JP2002165183A - データ再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固定転送レートで記録された可変転送レート
符号化されているデータを、可変転送レートで再生でき
るデータ再生装置を提供する。 【解決手段】 可変転送レート符号化されたデータが時
間圧縮されて効率良く記録されたテープ状記録媒体から
固定転送レートで記録データを出力し、その記録データ
をランダムアクセス可能な記録媒体に記録展開しなが
ら、同時に可変転送レートで再生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固定転送レートで
記録された可変転送レート符号化されているデータを、
可変転送レートで再生するデータ再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】まず、従来技術であるMPEGについて簡単
に説明する。MPEGについてはISO-IEC11172-2、ITU-T H.
262 / ISO-IEC13818-2に詳細な説明がなされているの
で、ここでは概略のみ説明する。MPEGは1988年、ISO/IE
C JTC1/SC2（国際標準化機構/国際電気標準化会合同技
術委員会1/専門部会2、現在のSC29）に設立された動画
像符号化標準を検討する組織の名称（Moving Pictures
Expert Group）の略称である。MPEG1（MPEGフェーズ1）
は1.5Mbps程度の蓄積メディアを対象とした標準で、静
止画符号化を目的としたJPEGと、ISDNのテレビ会議やテ
レビ電話の低転送レート用の動画像圧縮を目的としたH.
261（CCITT SGXV、現在のITU-T SG15で標準化）の基本
的な技術を受け継ぎ、蓄積メディア用に新しい技術を導
入したものである。これらは1993年8月、ISO/IEC 11172
として成立している。

【０００３】MPEG２（MPEGフェーズ２）は通信や放送な
どの多様なアプリケーションに対応できるように汎用標
準を目的として、１９９４年１１月ISO/IEC １３８１
８、H.２６２として成立している。

【０００４】MPEGは幾つかの技術を組み合わせて作成さ
れている。図３に従来のMPEG符号化器を示し、以下に簡
単に説明する。入力画像は動き補償予測器１で復号化し
た画像と、入力画像の差分とを差分器２で取ることで時
間冗長部分を削減する。

【０００５】予測の方向は、過去、未来、両方からの３
モード存在する。また、これらは16画素×16画素のMB
（マクロブロック）ごとに切り替えて使用できる。予測
方向は入力画像に与えられたピクチャタイプによって決
定される。過去からの予測により符号化するモードと、
予測をしないでそのMBを独立で符号化するモードとの２
つのモードが存在するのがPピクチャーである。また、
未来からの予測、過去からの予測、両方からの予測、独
立で符号化する４つのモードが存在するのがBピクチャ
ーである。そして、全てのMBを独立で符号化するのがI
ピクチャーである。

【０００６】動き補償は、動き領域をMBごとにパターン
マッチングを行ってハーフペル精度で動きベクトルを検
出し、動き分だけシフトしてから予測する。動きベクト
ルは水平方向と垂直方向が存在し、何処からの予測かを
示すMC(Motion Compensation)モードとともにMBの付加
情報として伝送される。

【０００７】Iピクチャから次のIピクチャの前のピクチ
ャまでをGOP(Group Of Picture)といい、蓄積メディア
などで使用される場合には、一般に約１５ピクチャ程度
が一つのGOPとして使用される。

【０００８】差分画像はDCT器３において直交変換が行
われる。DCT（Discrete Cosine Transform)とは、余弦
関数を積分核とした積分変換を有限空間への離散変換す
る直交変換である。MPEGではMBを４分割し8×8のDCTブ
ロックに対して、２次元DCTを行う。一般にビデオ信号
は低域成分が多く高域成分が少ないため、DCTを行うと
係数が低域に集中する。

【０００９】DCTされた画像データ（DCT係数）は量子化
器４で量子化が行われる。量子化は量子化マトリックス
という8×8の２次元周波数を視覚特性で重み付けした値
と、その全体をスカラー倍する量子化スケールという値
で乗算した値を量子化値として、DCT係数をその量子化
値で叙算する。MPEG復号化器（デコーダー）で逆量子化
するときは量子化値で乗算することにより、元のDCT係
数に近似している値を得ることになる。

【００１０】量子化されたデータはVLC器５で可変長符
号化される。量子化された値のうち直流（ＤＣ）成分は
予測符号化のひとつであるＤＰＣＭ（differential pul
se code modulation )を使用する。また交流（ＡＣ）成
分は 低域から高域にzigzagscanを行い、ゼロのラン長
および有効係数値を１つの事象とし、出現確率の高いも
のから符号長の短い符号を割り当てていくハフマン符号
化が行われる。

