JP2002305723A - データ記録装置 - Google Patents

データ記録装置

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JP2002305723A
JP2002305723A JP2002021624A JP2002021624A JP2002305723A JP 2002305723 A JP2002305723 A JP 2002305723A JP 2002021624 A JP2002021624 A JP 2002021624A JP 2002021624 A JP2002021624 A JP 2002021624A JP 2002305723 A JP2002305723 A JP 2002305723A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来は、全部の符号化データが揃ってからで
ないとデータユニットのアドレスを算出することができ
ず、リアルタイムで符号化データを記録することができ
ない。 【解決手段】 多重化器32から取り出された多重化さ
れた符号化データは、記録媒体38にリアルタイムで記
録されると共に、論理ユニット化器33にも供給されて
論理ユニット化される。ユニット再生時間算出器34
は、多重化された符号化データから論理ユニットが再生
される時間を算出する。データサイズ算出器35は、デ
ータサイズを算出すると共に、多重化された符号化デー
タから論理ユニットを構成するIピクチャ及びPピクチ
ャの終了アドレスを算出する。ユニット再生時間と終了
アドレスとユニットサイズは、特殊再生用情報データと
して記録媒体38に多重化された符号化データの記録領
域とは別の領域に記録される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はデータ記録装置に係
り、特に、記録すべき符号化データの特殊再生のための
特殊再生用情報データを生成し記録すると共に、記録す
べき符号化データをリアルタイムで記録することを可能
とするデータ記録装置に関する。
【0002】
【従来の技術】動画像のビデオ信号やこれに関連するオ
ーディオ信号を圧縮符号化する方式の国際標準規格とし
てMPEG(Moving Picture Experts Group)によるも
のがある。このMPEGは1988年、ISO/IEC
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の略
称である。
【0003】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
(サービス統合ディジタル網)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.26
1(CCITT SGXV、現在のITU−T SG1
5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199
3年8月、ISO/IEC 11172として成立して
いる。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
13818、H.262として成立している。
【0004】かかるMPEGによる従来の符号化装置の
一例のブロック図を図4に、また復号化装置の一例のブ
ロック図を図5に示す。まず、図4の符号化装置につい
て説明するに、輝度信号と色差信号で構成されたビデオ
信号はディジタル化された後、ピクチャタイプに合わせ
て並べ替えが行われ、入力画像データとして入力端子1
0に入力される。この入力画像データは、減算器11で
動き補償予測器12からの動き補償予測化した画像デー
タと減算され、時間冗長分が削減された差分画像データ
とされる。
【0005】上記の予測の方向は、過去と未来とそれら
の両方の3モード存在する。また、これらは縦方向16
画素、横方向16画素である16×16のマクロブロッ
ク(MB)単位で切り換えて使用できる。予測方向は入
力画像データに与えられたピクチャタイプによって決定
される。過去からの予測と、予測をしないでそのMBを
独立で符号化する2モード存在するのがPピクチャであ
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モード存在するのがBピク
チャである。そして、すべてのMBを独立で符号化する
のがIピクチャである。
【0006】上記の動き補償は、動き領域をMB毎にパ
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)モードと共
にMBの付加情報として伝送される。Iピクチャから次
のIピクチャの前のピクチャまでをグループオブピクチ
ャ(GOP)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(フレーム)程度が使用
される。
【0007】上記の減算器11からはIピクチャの場合
は入力画像データがそのまま取り出され、Pピクチャや
Bピクチャの場合には動き補償された差分画像データが
