルを圧縮し、これによりデータファイルをより
少ないデータ量で表現することができる。これにより、
データファイルは電子メール等に添付して送信しやすく
なり、また、記録媒体におけるより小さい記録領域に記
録することができる。この他、映像信号及び音声信号に
適用される圧縮符号化の手法として、ISO/IEC/13818-2
規格に定義されている、いわゆるＭＰＥＧ−２規格が知
られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ソース情報を圧縮符号
化して得られるデータ量は、もちろん、元のソース情報
を表すデータのデータ量によって異なるものであり、Ｍ
ＰＥＧ−２符号化アルゴリズムは、ソース情報を圧縮符
号化して得られるデータ量がソース情報のコンテンツに
より異なる符号化アルゴリズムの一例である。すなわ
ち、略一定のソースデータレートを生成する情報ソース
は、圧縮符号化により、データレートが変化する圧縮符
号化データに変換される。
【０００４】本発明は、ソースデータの信号品質の劣化
を最小限に押さえるとともに、記述メタデータ等の付加
的データを圧縮符号化されたソースデータに結合して効
率的に記録又は伝送できるデータ処理装置、データ記録
装置、データ通信装置、データ処理方法、データ記録方
法、データ通信方法、コンピュータプログラム及び記録
媒体を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明に係るデータ処理装置は、可変の圧縮デー
タレートを有し、ソースデータを圧縮符号化データに圧
縮符号化するデータ圧縮符号化手段と、上記データ圧縮
符号化手段に接続され、上記圧縮符号化データに付加的
データを結合して結合データストリームを生成する多重
化手段と、上記多重化手段に接続され、上記結合データ
ストリームのデータレートが所定の最大データレート以
下になるように上記多重化手段を制御する制御処理手段
とを備える。
【０００６】本発明に係るデータ記録装置は、可変の圧
縮データレートを有し、ソースデータを圧縮符号化デー
タに圧縮符号化するデータ圧縮符号化手段と、上記デー
タ圧縮符号化手段に接続され、上記圧縮符号化データに
付加的データを結合して結合データストリームを生成す
る多重化手段と、上記多重化手段に接続され、上記結合
データストリームのデータレートが所定の最大データレ
ート以下になるように上記多重化手段を制御する制御処
理手段とを備え、圧縮符号化データと付加的データの結
合データストリームを生成するデータ処理装置と、上記
データ処理装置により生成された結合データストリーム
を記録媒体に記録する記録ドライブとを備え、上記結合
データストリームの所定の最大データレートは、上記記
録媒体の帯域幅に基づいて決定される。
【０００７】本発明に係るデータ通信装置は、圧縮符号
化データと付加的データの結合データストリームを生成
するデータ処理装置と、所定の帯域幅を有する伝送チャ
ンネルとを備え、上記結合データストリームの所定の最
大データレートは、上記伝送チャンネルの所定の帯域幅
に基づいて決定される。
【０００８】本発明に係るデータ処理方法は、ソースデ
ータを圧縮データレート可変の圧縮符号化データに圧縮
符号化するステップと、上記圧縮符号化データに付加的
データを結合して結合データストリームを生成するステ
ップとを有し、上記結合データストリームを生成するス
テップにおいて、上記結合データストリームのデータレ
ートを所定の最大データレート以下とする。
【０００９】本発明に係るデータ記録方法は、ソースデ
ータを圧縮データレート可変の圧縮符号化データに圧縮
符号化するステップと、上記圧縮符号化データに付加的
データを結合して結合データストリームを生成するステ
ップとを有し、上記結合データストリームを生成するス
テップにおいて、上記結合データストリームのデータレ
ートを所定の最大データレート以下とするデータ処理方
法に基づいて、結合データストリームを生成するステッ
プと、上記結合データストリームを記録媒体に記録する
ステップとを有し、上記結合データストリームの所定の
最大データレートは、上記記録媒体の帯域幅に基づいて
決定される。
【００１０】本発明に係るデータ通信方法は、ソースデ
ータを圧縮データレート可変の圧縮符号化データに圧縮
符号化するステップと、上記圧縮符号化データに付加的
データを結合して結合データストリームを生成するステ
ップとを有し、上記結合データストリームを生成するス
テップにおいて、上記結合データストリームのデータレ
ートを所定の最大データレート以下とするデータ処理方
法に基づいて、結合データストリームを生成するステッ
プと、上記結合データストリームを所定の帯域幅を有す
る伝送チャンネルを介して伝送するステップとを有し、
上記結合データストリームの所定の最大データレート
は、上記伝送チャンネルの所定の帯域幅に基づいて決定
される。
【００１１】本発明に係るコンピュータプログラムは、
コンピュータ装置にロードされて該コンピュータ装置
を、可変の圧縮データレートを有し、ソースデータを圧
縮符号化データに圧縮符号化するデータ圧縮符号化手段
と、上記データ圧縮符号化手段に接続され、上記圧縮符
号化データに付加的データを結合して結合データストリ
ームを生成する多重化手段と、上記多重化手段に接続さ
れ、上記結合データストリームのデータレートが所定の
最大データレート以下になるように上記多重化手段を制
御する制御処理手段とを備えるデータ処理装置として機
能させるコンピュータにより実行可能な命令を有する。
【００１２】本発明に係るコンピュータプログラムは、
コンピュータ装置にロードされて該コンピュータ装置
に、ソースデータを圧縮データレート可変の圧縮符号化
データに圧縮符号化するステップと、上記圧縮符号化デ
ータに付加的データを結合して結合データストリームを
生成するステップとを有し、上記結合データストリーム
を生成するステップにおいて、上記結合データストリー
ムのデータレートを所定の最大データレート以下とする
データ処理方法を実行させるコンピュータにより実行可
能な命令を有する。
【００１３】本発明に係る記録媒体は、コンピュータプ
ログラムが記録された記録媒体であって、上記コンピュ
ータプログラムは、コンピュータ装置にロードされて該
コンピュータ装置に、ソースデータを圧縮データレート
可変の圧縮符号化データに圧縮符号化するステップと、
上記圧縮符号化データに付加的データを結合して結合デ
ータストリームを生成するステップとを有し、上記結合
データストリームを生成するステップにおいて、上記結
合データストリームのデータレートを所定の最大データ
レート以下とするデータ処理方法を実行させるコンピュ
ータにより実行可能な命令を有する。
【００１４】データ通信を行う際、あるいはデータを記
録する際、通信又は記録可能なデータ量は、通常、制限
されている。データ記録処理では、記録媒体の物理的特
性により、記録可能なデータ量が制限される。データ通
信処理では、物理的な制約により伝送帯域幅が制限され
ており、あるいは物理的に制限されている伝送帯域幅を
分割して共用しなくてはいけないために、通信可能なデ
ータレートが制限される。したがって、通信又は記録で
きるデータ量には限界がある。
【００１５】本発明の実施の形態においては、圧縮符号
化されたデータの圧縮データレートが変化した場合に予
備データレートを使用する。付加的データと圧縮符号化
されたデータとを結合できるデータストリームを結合す
るマルチプレクサを制御して、結合データのデータレー
トが最大帯域幅と同じあるいはそれ以下となるように、