【００１１】可変長符号化されたデータは一時バッファ
６に蓄えられ、所定の転送レートで符号化データとして
出力される。また、その出力されるデータのマクロブロ
ック毎の発生符号量は、符号量制御器２１に送信され、
目標符号量に対する発生符号量との誤差符号量を量子化
器４にフィードバックして量子化スケールを調整するこ
とで符号量制御される。

【００１２】量子化された画像データは逆量子化器７に
て逆量子化、逆DCT器８にて逆DCTされ、加算器９を介し
て一時、画像メモリ１０に蓄えられたのち、動き補償予
測器１において、差分画像を計算するためのリファレン
スの復号化画像として使用される。

【００１３】このようにしてMPEG符号化された符号化デ
ータを復号化するMPEG復号化器（デコーダー）を図４に
示す。

【００１４】入来する符号化データ（ストリーム）はバ
ッファ１１でバッファリングされ、バッファ１１からの
データはVLD器１２に入力される。VLD器１２では可変長
復号化を行い、直流（ＤＣ）成分および交流（ＡＣ）成
分を得る。交流（ＡＣ）成分データは低域から高域にzi
gzag scanの順で８ｘ８のマトリックスに配置される。
このデータは逆量子化器１３に入力され、量子化マトリ
ックスにて逆量子化される。逆量子化されたデータは逆
DCT器１４に入力されて逆DCTされ、画像データ（復号化
データ）として出力される。また、復号化データは一
時、画像メモリ１６に蓄えられたのち、動き補償予測器
１７において、差分画像を計算するためのリファレンス
の復号化画像として使用される。

【００１５】ここで、特開平６−１４２８９の発明によ
れば、視聴者が中座するための情報記録や、視聴中の画
面を再度視聴するための逆転再生を簡単に行うことがで
き、しかも通常の視聴を再開するときには所望の箇所か
ら即座に再生できるようにするために、情報の書き込み
と読み出しとを実質的に同時に実行可能な処理速度を有
する情報メモリ手段を設けるとともに、上記情報メモリ
手段の書き込み用アドレスおよび読み出しアドレスをそ
れぞれ制御するアドレス制御器を設け、上記情報メモリ
手段に記録する時間と、上記情報メモリ手段に既に記録
されている情報を再生する時間間隔を任意に制御できる
ようにして、情報を記録している最中であっても上記情
報メモリ手段に記録されている任意の情報にアクセス可
能となし、情報の記録およびレビュー再生を即座に実行
できるようにするとともに、レビュー再生を終了したと
きには通常の再生状態に直ぐに復帰できるようにする方
法が開示されている。

【００１６】また、特開平７−２３５１６８の発明によ
れば、複数のキャッシュを介してｎ個のディスクドライ
ブを供給して分割して記録、或いはｎ個のディスクドラ
イブからの再生データを複数のキャッシュを介して出力
することで、例えばＡ／Ｂロール編集の際にはＢロール
を起こすことなく編集を行えるようにする等、ディスク
ドライブを用いて簡単、且つ、高速に編集を行うことが
できるようにするために、再生機と、ｎ個のディスクド
ライブ、記録機、入力部、サブコード発生回路、再生出
力部、記録モニタ出力部、これら間のデータ入出力を制
御するデータコントローラ、このデータコントローラを
制御するシステムコントローラとを有するようにした方
法が開示されている。

【００１７】また、本出願人による特開平１０−１６２
５０６によれば、伝送された符号化信号を記録媒体に記
録再生する符号化信号伝送記録再生装置において、符号
化信号の再生時間より短い時間で伝送を行い、その伝送
レート近傍の第１の伝送レートで符号化信号を前記記録
媒体に記録し、前記記録媒体から既に記録された符号化
信号を前記第１の伝送レート以上の速さでバースト的に
読み出し、符号化信号のバッファの占有率に従ってその
読み出しを一時中断することで第２の伝送レートで符号
化された符号化信号を再生時間長で再生する方法が開示
されている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の方式では、特開平０６−１４２８９の発明において
は、ディスク状記録媒体でデータを記録しながら再生す
ることは可能であるが、可変転送レート符号化されたデ
ータを時間圧縮して効率良く記録媒体に記録することは
できなかった。

【００１９】特開平７−２３５１６８の発明において
も、テープとディスクの復号システムが開示されている
が、時間圧縮された可変転送レート符号化データを再生
時にはランダムアクセス可能な記録媒体に展開して同時
再生することはできなかった。

【００２０】また、特開平１０−１６２５０６によれば
伝送された符号化信号を記録媒体に記録再生する符号化
信号伝送記録再生装置は詳細に開示されているが、時間
圧縮された記録メディアと組み合わせて使用し、しかも
ランダムアクセス可能な記録媒体の容量を有効利用しな
がら、同時記録再生することはできなかった。