取り出されてDCT器13に供給され、ここで離散コサ
イン変換(DCT:DiscreteCosine Transform)され
る。このDCTは、余弦関数を積分核とした積分変換を
有限空間へ離散変換する直交変換である。MPEGでは
MBを4分割し、縦方向8画素、横方向8画素である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、得られる係数が低域に集中す
る。
【0008】DCTされた画像データ(DCT係数)
は、量子化器14に供給され、ここで量子化される。こ
の量子化は、量子化マトリクスという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
幅として、DCT係数をその量子化幅で除算することで
行われる。
【0009】量子化されたDCT係数は、動き補償予測
器12からの動きベクトルやどこからの予測かを示す予
測モードとともに可変長符号化器(VLC器)19に供
給されて可変長符号化される。この可変長符号化に際し
て、DCT係数の直流(DC)成分は予測符号化の一つ
であるDPCM(Differencial Pulse Code Modulatio
n)を使用し、DCT係数の交流(AC)成分は低域か
ら高域にかけてジグザグスキャンを行い、ゼロの連続出
現回数及び有効係数値を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。
【0010】可変長符号化されたデータは、一時バッフ
ァメモリ20に蓄えられた後、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、その出力される符号
化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に供給され、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14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。
【0011】一方、Pピクチャ(フレーム間順方向予測
符号化画像)とBピクチャ(双方向予測符号化画像)
は、後で動き補償予測の参照画面として用いる必要があ
るため、量子化器14により量子化された情報は逆量子
化器15に供給され、量子化値と乗算することにより逆
量子化され、更に逆DCT器16により逆DCTされる
ことにより局部復号化が行われ、加算器17で動き補償
予測器12からの予測画像データと加算されて復号器と
同じ画像が復元されて画像メモリ18に蓄積される。こ
の画像メモリ18から取り出されたデータは動き補償予
測器12に供給されて次の動き補償予測の参照画像とさ
れる。
【0012】次に、従来の復号化器について図5のブロ
ック図と共に説明する。同図中、入力端子23を介して
入力された符号化データは、VLD器24により可変長
復号化されてから逆量子化器25に供給され、ここで量
子化幅と乗算されることにより元のDCT係数に近似し
た値とされた後、逆DCT器26に供給されて逆DCT
されることにより局部復号化が行われる。
【0013】また、逆量子化器25より取り出された動
きベクトルと予測モードは、動き補償予測器27に画像
メモリ29よりの復号化データと共に供給され、これよ
り動き補償予測化した画像データを出力させる。加算器
28は逆DCT器26からのデータと動き補償予測器2
7よりの動き補償予測化した画像データとを加算するこ
とにより、符号化器に入力された画像データと等価なデ
ータを復号し、復号化データとして画像メモリ27に供
給する一方、外部へ出力する。
【0014】ところで、上述のようなMPEGによるデ
ータ符号化、復号化方式を使用して、ビデオ信号及びオ
ーディオ信号の符号化データを記録した光ディスクなど
から、記録符号化データの早送りや巻き戻し再生等の特
殊再生を可能ならしめるように、特殊再生用データをナ
ビゲートするナビゲーションデータを記録し、これを再
生する装置が提案されている(特開平8−273304
号公報)。
【0015】すなわち、この公報記載の従来の符号化方
法、復号化方法及び装置では、ビデオ信号やオーディオ
信号などの再生データをMPEG方式により圧縮してパ
ケット化した複数のデータパックを生成し、一定時間範
囲内で再生されるべきデータパック列を単位としてデー
タユニットを構成し、そのデータユニット内の先頭にそ
のデータパックの再生情報及び他のデータユニットとの
関係を記述したナビゲーション情報が格納されているナ
ビゲーションパックを設けたデータユニットを複数用意
し、それらデータユニットを時系列的に再生可能に記録
媒体に記録し、また、再生時は記録媒体の再生データの
ナビゲーション情報を参照し、データユニットを再生信
号に変換して再生信号を得るものである。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記の従来
の符号化方法、復号化方法及び装置では、データパック
の再生情報及び他のデータユニットとの関係を記述した