付加的データと圧縮符号化データとを結合する。このよ
うに、所定の使用可能な最大データレートと、圧縮符号
化により得られるデータレートとの差として形成される
容量を有する予備データを付加的データとして利用する
ことができる。
【００１６】本発明の一具体例においては、信号は映像
信号であり、圧縮ビデオフレームが生成され、この圧縮
の結果得られるデータ量が測定される。測定されたデー
タ量が最大ビットレートより小さい場合、フレームにお
いて使用できる予備データを用いて記述メタデータを記
録する。記述メタデータ等の付加的データは、１又は複
数のフレームに分散させてもよく、連続していなくても
よい。
【００１７】映像及び／又は音声信号を例えばテープ状
記録媒体又はディスク状記録媒体等の記録媒体に記録
し、少なくともその記録媒体及びその記録媒体に記録さ
れた映像及び／又は音声素材を識別するための情報を別
途記録する手法が知られている。このような情報は、例
えば、その記録媒体を収納する収納体に添付されたラベ
ルに付される。また、さらに望ましい手法では、そのよ
うな情報は記録媒体に記録される。
【００１８】しかしながら、このような情報を記録媒体
に記録した場合、映像及び／又は音声信号を記録できる
領域が少なくなる。したがって、このような情報を映像
及び／又は音声トラックに記録するために、映像及び／
又は音声信号の記録信号の品質を低下させることがあ
る。少なくとも記録された映像及び／又は音声素材を識
別する情報及び好ましくは記録された素材に関する記述
情報を記録媒体に記録することが望まれている。このよ
うな情報を本明細書では、「記述メタデータ」と呼ぶ。
さらに、データリンクを介して素材を表すデータを伝送
する必要がある場合もある。この場合も、素材とともに
記述メタデータを添付して伝送することが望ましい。記
述メタデータは、例えば、符号化及び／又は復号にメタ
データを使用するＭＰＥＧ−２信号を圧縮符号化する際
に生成されるメタデータとは、区別すべきものである。
【００１９】本発明の一具体例においては、最小限の信
号品質を維持するために、ビット毎フレームの最小割当
値を設定する。この最小割当値を適用することにより、
信号を量子化する際、記述メタデータ用の領域が確保さ
れる。
【００２０】また、本発明の一具体例においては、最大
データレートより低い目標データレートを設定する。目
標ビットレートは、伝送すべきメタデータのデータ量及
び例えば伝送すべき映像のフレーム数等に基づいて決定
される。この場合も、最小データレートを設定すること
が望ましい。これにより、映像品質の劣化を最小限に抑
制するとともに、複数フレームのセットに亘ってメタデ
ータを分散して送信できる可能性を高めることができ
る。
【００２１】また、本発明の一具体例においては、最大
データレートに対する一定の割合に固定された目標デー
タレートが実現されるようにデータを符号化する。これ
により、メタデータを複数のフレームのセットに亘って
確実に分散させることができるが、映像の品質を若干犠
牲にする必要がある。
【００２２】圧縮符号化されたデータ及びメタデータ
は、伝送リンクを介して伝送され、及び／又はテープ状
記録媒体又はディスク状記録媒体等のデータ記録媒体に
記録される。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るデータ処理装
置、データ記録装置、データ通信装置、データ処理方
法、データ記録方法、データ通信方法、コンピュータプ
ログラム及び記録媒体の好ましい実施の形態について、
図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】本発明は、圧縮符号化されたデータ（以
下、圧縮符号化データという。）が通信又は記録される
環境であって、特に、通信又は記録されるデータのデー
タレートが所定の最大値に制限されている環境に適用さ
れる。本発明を明瞭に説明するために、以下の実施の形
態においては、映像データ及び音声データをＭＰＥＧ−
２規格に基づいて圧縮符号化する具体例を説明する。し
かしながら、本発明はこのような具体例に限定されるも
のではない。
【００２５】図１は、ビデオフレームを視覚的に示す図
であり、図１に示すビデオフレームＦ１〜Ｆ６は、例え
ばＭＰＥＧ−２規格に基づいて圧縮符号化されたデータ
である。エンコーダ（符号化器）は、目標ビットレート
（target bit rate：以下、ＴＢＲという。）を設定し
ている。さらに、図１には、最大ビットレートが示され
ている。最大ビットレートは、例えば伝送リンクにおい
て使用可能な帯域幅、又は例えばテープレコーダ等の信
号記録装置により決定される。目標ビットレートは、ビ
デオフレームを少なくとも最大ビットレートより小さく
符号化するように設定されている。各ビデオフレームを
圧縮符号化して得られる実際のビット数は、そのビデオ
フレームにより表されている画像コンテンツによって異
なる。この具体例においては、例えばビデオフレームＦ
１、Ｆ４は目標ビットレートより小さく符号化されてお
り、一方、ビデオフレームＦ２、Ｆ３、Ｆ６は目標ビッ
トレートより大きく符号化されている。この具体例にお
いては、図１では斜線で示す、最大ビットレートと、実
際のビットレートとの間の領域を記述メタデータ用に使
用する。この記述メタデータとは、符号化されたフレー
ムの映像を識別子、さらに好ましくは符号化されたフレ
ーム記述するデータである。このメタデータについては
後に詳細に説明する。
【００２６】図２は、圧縮ビデオフレームをヘリカル走
査トラック（helical scan track）に記録するテープ状
記録媒体のフォーマットを示す図である。図２に示す具
体例では、各トラックが１つのフレームに対応してい
る。実際には、１つのフレームを複数のトラックに分散
して記録してもよい。各トラック又はトラックのグルー
プにおいてデータを記録できる領域は固定されており、
この領域は最大データレートＭに対応しているものとす
る。圧縮ビデオフレーム（Ｖ）は、トラック全体よりも
少ない領域を占有する。それ以外の領域、すなわち、図
２において斜線で示す領域は、メタデータ（ＭＤ）を記
録するために使用される。
【００２７】図３に示すチャンネル２は、所定の帯域幅
を有する伝送チャンネルであってもよく、所定の帯域幅
を有するビデオテープレコーダであってもよい。この所
定の帯域幅は、図１に示す最大ビットレートＭに対応す
るものである。
【００２８】この具体例において、チャンネル２はイン
トラ−符号化フレーム、すなわちＩフレームのみを記録
するＩフレームＶＴＲチャンネルである。Ｉフレーム
は、例えば、ベースバンドデジタル映像信号を符号化す
るＩフレームエンコーダ４により生成される。Ｉフレー
ムエンコーダ４の動作については、図５を用いて後に詳
細に説明する。
【００２９】メタデータ記憶部６には、このＩフレーム
のビデオコンテンツの記述メタデータが格納される。
【００３０】コントローラ８は、Ｉフレームエンコーダ
４の目標ビットレートＴＢＲを最大ビットレートＭより
小さく設定する。各フレームを符号化する処理におい
て、コントローラ８は、マルチプレクサ１０とメタデー
タ記憶部６とを制御し、Ｉフレームとメタデータからな
るデータのデータレートが最大ビットレートＭを超える
ことなく、最大ビットレートＭに略等しいレートとなる
ように、符号化されたＩフレームと適切なデータ量のメ
タデータとを結合する。
【００３１】コントローラ８は、後述するような様々な
手法でＩフレームエンコーダ４及びメタデータ記憶部６
を制御する。