【００２１】この発明は、固定転送レートで記録された
可変転送レート符号化されているデータを、可変転送レ
ートで再生できるデータ再生装置を提供することを目的
としている。さらには、ランダムアクセス可能な記録媒
体の容量を有効利用しながら、前記再生が行えるデータ
再生装置を提供することを目的としている。

【００２２】

【課題を解決するための手段】そこで、上記課題を解決
するために本発明は、下記の装置を提供するものであ
る。 （１） テープ状記録媒体とランダムアクセス可能な記
録媒体とから同時にデータを再生可能なデータ再生装置
において、前記テープ状記録媒体に記録されている可変
転送レート符号化されているデータを固定転送レートで
読み出して前記ランダムアクセス可能な記録媒体に記録
する記録再生手段と、前記ランダムアクセス可能な記録
媒体に記録された前記可変転送レート符号化されている
データを可変転送レートにて読み出す再生手段と、を設
けたことを特徴とするデータ再生装置。 （２） テープ状記録媒体とランダムアクセス可能な記
録媒体とから同時にデータを再生可能なデータ再生装置
において、前記テープ状記録媒体に記録されている可変
転送レート符号化されているデータを固定転送レートで
読み出して前記ランダムアクセス可能な記録媒体に記録
する記録再生手段と、前記ランダムアクセス可能な記録
媒体に記録された前記可変転送レート符号化されている
データを可変転送レートにて読み出す再生手段と、前記
ランダムアクセス可能な記録媒体上に記録された前記可
変転送レート符号化されているデータの内、前記再生手
段により読み出されたデータ部分を消去する消去手段
と、を設けたことを特徴とするデータ再生装置。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明によれば、可変転送レート
符号化されたデータが時間圧縮されて効率良く記録され
たテープ状記録媒体から固定転送レートで記録データを
出力し、その記録データをランダムアクセス可能な記録
媒体に記録展開しながら、同時に可変転送レートで再生
することが可能となる。また、その際に使用するランダ
ムアクセス可能な記録媒体の容量に応じた制御すること
ができる。

【００２４】本発明の一実施例である符号化信号記録再
生装置について、図１，２と共に以下に説明する。

【００２５】テープ状記録媒体としてはVTRテープ、ラ
ンダムアクセス可能な記録媒体としては記録再生の可能
なＲＡＭディスクの場合を説明する。記録を行いながら
再生を行うディスク装置には、記録用ヘッドと再生用ヘ
ッドとの２つのヘッドを使用する記録再生装置と、録再
兼用の１つのヘッドを使用する記録再生装置とが考えら
れるが、ここでは録再兼用の１つのヘッドを使用するも
のとする。

【００２６】記録側について図１を用いて説明する。入
力画像データは画像符号化部３１において可変転送レー
ト符号化され、入力音声データは音声符号化部３２で符
号化され、符号化された各データは多重化部３３で多重
化される。多重化部３３で多重化されたデータはバッフ
ァ３４にてバッファリングされ、ある程度のバッファ占
有量に達したら、バッファ３４からディスク記録制御部
３５に記録すべきデータが伝送される。

【００２７】ディスク記録制御部３５では供給された記
録すべきデータを所定の伝送レートに平滑化し、ディス
ク状記録媒体特有のプロトコル（セクター化）に変換し
て、ディスク状記録媒体３６に可変転送レートにて記録
する。記録されたデータ長は記録データ長管理部３７に
逐次送信される。記録データ長管理部３７では、ディス
ク状記録媒体３６に記録されたデータ長が所定の値に達
したか否かを監視し、所定の値に達したところで、テー
プ記録制御部３８に記録開始信号を送信する。その際、
記録データ長管理部３７での記録データ長値を０にリセ
ットする。

【００２８】テープ記録制御部３８は、記録データ長管
理部３７から送信された記録開始信号を受信すると、テ
ープ状記録媒体３９に対して、固定転送レートにてデー
タの記録を開始する。記録されるデータは、読み取り制
御部４０によってディスク状記録媒体３６から固定転送
レートにて読み出された可変転送レート符号化されてい
るデータである。その際、ディスク状記録媒体３６では
記録と読み出しが同時に行われる。正確にはディスク状
記録媒体３６をテープ状記録媒体３９の転送レート以上
のスピードで回転させて、バースト的に記録と読み出し
を交互に行う。このディスク状記録媒体３６への同時記
録再生の方法においては、出願人による特開平１０−１
４３７０５に詳しく開示されているので、ここでは説明
は省略する。