ナビゲーション情報の生成は、MPEGの符号化が終了
した後に、その符号化データを観測して符号量などの所
望の特殊再生情報を算出してから行う必要がある。すな
わち、上記の従来の符号化方法、復号化方法及び装置で
は、基本的にはMPEGによる符号化データは可変長符
号であるため、全部の符号化データが揃ってから、その
データを観測してデータユニットのアドレスを算出して
おり、全部の符号化データが揃ってからでないとデータ
ユニットのアドレスを算出することができず、リアルタ
イムで符号化データを記録することができないという問
題がある。
【0017】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
記録すべき符号化データの特殊再生のための特殊再生用
情報データを生成し記録すると共に、記録すべき符号化
データをリアルタイムで記録することを可能とするデー
タ記録装置を提供することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、ピクチャ単位で構成された画像データが
符号化されているビデオ符号化データを少なくとも含む
記録すべき符号化データを、所定枚数の前記ピクチャの
再生時間に相当する一定時間分のデータ毎に論理的にユ
ニット化する論理ユニット化手段と、この論理ユニット
化手段によりユニット化された各ユニットのユニットサ
イズ、ユニット再生時間、及びユニットの先頭から第N
(Nは前記所定枚数以下の自然数)番目のピクチャの最
後までのデータサイズ情報を、それぞれ該当ユニットに
相当する前記記録すべき符号化データから算出して特殊
再生用情報データを生成する特殊再生用情報データ生成
手段と、前記記録すべき符号化データを記録媒体に記録
すると共に、前記特殊再生用情報データを前記記録媒体
の前記記録すべき符号化データの記録領域とは異なる領
域に記録する記録手段と、を有することを特徴とするデ
ータ記録装置、を提供するものである。
【0019】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。図1は本発明になるデータ記録
装置の一実施の形態である符号化装置のブロック図、図
2はその符号化装置で生成され記録されたデータを記録
媒体から再生するための復号化装置の一形態のブロック
図を示す。図1中、図4と同一構成部分には同一符号を
付し、その説明を省略する。
【0020】まず、データ符号化方法及び符号化装置に
ついて説明するに、図1において、画像データは入力端
子10に入力され、図4と共に説明したように、Iピク
チャの場合は入力画像データが、PピクチャやBピクチ
ャの場合には動き補償された差分画像データが、それぞ
れDCT、量子化及び可変長符号化され、ビデオ符号化
データとしてバッファメモリ20に一時蓄積され、ビデ
オ符号化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に供給される。
【0021】この符号量制御器21での処理について更
に詳細に説明する。マクロブロック毎の発生符号量は、
バッファメモリ20から符号量制御器21内の比較器に
供給され、ここで目標符号量と比較されてそれらの誤差
符号量が符号量制御器21内のフィードバック量子化決
定器に入力される。フィードバック量子化決定器は、入
力誤差符号量を例えば所定の間蓄積し、発生符号量の方
が大きい場合、誤差量に比例して量子化値を大きく設定
し、目標符号量の方が大きい場合、誤差量に比例して量
子化値を小さく設定して量子化器14を制御する。これ
により、各ピクチャは発生符号量が決定された目標符号
量になるように制御される。
【0022】一方、オーディオ信号をディジタル化して
得られたオーディオデータ(音声データ)は、入力端子
30を介してオーディオ符号化器31に供給されてMP
EGやAC−3、若しくは圧縮を行わずリニアパルス符
号変調(PCM)により固定長符号化される。バッファ
メモリ20に一時蓄積されたビデオ符号化データと、オ
ーディオ符号化器31より取り出されたオーディオ符号
化データは、それぞれ多重化器32に供給されてMPE
G2で公知の規格(ISO/IEC 13818-1)に基づきパック
化され、データ識別のためのIDや表示時間を示すタイ
ムスタンプなどの情報が更に付加された後、時系列的に
合成された多重符号化データとされる。
【0023】多重化器32から取り出された多重化され
た符号化データは、図示しない公知の記録機構により光
ディスクなどの記録媒体38にリアルタイムで記録され
る。また、多重化器32から取り出された多重化された
符号化データは、論理ユニット化器33にも供給されて
論理ユニット化される。例えば、MPEGで符号化され
たビデオデータを15ピクチャで1GOPを構成し、1
GOP単位でユニット化するものとすると、論理ユニッ
ト化器33では多重符号化データ中のビデオ符号化デー
タの1GOPを構成するピクチャの数をカウントしてG
OP境界を検出し、その検出時点でリセット信号をユニ
ット再生時間算出器34及びデータサイズ算出器35に
それぞれ供給する。なお、ユニットは1GOPに限定さ