【００３２】具体例１ 図４に示す具体例では、メタデータはＤビットのデータ
からなり、ｍ個のフレームに亘って分散して記録される
ものとする。コントローラ８は、ステップＳ１におい
て、平均ビットレートＴＢＲＡＶをＭ−Ｄ／ｍに設定す
る。Ｍは、最大ビットレートである。
【００３３】コントローラ８は、ステップＳ２におい
て、最小ビットレートＴＭＩＮを設定する。続いて、Ｉ
フレームが符号化される。当分野において、「レートコ
ントローラ」がビットレートＴＢＲの推定値に基づい
て、フレームの符号化処理を制御する手法は周知であ
る。この推定値は、先行するフレームの符号化結果に基
づいて決定される。ＴＢＲがＴＭＩＮより小さい場合、
コントローラ８は、ステップＳ３において、ＴＢＲをＴ
ＭＩＮに設定する。これ以外の場合、すなわち、ＴＢ Ｒ
がＴＭＩＮより大きい場合は、コントローラ８は、Ｔ
ＢＲをＴＢＲＡＶに設定する。
【００３４】ステップＳ４において、フレームを符号化
することにより、Ｆｎビットの映像データが生成され
る。コントローラ８は、ステップＳ５において、Ｍ−Ｆ
ｎビットのメタデータをフレームに結合する。さらに、
コントローラ８は、ステップＳ６において、メタデータ
のビット数ＤからＭ−Ｆｎを減算し、ステップＳ７にお
いて、値ｍから１を減算する。ここでこの手順はステッ
プＳ１に戻り、新たに設定された値Ｍ、Ｄ、ｍを用いて
上述の手順が繰り返される。
【００３５】このように、目標ビットレートＴＢＲは、
最大ビットレートより低く設定され、これにより、ピク
チャ品質の低下を最小限に抑制しながら、Ｄビットのメ
タデータをｍ個のフレームに亘って記録することができ
る。目標ビットレートは、メタデータのビット数Ｄに基
づいて決定する。Ｄビットのメタデータがｍ個のフレー
ムに亘って分散される可能性は高い。また、フレームが
最大ビット数Ｍに符号化された場合、メタデータはその
フレームには結合されない。したがって、メタデータは
連続しないフレームに亘って分散されることもある。
【００３６】具体例２ 目標ビットレートＴＢＲを最大ビットレートＭの所定の
割合である固定値に設定する。コントローラ８は、目標
ビットレートを超えないようにＩフレームの符号化を制
御する。これにより、既知の固定量の予備データ領域を
メタデータ用に使用できる。この場合、具体例１に比べ
て、ピクチャの品質はやや低下する。
【００３７】具体例３ この具体例は、目標ビットレートが最大ビットレートよ
り小さいという事実を従来型のレートコントローラ処理
において利用するものである。この具体例においては、
具体例１及び具体例２のように、メタデータに応じて目
標ビットレートを制御するような処理は行わない。これ
に代えて、最大ビットレートと目標ビットレートとの間
に差がある場合は、常にメタデータを符号化されたＩフ
レームに連結する。したがって、この具体例では、具体
例１に比べて、Ｄビットのメタデータがｍ個のフレーム
に亘って分散される可能性が低い。
【００３８】ＭＰＥＧ−２エンコーダ 図５は、ＭＰＥＧ−２エンコーダを備える映像データ圧
縮装置の構成を示す図であり、この映像データ圧縮装置
は、フレーム並べ替え回路（frame re-ordered）４０
と、動き評価回路（motion estimator）３０と、動き予
測回路（motion predictor）２０１と、減算器５０と、
加算器６０と、ＤＣＴ変換回路８０と、量子化回路９０
と、エントロピーエンコーダ１００と、逆量子化回路１
２０と、逆ＤＣＴ変換回路１３０とを備える。
【００３９】図５に示す映像データ圧縮装置の動作につ
いて説明する。
【００４０】Ｐピクチャは、直前のＩピクチャ又はＰピ
クチャに基づいて符号化され、したがって、このＰピク
チャと直前のＰピクチャ又はＩピクチャとの間の差分を
示す情報のみが符号化される。また、この差分の符号化
においては、動き補償が用いられ、したがって、Ｐピク
チャの符号化処理ではＩピクチャに比べて非常に高い圧
縮率が得られる。
【００４１】双方向ピクチャ（bi-directional pictur
e）すなわちＢピクチャは、直前のＩピクチャ又はＰピ
クチャ及び直後のＩピクチャ又はＰピクチャに基づいて
符号化される。Ｂピクチャは、他のピクチャの参照ピク
チャとして用いられることはなく、したがって、符号化
時の誤りが他のピクチャに伝播するおそれがないため、
さらに高い圧縮率で符号化することができる。
【００４２】このように、各ＧＯＰにおいて、最大３種
類のピクチャ、すなわちＩピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピ
クチャが存在し、これらの圧縮率は異なり、使用可能な
符号化ビットストリームにおける占有率がそれぞれ異な
る。通常、Ｉフレームは、伝送容量又は記録容量におい
て大きな占有率を要求し、続いてＰピクチャ、Ｂピクチ
ャの順で占有率が低下する。
【００４３】フレーム並べ替え回路４０には入力映像デ
ータが供給され、フレーム並べ替え回路４０は、連続す
るＧＯＰを処理し、ＧＯＰ内の各ピクチャが、そのピク
チャが参照するピクチャの後に圧縮されるようにピクチ
ャを整理する。例えば、Ｂピクチャが後続するＩピクチ
ャ又はＰピクチャを参照する場合、このＢピクチャはそ
のＩピクチャ又はＰピクチャの後で圧縮される。
【００４４】例えば、ＧＯＰが表示順にＩ０、Ｂ１、Ｂ
２、Ｐ３といった４つの初期フレームを含んでいると
し、ＰピクチャがＩピクチャを参照し、２つのＢピクチ
ャが前後のＩピクチャ及びＰピクチャを参照する場合、
フレーム並べ替え回路４０は、このＧＯＰがＩ０、Ｐ
３、Ｂ１、Ｂ２の順で圧縮されるようにピクチャを並べ
替える。
【００４５】Ｉピクチャはピクチャ内符号化（intra-pi
cture encode）され、すなわち他のピクチャを参照する
ことなく符号化される。したがって、フレーム並べ替え
回路４０は、ＧＯＰ内のＩピクチャをＤＣＴ変換回路８
０に供給する。このＩピクチャは、量子化回路９０、エ
ントロピーエンコーダ１００で順次処理され、これによ
りＩピクチャを表す出力圧縮データが生成される。
【００４６】圧縮されたＩピクチャデータは、伸長チェ
インにも供給される。伸長チェインは、逆量子化回路１
２０、逆ＤＣＴ回路１３０を備える。この伸長チェイン
は、デコーダにおいて再構築されるＩピクチャを生成
し、生成したＩピクチャを動き予測回路２０に供給す
る。
【００４７】ＧＯＰにおいて、次に圧縮されるピクチャ
は、通常、Ｐピクチャであり、ＰピクチャはＩピクチャ
を参照する。フレーム並べ替え回路４０は、Ｐピクチャ
を動き評価回路３０に供給し、動き評価回路３０は、Ｉ
ピクチャとＰピクチャの間の画像部分の動きを示す動き
ベクトルを生成する。動き予測回路２０１は、この動き
ベクトルと、伸長チェインにより復号されたＰピクチャ
とを用いて、Ｐピクチャの予測バージョンを生成する。
減算器５０は、実際のＰピクチャからＰピクチャの予測
バージョンを減算し、この２つのフレームの差分を示す
差分データがＤＣＴ変換回路８０に供給されて圧縮され
る。Ｉピクチャの場合と同様、圧縮符号化された差分デ
ータはエントロピーエンコーダ１００から出力されると
ともに、伸長チェインを構成する逆量子化回路１２０、
逆ＤＣＴ回路１３０にも供給され、ここで差分データの
再構築バージョンが生成される。
【００４８】加算器６０は、差分データと以前に伸長し
たＩピクチャの伸長バージョンとを加算し、Ｐピクチャ
の伸長バージョンを生成する。Ｐピクチャの伸長バージ
ョンは、動き予測回路２０１に記憶され、次のピクチャ
の圧縮処理に使用される。
【００４９】この処理は、他のピクチャを参照する各ピ