【００２９】テープ状記録媒体３９への記録が進行する
に従って、バッファ４１のメモリ占有量が減少する。あ
る程度の占有量以下になったら、読み取り制御部４０で
はディスク状記録媒体３６からの読み取りを開始する。
読み取られたデータはバッファ４１に一時記録され、あ
る程度のバッファ占有量に達したら、固定転送レートで
テープ状記録媒体に記録される。

【００３０】一方、読み取り制御部４０では、読み取っ
たディスク状記録媒体３６のセクター情報を読み取りセ
クター管理部４２に送信しており、読み取りセクター管
理部４２では、そのセクター数が一定の値になったら、
読み取り終えたデータのディスク状記録媒体３６上の位
置情報を消去制御部４３に送信する。消去制御部４３で
は、読み取り終えたデータの位置情報を基に、ディスク
状記録媒体３６上の読み終えたデータ部分を消去する。
所定のデータ量をテープ状記録媒体３９に記録し終えた
ら、テープ記録制御部３８は、テープ記録を開始するタ
イミングを決定する記録データ長が所定の値に達するま
で、テープ状記録媒体３９への記録を一時停止して待機
する。所定の値に達したときには（即ち、記録データ長
管理部３７からの記録開始信号を受信したときには）、
テープ記録制御部３８は、テープ状記録媒体３９への記
録を再開する。

【００３１】本実施例においては、テープ状記録媒体３
９への記録レート（固定転送レート）が、ディスク状記
録媒体３６への可変転送レートでの平均記録レートより
数倍大きいときに特に大きな効果を発揮する。この場
合、ディスク状記録媒体３６に可変転送レートで記録さ
れているデータを、無効なスタッフビットなどを記録不
要として時間圧縮を行い、固定転送レートに変換してテ
ープ状記録媒体３９へ記録することに相当する。従っ
て、テープ状記録媒体３９へ効率の良い記録が行える。

【００３２】但し、このとき、ディスク状記録媒体３６
への可変転送レートでの平均記録レートよりも、テープ
状記録媒体３９への記録レートの方が大きいので（ディ
スク状記録媒体に単位時間に記録されていくデータより
も、テープ状記録媒体に単位時間に記録されていくデー
タのほうが大きいために）、一時、テープ状記録媒体３
９への記録を停止する必要がある。即ち、記録データ長
管理部３７で検出されるディスク状記録媒体３６への記
録データ長値が、所定の値になるまでの時間、テープ状
記録媒体へ３９の記録を一時停止する。

【００３３】この一時停止は、ディスク状記録媒体３６
がテープ状記録媒体３９の容量と同程度あれば、記録開
始時点で、テープ記録開始を十分遅延させてから行え
ば、必要の無い場合もありえる。しかし、それはテープ
状記録媒体への記録レートと、ディスク状記録媒体への
記録レートの比、容量の比、及び、テープ記録開始遅延
時間に依存する。本実施例では、前記テープへの記録レ
ートとディスクへの記録レートの比、容量の比、テープ
記録開始遅延時間に応じて、最適なパフォーマンスを得
ることができるように、テープ記録開始するタイミング
を決定する記録データ長を設定できるようにしている。

【００３４】次に、再生側を図２を用いて説明する。テ
ープ状記録媒体３９に記録されている画像と音声との多
重化データ（画像データは可変転送レート符号化されて
いる）は、固定転送レートで読み出されてバッファ５１
にバッファリングされ、ディスク記録制御部３５におい
て、所定のバッファ占有量になった時点でディスク状記
録媒体３６に記録される。同時に、読み取り制御部４０
では、ディスク状記録媒体３６から可変転送レートで読
み出しを行う。ディスク状記録媒体３６へのこの記録と
読み出しは、ディスク状記録媒体３６をテープ状記録媒
体３９の転送レート以上のスピードで回転させて、バー
スト的に記録と読み出しを交互に行うことで実現してい
る。この同時記録再生の方法の詳細については、本出願
人による特開平１０−１４３７０５号に詳しく開示され
ているので、ここではその説明は省略する。

【００３５】読み取り制御部４０では、ディスク状記録
媒体３６から読み取ったセクター情報を読み取りセクタ
ー管理部４２に逐次伝送する。読み取りセクター管理部
４２では、そのセクター数が一定の値になったら、読み
取り終えたデータ位置情報を消去制御部４３に送信す
る。消去制御部４３では、読み取り終えたデータ位置情
報を基に、ディスク状記録媒体３６上の読み終えたデー
タ部分を消去する。