れず、一定再生時間単位(一定ピクチャ数)であればよ
いが、その先頭はIピクチャに設定される。
【0024】ユニット再生時間算出器34は、多重化さ
れた符号化データから論理ユニットが再生される時間を
算出する。このユニット再生時間は、ビデオ符号化デー
タのディスプレイピクチャの枚数を入力符号化データを
観測することでカウントし、論理ユニット化器33から
リセット信号が入力されるまでのピクチャの枚数を1/
29.97秒で乗算することで算出できる。このユニッ
ト再生時間算出器34で算出されたユニット再生時間
は、情報メモリ36に記憶される。なお、予めユニット
の再生時間を固定としておくことも考えられる。その場
合には再生時間は算出する必要はなく、所定の固定再生
時間情報を情報メモリ36に記憶する。
【0025】また、データサイズ算出器35は、論理ユ
ニット化器33からのリセット信号の時間間隔からデー
タサイズを算出すると共に、多重化された符号化データ
から論理ユニット毎にその論理ユニットを構成するIピ
クチャ及びPピクチャの終了アドレス(EA)を算出す
る。例えば、図3に示すように、データサイズ算出器3
5は、リセット信号入力時点からIピクチャの終了アド
レス(1EA)と、次に入力されるPピクチャの終了ア
ドレス(2EA)と、以下、同様にして論理ユニット内
のすべてのあるいは、予め定めた数のPピクチャが入力
される毎に、その終了アドレス3EA,...,TEA
がそれぞれ算出される。このようにしてデータサイズ算
出器35により算出されたデータサイズ及び終了アドレ
スも情報メモリ36に供給されて一時記憶される。
【0026】情報メモリ36に記憶されたユニット再生
時間と終了アドレスとユニットサイズは、表1に示すよ
うなフォーマットに変換されて特殊再生用情報データと
して図示しない公知の記録機構により記録媒体38に、
上記の多重化された符号化データの記録領域とは別の領
域に記録される。
【0027】
【表1】 表1に示すように、特殊再生用情報データは、各ユニッ
ト毎にユニットサイズ、ユニット再生時間、第1REF
(リファレンス)画像EA、第2REF画像EA及び第
3REF画像EAを一組とする情報データからなり、こ
れらがすべてのユニット分だけ順次時系列的に合成され
たデータである。ここで、図3に示すように、第1RE
F画像EAは、Iピクチャの終了アドレス(1EA)で
あり、第2REF画像EAはIピクチャの次のPピクチ
ャの終了アドレス(2EA)であり、第3REF画像E
Aは更に次のPピクチャの終了アドレス(3EA)であ
る。表1では第3REF画像EAまでの情報しかない
が、これ以上あるいはこれ以下であっても差し支えない
ことは勿論である。ユニットアドレスを加算すれば、次
のユニットの先頭アドレスを算出できることとなる。
【0028】次に、データ復号化方法及び復号化装置の
一形態について図2と共に説明する。図2において、図
1の符号化装置により符号化データと特殊再生用情報デ
ータとがそれぞれの領域に分けて記録された記録媒体3
8から、図示しない再生機構により特殊再生用情報デー
タをまず再生して情報メモリ41に蓄積しておく。
【0029】次に、図示しないインタフェースによって
特殊再生用指示信号が入力端子40を介してピックアッ
プアクセスアドレス算出器42に入力されると、ピック
アップアクセスアドレス算出器42は情報メモリ41を
アクセスして特殊再生用情報データを取り込み、特殊再
生用指示信号が指示した倍速比に応じて各ユニットの終
了アドレスを選択し、選択した終了アドレスやユニット
サイズに基づいて、読み出し開始アドレスと読み出し終
了アドレスを算出し、それらのアドレスをオプティカル
ディスクコントローラ43に供給する。
【0030】オプティカルディスクコントローラ43
は、入力された読み出し開始アドレスと読み出し終了ア
ドレスに基づいて、ピックアップ44の読み取り制御を
行う。この読み取り制御はユニット毎に行われる。ピッ
クアップ44は記録媒体38の多重化された符号化デー
タの記録領域から多重化された符号化データとアドレス
を公知の方法で再生し、再生アドレスがオプティカルデ
ィスクコントローラ43から入力された読み出し開始ア
ドレスと読み出し終了アドレスとなるように再生トラッ
ク位置を選択して再生を行う。
【0031】ピックアップ44により再生された多重化
された符号化データは、分離化器45に供給されてビデ
オ符号化データとオーディオ符号化データとに分離さ
れ、ビデオ符号化データは図5に示した構成のビデオ復
号器47に供給されて従来と同様にして復号され、また
オーディオ符号化データはオーディオ復号器46に供給
されて復号される。
【0032】これにより、例えば特殊再生用指示信号が
15倍速の早送り再生を指示している場合は、ピックア
ップアクセスアドレス算出器42は表1の特殊再生用情
報データのユニットサイズを見て次のユニットの先頭ア
ドレス(読み出し開始アドレス)を算出すると同時に、
ここでは1GOPが15枚のピクチャで構成されている
ので、そのユニットの第1REF画像EAを検出してそ
の終了アドレスを読み出し終了アドレスとして算出して
オプティカルディスクコントローラ43に出力すること