クチャが入力ピクチャ間の差分データを符号化すること
により圧縮され、以前に圧縮され、さらに伸長された参
照ピクチャの伸長バージョンからの動きベクトルにより
入力ピクチャが形成されるようになるまで継続される。
すなわち、圧縮処理は、ピクチャを伸長可能な状態に圧
縮する。
【００５０】量子化回路９０は、ＤＣＴ符号化されたデ
ータを目標ビットレートが実現されるように量子化す
る。実際には、この目標ビットレートは、厳密には達成
されない。目標ビットレートは、Ｉフレーム、Ｐフレー
ム、Ｂフレームに対して、それぞれ別個に設定されてい
る。目標ビットレートは、ビットレート制御回路１４０
により設定されている。従来のＭＰＥＧエンコーダにお
いて、ビットレートの制御は、バッファのコンテンツに
依存していた。ビットレート制御回路１４０は、量子化
回路９０を制御して、目標ビットレートを実現し、バッ
ファ１５０を常に全容量の約半分が使用されている状態
（half full）とし、これによりオーバーフロー又はア
ンダーフローの発生を防止している。ビットレート制御
回路１４０は、例えばテストモデル５（"International
Organisation for Standardisation, Organisation In
ternational De Normalisation, Coded Representation
ofPicture and Audio Information ISO/IEC/JTC1/SC29
/WG11.NO400"により発表された"Test Model 5"）に基づ
いて動作する。
【００５１】上述の具体例１〜具体例３においては、図
５に示すエンコーダはＩフレームのみを生成する。
【００５２】具体例１及び具体例２の場合、図５に示す
エンコーダにおけるビットレート制御回路１４０には、
目標参照信号生成回路（target reference）１６０か
ら、目標ビット割当参照信号が供給される。
【００５３】バッファ１５０においては、Ｉフレーム
（及び使用する場合は他のフレーム）のサイズの測定が
行われる。本発明の実施の形態においては、バッファに
おいて測定されたフレームのサイズに応じ、テストモデ
ル５に基づいて行われた目標ビットの割当は、比較回路
１４１において、目標参照信号生成回路１６０から供給
された目標ビット割当参照信号と比較され、修正され
る。この修正に基づいて、ビットレート制御回路１４０
は、量子化回路９０に量子化パラメータを供給し、これ
により、量子化回路９０は、具体例１及び具体例２にお
いて必要とされるサイズ及びレートを有するＩフレーム
を生成する。具体例３の場合、ビットレート制御回路
は、テストモデル５に基づくビット割当を変更すること
なく量子化回路９０に量子化パラメータを供給する。
【００５４】図５に示すエンコーダ２０は、ハードウェ
アにより構成してもよく、専用データプロセッサ内のソ
フトウェアプログラムとして実現してもよい。
【００５５】変形例 図５に示すエンコーダ２０は、ベースバンド映像信号を
符号化する。このエンコーダにより、Ｉフレーム、Ｐ及
び／又はＢフレームからなるＧＯＰをデジタルベースバ
ンド信号に復号した後、Ｉフレームを再符号化してもよ
い。
【００５６】図５に示すエンコーダ２０は、Ｉフレーム
のみを生成し、ＶＴＲ２はＩフレームＶＴＲである。こ
こで、エンコーダ２０によりＩフレーム、Ｐ及び／又は
ＢフレームからなるＧＯＰを生成するようにしてもよ
く、この場合このＧＯＰは、ＶＴＲ２に記録され、ある
いは伝送リンク２を介して伝送される。Ｉフレーム、Ｐ
及び／又はＢフレームからなるＧＯＰを生成する場合、
記述メタデータは、フレーム単位ではなくＧＯＰ単位で
結合するとよい。
【００５７】なお、具体例１乃至具体例３は、圧縮映像
信号に関するものであるが、本発明は、圧縮音声信号に
適用してもよい。
【００５８】図５に示すエンコーダ２０について、テス
トモデル５を例に説明したが、このエンコーダは、フレ
ームのサイズ及びレートを制御するための他のレート制
御方式とともに用いることもできる。さらに、図２に示
す例では、圧縮映像又は音声信号はテープ状記録媒体に
記録しているが、本発明は記録媒体を限定するものでは
ない。本発明は、情報を記録するために使用可能なレー
トが制限されているディスク状記録媒体に圧縮信号を表
すデータを記録する場合にも適用できる。さらに、本発
明は、圧縮信号の伝送帯域幅が制限されているあらゆる
通信システム及び媒体に適用することができる。
【００５９】メタデータの具体例 図６は、本発明を適用したメタデータに含まれる素材固
有識別子（unique material identifier：以下、ＵＭＩ
Ｄという。）のデータ構造を示す図であり、図７は、こ
のＵＭＩＤを含むメタデータの組を示す図である。この
メタデータは、主要な情報（essence）、すなわちＵＭ
ＩＤにより識別される生の映像素材とともにテープ状記
録媒体に記録される。
【００６０】映像シーケンスに関連する図７に示すメタ
データの組は、メタデータ項目として、その映像シーケ
ンスを識別するＵＭＩＤを含んでいる。ＵＭＩＤの構造
については、図６に示している。メタデータの組は、他
のメタデータ項目として、ユーザにより選択された情報
及び映像シーケンスに関連する情報を有している。この
図７に示すメタデータの組について、さらに詳細に説明
する。
【００６１】ＵＭＩＤに加えて記録されるメタデータと
しては、以下のようなものがある。 ａ）番組タイトル（program title） ｂ）素材名（material） ｃ）素材内容の要約（a short synopsis of the materi
al） ｄ）素材種類（material type） ｅ）グッドショットマーク（a good shot mark） ｆ）クリップ停止タイムコード（a clip stop time cod
e） ｇ）ソースアスペクト比（source aspect ratio） 項目ｅ）、ｆ）、ｇ）は、シーケンスに関する技術的デ
ータである。「素材名」とは、例えばコソボで撮影され
た映像クリップに対する「コソボ戦場レポート」等の名
称である。素材種類とは、記録された素材が静止画像で
あるか、動画像であるか等といった情報を示す。ソース
アスペクト比は、テープ状記録媒体に記録された画像の
アスペクト比を示す。この他の項目の内容も項目名から
明らかである。上述した項目ａ）〜ｇ）に代えて、ある
いはこれらに加えて、この他の情報を付加してもよい。
【００６２】ＵＭＩＤ ＵＭＩＤについては、１９９８年９月、ＥＢＵ／ＳＭＰ
ＴＥビットストリームとしてのプログラム交換用共通規
格のための専門委員会、最終報告：分析及び結果（EBU/
SMPTE Task Force for Harmonized Standards for the
Exchange of Program Material as Bit Streams, Final
Report: Analyses and Result）に記述されている。図
６には、拡張ＵＭＩＤ（extended UMID）を示してい
る。この拡張ＵＭＩＤは、基礎ＵＭＩＤ（basic UMID）
用の前半３２バイトと、標識メタデータ（signature me
tadata）用の後半３２バイトとを有する。
【００６３】前半３２バイトに格納される基礎ＵＭＩＤ
は、以下の成分からなる。すなわち、基礎ＵＭＩＤは、
このデータがＳＭＰＴＥ ＵＭＩＤであることを識別す
るための１２バイトの汎用ラベル（universal label）
を備える。汎用ラベルは、このＵＭＩＤにより識別され