【００３６】一方、読み取ったデータはバッファ５２に
蓄えられ、ある程度のバッファ占有量に達したら、バッ
ファ５２から多重分離部５３へ伝送され、そこで画像符
号化データと音声符号化データとに分離される。分離さ
れた画像符号化データと音声符号化データとは、それぞ
れ画像復号部５４と音声復号部５５とで復号されて、再
生画像データと再生音声データとが出力される。

【００３７】本実施例の記録側では、可変転送レート符
号化されているデータをランダムアクセス可能な記録媒
体に可変転送レートで記録しながら、同時にランダムア
クセス可能な記録媒体に記録されたデータを固定転送レ
ートにて読み出し、テープ状記録媒体に固定転送レート
で記録する場合を説明した。さらに、この実施例は、符
号化方法に関わらず、所定のレートRで符号化されてい
るデータをランダムアクセス可能な記録媒体に記録しな
がら、同時にランダムアクセス可能な記録媒体に記録さ
れたデータを前記所定のレートR以上のスピードの転送
レートにて読み出し、テープ状記録媒体に固定転送レー
トで記録する場合にも適用可能である。

【００３８】また、再生側も同様に、テープ状記録媒体
に記録されているデータを前記R以上のスピードの転送
レート（固定転送レート）で読み出してランダムアクセ
ス可能な記録媒体に記録しながら、同時にランダムアク
セス可能な記録媒体に記録されたデータを前記Rのレー
トにて読み出し、再生を行う場合にも適用可能である。

【００３９】さらには、テープ状記録媒体とディスク状
記録媒体とは、同一の記録再生装置に装備されてもよい
し、それぞれ別体の記録再生装置に装備されてもよい。

【００４０】また、テープ状記録媒体を伝送路（伝送媒
体）と置き換え、記録側においては、その伝送路へデー
タを前記レートR以上のスピードで出力するようにし、
再生側においては、その伝送路からデータを前記レート
R以上のスピードで入力するようにしたシステムにも本
実施例は適用可能である。

【００４１】なお、実施例で用いたディスク状記録媒体
（ＲＡＭディスク）はランダムアクセスが瞬時にできる
記録媒体であれば他の記録媒体でも良く、半導体メモリ
記録媒体なども当然利用できる。

【００４２】

【発明の効果】以上の通り、本発明のデータ再生装置に
よれば、可変転送レート符号化されたデータが時間圧縮
されて効率良く記録されたテープ状記録媒体から固定転
送レートで記録データを出力し、その記録データをラン
ダムアクセス可能な記録媒体に記録展開しながら、同時
に可変転送レートで再生することが可能となる。

【００４３】また、ランダムアクセス可能な記録媒体上
に記録された可変転送レート符号化されているデータの
内、再生手段により読み出されたデータ部分を消去する
消去手段を設けた場合には、ランダムアクセス可能な記
録媒体の容量を有効活用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の記録装置側を示すブロック図であ
る。

【図２】一実施例の再生装置側を示すブロック図であ
る。

【図３】従来のMPEG符号化器のブロック図である。

【図４】従来のMPEG復号化器のブロック図である。

【符号の説明】

３５ ディスク記録制御部 ３６ ディスク状記録媒体 ３７ 記録データ長管理部 ３８ テープ記録制御部 ３９ テープ状記録媒体 ４０ 読み取り制御部 ４２ 読み取りセクター管理部 ４３ 消去制御部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】テープ状記録媒体とランダムアクセス可能
   な記録媒体とから同時にデータを再生可能なデータ再生
   装置において、 前記テープ状記録媒体に記録されている可変転送レート
   符号化されているデータを固定転送レートで読み出して
   前記ランダムアクセス可能な記録媒体に記録する記録再
   生手段と、 前記ランダムアクセス可能な記録媒体に記録された前記
   可変転送レート符号化されているデータを可変転送レー
   トにて読み出す再生手段と、を設けたことを特徴とする
   データ再生装置。
2. 【請求項２】テープ状記録媒体とランダムアクセス可能
   な記録媒体とから同時にデータを再生可能なデータ再生
   装置において、 前記テープ状記録媒体に記録されている可変転送レート
   符号化されているデータを固定転送レートで読み出して
   前記ランダムアクセス可能な記録媒体に記録する記録再
   生手段と、 前記ランダムアクセス可能な記録媒体に記録された前記
   可変転送レート符号化されているデータを可変転送レー
   トにて読み出す再生手段と、 前記ランダムアクセス可能な記録媒体上に記録された前
   記可変転送レート符号化されているデータの内、前記再
   生手段により読み出されたデータ部分を消去する消去手
   段と、を設けたことを特徴とするデータ再生装置。