を各ユニット毎に行う。これにより、ピックアップ44
により各ユニットの、ここでは各GOPの先頭のIピク
チャのみが順番に記録媒体38から再生されるため、1
5倍速再生ができる。
【0033】なお、本発明は以上の実施の形態に限定さ
れるものではなく、例えば、情報メモリ36は特殊再生
用情報データフォーマット器37により逐次生成した各
ユニットの特殊再生用情報データを記憶するようにして
もよく、さらには記録媒体38に記録できるデータレー
トが、記録する符号化データのデータレートよりも高い
場合は、情報メモリ36自体を設けずに、符号化データ
を記録しない空いている時間に特殊再生用情報データを
タイムシェアリングで記録することも可能である。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ピクチャ単位で構成された画像データが符号化されてい
るビデオ符号化データを少なくとも含む記録すべき符号
化データを、記録媒体に記録すると共に、前記記録すべ
き符号化データを所定枚数の前記ピクチャの再生時間に
相当する一定時間分のデータ毎に論理的にユニット化
し、特殊再生用情報データをユニット毎に、それぞれ該
当ユニットに相当する前記記録すべき符号化データから
生成し、その生成した特殊再生用情報データを前記記録
媒体の前記記録すべき符号化データの記録領域とは異な
る領域に記録する。これによって、本発明は、記録すべ
き符号化データをリアルタイムで記録媒体に記録しなが
ら、特殊再生用情報データも同じ記録媒体に記録するこ
とを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明になるデータ記録装置の一実施の形態で
ある符号化装置のブロック図である。
【図2】図1に示す符号化装置で生成され記録されたデ
ータを記録媒体から再生するための復号化装置の一形態
のブロック図である。
【図3】特殊再生用情報データ中のリファレンス画像終
了アドレスの説明図である。
【図4】従来の符号化装置の一例のブロック図である。
【図5】従来の復号化装置の一例のブロック図である。
【符号の説明】
10 画像データ入力端子 14 量子化器(符号化手段) 19 可変長符号化(VLC)器(符号化手段) 20 バッファメモリ(符号化手段) 21 符号量制御器(符号化手段) 30 音声データ入力端子 31 オーディオ符号化器(符号化手段) 32 多重化器 33 論理ユニット化器(特殊再生用情報データ生成手
段) 34 ユニット再生時間算出器(特殊再生用情報データ
生成手段) 35 データサイズ算出器(特殊再生用情報データ生成
手段) 36 情報メモリ(特殊再生用情報データ生成手段) 37 特殊再生用情報データフォーマット器(特殊再生
用情報データ生成手段) 38 記録媒体 40 特殊再生用指示信号入力端子 41 情報メモリ 42 ピックアップアクセスアドレス算出器(アクセス
アドレス生成手段) 43 オプティカルディスクコントローラ(ピックアッ
プ制御手段) 44 ピックアップ 45 分離化器(復号手段) 46 オーディオ復号器 47 ビデオ復号器(復号手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒岩 俊夫 神奈川県横浜市神奈川区守屋町3丁目12番 地 日本ビクター株式会社内 Fターム(参考) 5C052 AA02 AC01 CC11 DD04 DD06 5C053 GA11 GB08 GB38 HA21 JA07 5C059 MA00 MA05 MA14 MA23 MC11 MC38 ME02 PP05 PP06 PP07 PP16 SS13 SS16 SS30 TA46 TB08 TC38 UA02 UA05 UA36 UA38 5D044 AB05 AB07 BC04 CC04 DE24 DE53 EF05 FG23 GK08

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ピクチャ単位で構成された画像データが符
    号化されているビデオ符号化データを少なくとも含む記
    録すべき符号化データを、所定枚数の前記ピクチャの再
    生時間に相当する一定時間分のデータ毎に論理的にユニ
    ット化する論理ユニット化手段と、 この論理ユニット化手段によりユニット化された各ユニ
    ットのユニットサイズ、ユニット再生時間、及びユニッ
    トの先頭から第N(Nは前記所定枚数以下の自然数)番
    目のピクチャの最後までのデータサイズ情報を、それぞ
    れ該当ユニットに相当する前記記録すべき符号化データ
    から算出して特殊再生用情報データを生成する特殊再生
    用情報データ生成手段と、 前記記録すべき符号化データを記録媒体に記録すると共
    に、前記特殊再生用情報データを前記記録媒体の前記記
    録すべき符号化データの記録領域とは異なる領域に記録
    する記録手段と、を有することを特徴とするデータ記録
    装置。
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