る素材の種類と、汎用固有素材番号及びローカル固有イ
ンスタンス番号を生成するメッソドを定義する。さら
に、基礎ＵＭＩＤは、ＵＭＩＤの残りの部分の長さを示
す１バイトのレングス値（length value）を備える。さ
らに、基礎ＵＭＩＤは、同一の素材番号を有する素材の
インスタンス間の違いを定義するために用いる３バイト
のインスタンス番号を備える。さらに基礎ＵＭＩＤは、
各クリップを識別するための１６バイトの素材番号を備
える。同一素材内の関連するインスタンスの各素材番号
は同一である。
【００６４】後半３２バイトの標識メタデータは、拡張
ＵＭＩＤを形成するために用いられるパックされたメタ
データ項目の組により構成される。拡張ＵＭＩＤは、基
礎ＵＭＩＤと、その直後に設けられた標識メタデータか
らなり、標識メタデータは、コンテンツユニット（cont
ent unit）が生成された日時を示す８バイトの時間／日
付コードと、コンテンツユニット生成時の１２バイトの
地理座標を示すコードと、国名、組織及び個人コードを
登録する各４バイトの３グループのコードとを備える。
【００６５】基礎ＵＭＩＤ及び拡張ＵＭＩＤの各成分を
さらに詳細に説明する。まず、最初の１２バイトの汎用
ラベルについて説明する。ＵＭＩＤにおける最初の１２
バイトは、以下の表１に定義される登録されたストリン
グ値によりＵＭＩＤを識別するものである。
【００６６】
【表１】
【００６７】表１に示す１６進数は例示的なものであ
り、これら以外の値を用いてもよい。また、バイト１〜
バイト１２にこの表１に示す情報以外の情報を格納して
もよい。表１に示す例では、バイト４は、バイト５〜１
２がＳＭＰＴＥに準拠するデータフォーマットに関する
ものであることを示している。バイト５は、バイト６〜
１０が辞書データに関するものであることを示してい
る。バイト６バイトは、バイト７〜バイト１０に定義さ
れているメタデータがどのようなメタデータであるかを
示している。バイト７は、バイト９及びバイト１０によ
り定義されるメタデータを含む辞書の部分を示してい
る。バイト８は、辞書のバージョンを示す。バイト９
は、データクラスを示し、バイト１０はそのクラス内の
特定の項目を示す。
【００６８】この具体例においては、バイト１〜１０
は、予め割り当てられた固定の値を有する。バイト１１
は変数である。表１及び図８に示すように、ＵＭＩＤ汎
用ラベルにおけるバイト１〜１０は固定である。したが
って、このバイト１〜１０は、バイト１〜１０を表す１
バイトの種類コード（type code）Ｔにより置換でき
る。種類コードコードＴの後には、長さコード（length
code）Ｌが設けられる。これら２つのバイトに続い
て、表１に示すバイト１１及びバイト１２が設けられ、
続いて３バイトのインスタンス番号及び１６バイトの素
材番号が設けられる。さらに、任意項目として、拡張Ｕ
ＭＩＤ及び／又はその他のメタデータ構造において、素
材番号に続いて標識メタデータを設けてもよい。
【００６９】バイト１１により示されるＵＭＩＤ種類
は、４つの異なるデータ種類を表す４つの別個の値を有
している。すなわち、ピクチャ素材のＵＭＩＤを示す
「０１ｈ」、オーディオ素材のＵＭＩＤを示す「０２
ｈ」、データ素材のＵＭＩＤを示す「０３ｈ」、グルー
プ素材、すなわち関連するエッセンスの組み合わせのＵ
ＭＩＤを示す「０４ｈ」の値が設定されている。１２バ
イトからなるラベルの最後のバイト、すなわちバイト１
２は、素材及びインスタンス番号を生成するメソッドを
定義する。バイト１２は、トップニブル（top nibble）
及びボトムニブル（bottom nibble）からなり、トップ
ニブルは、素材番号生成のためのメッソドを定義し、ボ
トムニブルは、インスタンス番号生成のためのメソッド
を定義する。
【００７０】長さ(length) 長さを表すLengthの値は、基礎ＵＭＩＤの場合「１３
ｈ」であり、拡張ＵＭＩＤの場合「３３ｈ」である。
【００７１】インスタンス番号（instance number） インスタンス番号は、標準規格に定義されているいくつ
かの手法の１つにより生成された固有の３バイトからな
る番号である。インスタンス番号は、クリップ内の特定
のインスタンスと外部の関連するメタデータとの間のリ
ンク情報を提供する。このインスタンス番号がない場
合、全ての素材は、その素材の全てのインスタンス及び
関連するメタデータにリンクすることができる。
【００７２】新たなクリップを生成するためには、イン
スタンス番号０を有する新たな素材番号を生成する必要
がある。したがって、０ではないインスタンス番号は、
関連するクリップがソース素材ではないことを示す。イ
ンスタンス番号は、主に、クリップ内の任意の特定のイ
ンスタンスに関連するメタデータを識別するために使用
される。
【００７３】素材番号（material number） １６バイトからなる素材番号は、標準規格において定義
されているいくつかの手法のうちの１つにより生成され
た０ではない番号である。この番号は、６バイトの登録
されたポートＩＤ番号、時間及びランダム番号生成器に
より生成される。
【００７４】標識メタデータ（signature metadata） 標識メタデータの全ての成分は、空白（null-filled）
であってもよく、すなわち有効な値が入力されていなく
てもよい。空白の成分は、ダウンストリームのデコーダ
にこの成分が有効ではないことを明瞭に示すために、完
全に空白にされる。
【００７５】日時フォーマット（the time-date forma
t） 日時フォーマットは、８バイトからなり、これらのうち
前半の４バイトは、汎用タイムコード（universal time
code：以下、ＵＴＣという。）に基づく時間成分であ
る。時刻は、エッセンスの種類に応じて、ＡＥＳ３の３
２ビットオーディオサンプルクロック及びＳＭＰＴＥ１
２Ｍのいずれかにより定義される。
【００７６】後半の４バイトは、ＳＭＰＴＥ３０９Ｍに
おいて定義されている修正ユリウスデータ（modified J
ulian data：以下、ＭＪＤという。）に基づいて日付を
定義する。ＭＤＪは、西暦１８５８年１１月１７日の夜
の１２時から９９９，９９９日間を数え上げるものであ
り、これにより西暦４５９７年までの日付を表すことが
できる。
【００７７】地理座標フォーマット（the spatial co-o
rdinate format） 地理座標値は、以下の３つの成分からなる。 ・高度：９９，９９９，９９９メートルまでの高度を特
定する１０進数の８桁で定義される。 ・経度：東経／西経１８０．０００００度を特定する１
０進数の８桁で定義される。（５つの１０進数位置がア
クティブである。） ・緯度：北緯／南緯９０．０００００度を特定する１０
進数の８桁で定義される。（５つの１０進数位置がアク
ティブである。） 高度を示す値は、地球の中心からの距離を示し、したが
って、平均海水面以下の高さを表すこともできる。
【００７８】なお、多くのクリップにおいて地理座標は
固定されるが、地理座標が動的に変化する場合もある。
例えば、乗り物に搭載されたカメラ等の移動ソースから
捕捉された素材における地理座標値は、随時変化するこ
ともある。
【００７９】国コード（country code） 国コードは、ＩＳＯ３１６６において定義されている短
縮型の４バイトの英数字文字列により表される。登録さ
れていない国は、ＳＭＰＴＥ登録機関（SMPTERegistrat
ion Authority）により英数字文字列の登録を得ること
ができる。
【００８０】組織コード（organization code） 組織コードは、ＳＭＰＴＥに登録される短縮形の４バイ
トの英数字文字列として表される。組織コードは、その
組織が存在する国の登録された国コードに必ず関連付け
られるので、異なる国の組織には同一の組織コードを与
えることができる。
【００８１】ユーザコード（user code） ユーザコードは、各組織が各地で（locally）割り当て
た４バイトの英数字文字列であり、全体的には（組織外
では）登録されない。ユーザコードは、登録された組織
コード及び国コードに必ず関連付けられるので、異なる
組織及び国においては、同一のユーザコードを用いるこ
とができる。
【００８２】メタデータセット（metadata set） 図７は、メタデータセットの具体例を示す図であり、こ
の図７に示すように、メタデータセットは、例えば、Ｕ
ＭＩＤと、ａ）〜ｇ）のデータ項目として上に説明した
その他のメタデータとから構成される。
【００８３】このメタデータセットはラベル４０から開
始し、ＵＭＩＤ４１がこのメタデータセットにおける最
初のメタデータ項目となる。
【００８４】ラベルは、１６バイトのＳＭＰＴＥ汎用ラ
ベル４０を備え、このＳＭＰＴＥ汎用ラベル４０により
このメタデータセットがＳＭＰＴＥに登録されたメタデ
ータセットであることが識別される。汎用ラベル４０は
メタデータセットを識別するために使用され、最後の０
でないバイトは、ローカルタイプワード（local typewo
rd）のサイズを定義する値を示す。すなわち、例えばこ
の値が「１」の場合、タイプワードは、１バイト長の長
さを有し、この値が「２」の場合、タイプワードは２バ
イトの長さを有する。このラベルに続いて１バイトの長
さ値（lengthvalue）が設けられており、この長さ値
は、このメタデータセット内の全てのメタデータの総バ
イト長を表す。長さ値は、効率性を高めるために、可変
長符号化されている。
【００８５】図７に示す具体例では、ＵＭＩＤ４１は、
ラベルの直後の第１のメタデータ項目に使用される。Ｕ
ＭＩＤ４１は、例えば図６又は図８に示す構造を有す
る。以下の説明では、ＵＭＩＤ４１は、図８に示すよう
な、任意の標識メタデータを含むものとする。この場
合、第１のメタデータ項目は、図８に示すように５５バ
イトから構成される。
【００８６】各メタデータは、図８に示すように、ロー
カルの種類識別子Ｔとこれに続く可変の長さフィールド
Ｌ、及び種類識別子Ｔにより定義されているメタデータ
の値からなるサブフォーマットを有している。ＵＭＩＤ
は、同一のフォーマットを有している。
【００８７】この具体例においては、各項目の種類識別
子Ｔは、１バイト又は２バイトで構成され、長さフィー
ルドＬは１バイトで構成される。
【００８８】各項目の種類識別子Ｔ及び長さフィールド
Ｌに続いて、データを格納する値フィールドが設けられ
ており、この具体例では、この値フィールドには上述の
ａ）〜ｇ）に示したデータ項目の一部の一部の値が格納
される。第２〜第ｎのメタデータは、上述のａ）〜ｇ）
に示したデータ項目の記述データ及び技術的データを格
納する。
【００８９】図６〜図８は、実現可能なメタデータを例
示的に示すものに過ぎず、メタデータは、この他の適切
なフォーマットを有していてもよい。
【００９０】
【発明の効果】以上のように、本発明に係るデータ処理
装置は、可変の圧縮データレートを有し、ソースデータ
を圧縮符号化データに圧縮符号化するデータ圧縮符号化
手段と、データ圧縮符号化手段に接続され、圧縮符号化
データに付加的データを結合して結合データストリーム
を生成する多重化手段と、多重化手段に接続され、結合
データストリームのデータレートが所定の最大データレ
ート以下になるように多重化手段を制御する制御処理手
段とを備える。これにより、ソースデータの信号品質の
劣化を最小限に押さえるとともに、記述メタデータ等の
付加的データを圧縮符号化されたソースデータに結合し
て効率的に記録又は伝送することができる。
【００９１】また、上述のように、本発明に係るデータ
処理方法は、ソースデータを圧縮データレート可変の圧
縮符号化データに圧縮符号化するステップと、圧縮符号
化データに付加的データを結合して結合データストリー
ムを生成するステップとを有し、結合データストリーム
を生成するステップにおいて、結合データストリームの
データレートを所定の最大データレート以下とする。こ
れにより、ソースデータの信号品質の劣化を最小限に押
さえるとともに、記述メタデータ等の付加的データを圧
縮符号化されたソースデータに結合して効率的に記録又
は伝送することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】符号化されたフレームにおけるビット毎フレー
ムと、目標ビットレート及び最大ビットレートとの関係
を示すグラフを表す図である。
【図２】テープ状記録媒体のトラックフォーマットを示
す図である。
【図３】本発明を適用したデータ処理装置の構成例を示
すブロック図である。
【図４】図３に示すデータ処理装置の動作を説明するフ
ローチャートである。
【図５】本発明を適用したＭＰＥＧエンコーダの構成を
示す図である。
【図６】メタデータの構造を示す図である。
【図７】メタデータの構造を示す図である。
【図８】メタデータの構造を示す図である。
【符号の説明】 ２ チャンネル、４ Ｉフレームエンコーダ、６ メタ
データ記憶部、８ コントローラ、１０ マルチプレク
サ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｌ 29/08 Ｈ０４Ｌ 13/00 ３０５Ｃ Ｈ０４Ｎ 5/85 ３０７Ｃ 5/92 Ｈ０４Ｎ 5/92 Ｈ (72)発明者 マクグラス、ジョン マーク イギリス国 ケーティー13 ０エックスダ ブリュー サリー、ウエィブリッジ、ブル ックランズ、ザ ハイツ（番地なし） ソ ニー ユナイテッド キングダム リミテ ッド内

Claims (41)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 可変の圧縮データレートを有し、ソース
    データを圧縮符号化データに圧縮符号化するデータ圧縮
    符号化手段と、 上記データ圧縮符号化手段に接続され、上記圧縮符号化
    データに付加的データを結合して結合データストリーム
    を生成する多重化手段と、 上記多重化手段に接続され、上記結合データストリーム
    のデータレートが所定の最大データレート以下になるよ
    うに上記多重化手段を制御する制御処理手段とを備える
    データ処理装置。
  2. 【請求項２】 上記データ圧縮符号化手段は、圧縮符号
    化アルゴリズムに基づいて上記圧縮符号化データを生成
    し、上記圧縮データレートは、上記ソースデータのコン
    テンツに応じて、上記圧縮符号化アルゴリズムにより変
    更されることを特徴とする請求項１記載のデータ処理装
    置。
  3. 【請求項３】 上記圧縮データレートは、上記ソースデ
    ータと、上記圧縮符号化データを伸長して得られる伸長
    されたソースデータとの推定された比較に基づいて、上
    記圧縮符号化アルゴリズムにより変更されることを特徴
    とする請求項１記載のデータ処理装置。
  4. 【請求項４】 上記制御処理手段は、上記圧縮符号化手
    段に接続され、上記圧縮符号化アルゴリズムに働きかけ
    て、上記圧縮符号化手段により生成される上記圧縮デー
    タレートを制御し、上記結合データストリームの上記付
    加的データのデータレートを所定のデータレートにする
    ことを特徴とする請求項２記載のデータ処理手段。
  5. 【請求項５】 上記制御処理手段は、上記圧縮データレ
    ートを所定の最小データレートに維持し、上記付加的デ
    ータ用の所定のデータレートは、上記所定の最小データ
    レートと、上記所定の最大データレートとの差に基づい
    て決定されることを特徴とする請求項４記載のデータ処
    理装置。
  6. 【請求項６】 上記制御処理手段は、上記結合データス
    トリームに結合される付加的データのデータ量に基づい
    て、上記圧縮データレートの目標データレートを決定
    し、上記圧縮符号化手段を制御して上記目標データレー
    トを維持させることを特徴とする請求項４記載のデータ
    処理装置。
  7. 【請求項７】 上記目標ビットレートは、上記最大ビッ
    トレートの所定の割合及び上記結合される付加的データ
    のデータ量により設定されたレートＴｂであることを特
    徴とする請求項６記載のデータ処理装置。
  8. 【請求項８】 上記圧縮符号化アルゴリズムは、上記ソ
    ースデータを符号化した符号化データを生成し、該符号
    化データを量子化して上記圧縮符号化データを生成し、
    上記圧縮符号化アルゴリズムへの働きかけは、上記ソー
    スデータの符号化データの量子化を制御することにより
    上記圧縮データレートを制御するものであることを特徴
    とする請求項１記載のデータ処理装置。
  9. 【請求項９】 上記ソースデータの符号化データは、離
    散コサイン変換等により生成されることを特徴とする請
    求項８記載のデータ処理装置。
  10. 【請求項１０】 上記圧縮符号化アルゴリズムは、ＭＰ
    ＥＧ−２等のＭＰＥＧ型アルゴリズムであることを特徴
    とする請求項９記載のデータ処理装置。
  11. 【請求項１１】 上記圧縮符号化手段は、上記圧縮符号
    化データを符号化データフレームとして生成することを
    特徴とする請求項１記載のデータ処理装置。
  12. 【請求項１２】 上記制御処理手段は、上記最大データ
    レートをＭとし、上記付加的データのデータ量をＤと
    し、上記付加的データが結合されるフレームの数をｍと
    して、上記目標データレートを平均目標データレートＴ
    ＢＲａｖｅ＝Ｍ−Ｄ／ｍとすることを特徴とする請求項
    １１記載のデータ処理装置。
  13. 【請求項１３】 上記付加的データが結合されるフレー
    ムの数ｍは、各フレームを符号化する毎に１ずつ減算さ
    れ、上記付加的データのデータ量Ｄは、符号化されたフ
    レームにおけるデータシンボルのデータ量をＦｎとし
    て、各フレームを符号化する毎にＦｎずつ減算されるこ
    とを特徴とする請求項１２記載のデータ処理装置。
  14. 【請求項１４】 上記ソースデータはオーディオ信号、
    ビデオ信号、又はオーディオ及びビデオ信号を表すデー
    タであることを特徴とする請求項１記載のデータ処理装
    置。
  15. 【請求項１５】 上記付加的データは、上記ソースデー
    タに関連付けられた記述メタデータであることを特徴と
    する請求項１４記載のデータ処理装置。
  16. 【請求項１６】 可変の圧縮データレートを有し、ソー
    スデータを圧縮符号化データに圧縮符号化するデータ圧
    縮符号化手段と、 上記データ圧縮符号化手段に接続され、上記圧縮符号化
    データに付加的データを結合して結合データストリーム
    を生成する多重化手段と、 上記多重化手段に接続され、上記結合データストリーム
    のデータレートが所定の最大データレート以下になるよ
    うに上記多重化手段を制御する制御処理手段とを備え、
    圧縮符号化データと付加的データの結合データストリー
    ムを生成するデータ処理装置と、 上記データ処理装置により生成された結合データストリ
    ームを記録媒体に記録する記録ドライブとを備え、 上記結合データストリームの所定の最大データレート
    は、上記記録媒体の帯域幅に基づいて決定されることを
    特徴とするデータ記録装置。
  17. 【請求項１７】 上記結合データストリームは、上記記
    録媒体のヘリカル走査トラック上に記録されることを特
    徴とする請求項１６記載のデータ記録装置。
  18. 【請求項１８】 上記データ処理装置により上記結合デ
    ータストリームの一部として生成される圧縮符号化デー
    タは、複数のフレームに分割され、上記記録ドライブ
    は、上記フレームをトラック毎に記録し、上記付加的デ
    ータは該トラックの残りの部分に記録されることを特徴
    とする請求項１７記載のデータ記録装置。
  19. 【請求項１９】 圧縮符号化データと付加的データの結
    合データストリームを生成するデータ処理装置と、 所定の帯域幅を有する伝送チャンネルとを備え、 上記結合データストリームの所定の最大データレート
    は、上記伝送チャンネルの所定の帯域幅に基づいて決定
    されることを特徴とするデータ通信装置。
  20. 【請求項２０】 ソースデータを圧縮データレート可変
    の圧縮符号化データに圧縮符号化するステップと、 上記圧縮符号化データに付加的データを結合して結合デ
    ータストリームを生成するステップとを有し、 上記結合データストリームを生成するステップにおい
    て、上記結合データストリームのデータレートを所定の
    最大データレート以下とするデータ処理方法。
  21. 【請求項２１】 上記ソースデータを圧縮符号化するス
    テップは、圧縮符号化アルゴリズムに基づいて実行さ
    れ、上記圧縮データレートは、上記ソースデータのコン
    テンツに応じて、上記圧縮符号化アルゴリズムにより変
    更されることを特徴とする請求項２０記載のデータ処理
    方法。
  22. 【請求項２２】 上記圧縮データレートは、上記ソース
    データと、上記圧縮符号化データを伸長して得られる伸
    長されたソースデータとの推定された比較に基づいて、
    上記圧縮符号化アルゴリズムにより変更されることを特
    徴とする請求項２０記載のデータ処理方法。
  23. 【請求項２３】 上記ソースデータを圧縮符号化するス
    テップは、上記圧縮符号化アルゴリズムに働きかけて、
    上記圧縮データレートを制御し、上記結合データストリ
    ームの上記付加的データのデータレートを所定のデータ
    レートにするステップを有する請求項２０記載のデータ
    処理方法。
  24. 【請求項２４】 上記ソースデータを圧縮符号化するス
    テップは、上記圧縮データレートを所定の最小データレ
    ートに維持するステップを有し、 当該データ処理方法は、上記所定の最小データレートと
    上記所定の最大データレートとの差に基づいて上記付加
    的データの所定のデータレートを決定するステップを有
    し、 上記圧縮符号化データに付加的データを結合して結合デ
    ータストリームを生成するステップは、上記付加的デー
    タを上記所定のデータレートにより結合するステップを
    有することを特徴とする請求項２３記載のデータ処理方
    法。
  25. 【請求項２５】 上記結合データストリームに結合され
    る付加的データのデータ量に基づいて、上記圧縮データ
    レートの目標データレートを決定するステップと、 上記圧縮符号化手段を制御して上記目標データレートを
    維持させるステップとを有する請求項２３記載のデータ
    処理方法。
  26. 【請求項２６】 上記目標ビットレートは、上記最大ビ
    ットレートの所定の割合Ｔｂに設定され、各フレームに
    付加される上記付加的データのデータ量は、Ｍ−Ｔｂに
    基づいて決定されることを特徴とする請求項２５記載の
    データ処理方法。
  27. 【請求項２７】 上記ソースデータを圧縮符号化するス
    テップは、 上記ソースデータを符号化した符号化データを生成する
    ステップと、 上記符号化データを量子化して上記圧縮符号化データを
    生成ステップとを有し、 上記圧縮符号化アルゴリズムに働きかけて、上記圧縮デ
    ータレートを制御し、上記結合データストリームの上記
    付加的データのデータレートを所定のデータレートにす
    るステップは、上記ソースデータの符号化データの量子
    化を制御することにより上記圧縮データレートを制御ス
    テップを有することを特徴とする請求項２０記載のデー
    タ処理方法。
  28. 【請求項２８】 上記ソースデータの符号化データを生
    成するステップは、離散コサイン変換を用いることを特
    徴とする請求項２７記載のデータ処理方法。
  29. 【請求項２９】 上記圧縮符号化アルゴリズムは、ＭＰ
    ＥＧ−２等のＭＰＥＧ型アルゴリズムであることを特徴
    とする請求項２８記載のデータ処理方法。
  30. 【請求項３０】上記ソースデータを圧縮符号化するステ
    ップは、上記圧縮符号化データを符号化データフレーム
    として生成するステップを有することを特徴とする請求
    項２０記載のデータ処理方法。
  31. 【請求項３１】 上記目標目標レートを決定するステッ
    プは、上記最大データレートをＭとし、上記付加的デー
    タのデータ量をＤとし、上記付加的データが結合される
    フレームの数をｍとして、上記目標データレートを平均
    目標データレートＴＢＲａｖｅ＝Ｍ−Ｄ／ｍとすること
    を特徴とする請求項３０記載のデータ処理方法。
  32. 【請求項３２】 上記目標目標レートを決定するステッ
    プは、 各フレームを符号化する毎に上記付加的データが結合さ
    れるフレームの数ｍを１ずつ減算するステップと、 Ｆｎを符号化されたフレームにおけるデータシンボルの
    データ量として、各フレームを符号化する毎に上記付加
    的データのデータ量ＤをＦｎずつ減算するステップとを
    有することを特徴とする請求項３１記載のデータ処理方
    法。
  33. 【請求項３３】 上記ソースデータはオーディオ信号、
    ビデオ信号、又はオーディオ及びビデオ信号を表すデー
    タであることを特徴とする請求項２０記載のデータ処理
    方法。
  34. 【請求項３４】 上記付加的データは、上記ソースデー
    タに関連付けられた記述メタデータであることを特徴と
    する請求項３３記載のデータ処理方法。
  35. 【請求項３５】 ソースデータを圧縮データレート可変
    の圧縮符号化データに圧縮符号化するステップと、 上記圧縮符号化データに付加的データを結合して結合デ
    ータストリームを生成するステップとを有し、 上記結合データストリームを生成するステップにおい
    て、上記結合データストリームのデータレートを所定の
    最大データレート以下とするデータ処理方法に基づい
    て、結合データストリームを生成するステップと、 上記結合データストリームを記録媒体に記録するステッ
    プとを有し、 上記結合データストリームの所定の最大データレート
    は、上記記録媒体の帯域幅に基づいて決定されることを
    特徴とするデータ記録方法。
  36. 【請求項３６】 上記結合データストリームを記録媒体
    に記録するステップは、上記記録媒体のヘリカル走査ト
    ラック上に上記結合データストリームを記録するステッ
    プを有することを特徴とする請求項３５記載のデータ記
    録方法。
  37. 【請求項３７】上記結合データストリームを生成するス
    テップは、上記結合データストリームを複数のフレーム
    に分割するステップと、上記フレームをトラック毎に記
    録するステップと、上記付加的データを該トラックの残
    りの部分に記録するステップとを有することを特徴とす
    る請求項３６記載のデータ記録方法。
  38. 【請求項３８】 ソースデータを圧縮データレート可変
    の圧縮符号化データに圧縮符号化するステップと、 上記圧縮符号化データに付加的データを結合して結合デ
    ータストリームを生成するステップとを有し、 上記結合データストリームを生成するステップにおい
    て、上記結合データストリームのデータレートを所定の
    最大データレート以下とするデータ処理方法に基づい
    て、結合データストリームを生成するステップと、 上記結合データストリームを所定の帯域幅を有する伝送
    チャンネルを介して伝送するステップとを有し、 上記結合データストリームの所定の最大データレート
    は、上記伝送チャンネルの所定の帯域幅に基づいて決定
    されることを特徴とするデータ通信方法。
  39. 【請求項３９】 コンピュータ装置にロードされて該コ
    ンピュータ装置を、 可変の圧縮データレートを有し、ソースデータを圧縮符
    号化データに圧縮符号化するデータ圧縮符号化手段と、 上記データ圧縮符号化手段に接続され、上記圧縮符号化
    データに付加的データを結合して結合データストリーム
    を生成する多重化手段と、 上記多重化手段に接続され、上記結合データストリーム
    のデータレートが所定の最大データレート以下になるよ
    うに上記多重化手段を制御する制御処理手段とを備える
    データ処理装置として機能させるコンピュータにより実
    行可能な命令を有するコンピュータプログラム。
  40. 【請求項４０】 コンピュータ装置にロードされて該コ
    ンピュータ装置に、 ソースデータを圧縮データレート可変の圧縮符号化デー
    タに圧縮符号化するステップと、 上記圧縮符号化データに付加的データを結合して結合デ
    ータストリームを生成するステップとを有し、 上記結合データストリームを生成するステップにおい
    て、上記結合データストリームのデータレートを所定の
    最大データレート以下とするデータ処理方法を実行させ
    るコンピュータにより実行可能な命令を有するコンピュ
    ータプログラム。
  41. 【請求項４１】 コンピュータプログラムが記録された
    記録媒体であって、上記コンピュータプログラムは、 コンピュータ装置にロードされて該コンピュータ装置
    に、 ソースデータを圧縮データレート可変の圧縮符号化デー
    タに圧縮符号化するステップと、 上記圧縮符号化データに付加的データを結合して結合デ
    ータストリームを生成するステップとを有し、 上記結合データストリームを生成するステップにおい
    て、上記結合データストリームのデータレートを所定の
    最大データレート以下とするデータ処理方法を実行させ
    るコンピュータにより実行可能な命令を有することを特
    徴とする記録媒体。
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