JP2006236534A - 情報記録再生方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エラー訂正処理のクロック周波数が下げられ、記録時には耐震性能を向上することが可能な情報記録再生方法及び装置を提供する。
【解決手段】 エラー訂正領域とショックプルーフメモリ領域とを含むメモリ１０８を有し、エラー訂正領域に割り当てる容量とショックプルーフメモリ領域に割り当てる容量を可変とする。特に、再生時にはエラー訂正領域に割り当てる容量を大きくすることでエラー訂正処理のクロック周波数が下げられ、記録時にはショックプルーフメモリ領域に割り当てる容量を大きくすることで耐震性能を向上することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像や音声等のデジタル情報を光ディスク等の記録媒体に記録し、或いは再生する情報記録再生方法及び装置、特に、装置内に具備するデジタル情報を保存するためのメモリの使用方法に関するものである。

従来、デジタル情報が記録されたディスク媒体からピックアップによりデジタル情報を再生する場合、外部からの振動等によりピックアップのトラッキングが外れると、記録情報の連続再生が不可能となる。例えば、音声情報の場合には音飛びとなる。

これを防止するために、予めディスク上の情報を先読みしてメモリに蓄えておき、音飛び発生時にはピックアップが復帰するまでの間、メモリ上に蓄えた情報を読み出す工夫が行われている（ディスクの記録再生速度＞画像音声等の符号化速度が必要条件）。

このような作用を行うためのメモリをショックプルーフメモリ（耐震メモリ、以降ＳＰＭと略す）と呼んでおり、携帯型の音楽再生用ＭＤ（ミニディスク）等で多く実用化されている。

近年の半導体技術の進歩により大容量のメモリが安価に入手できるようになったため、ほとんどの音飛びが回避できるようになっている。また、大容量のＳＰＭを持てばメモリ内に数十秒分の情報が蓄積できるため、この間のディスク（モータ）の回転やピックアップ、再生処理にかかる回路の電源をオフすることにより消費電力を削減できる効果も大きい。

以下、具体的な従来技術について説明する。図４は従来のディスク記録再生装置を示すブロック図である。図中１００はディスク媒体、１０１は信号の変復調等を行う記録再生処理回路、１０２は記録時のエラー訂正符号の付加と再生時のエラー訂正を行うエラー訂正処理回路、１０３は画像や音声の符号化、復号化を行うＭＰＥＧ ＣＯＤＥＣ、１０４は画像、音声信号のＡＤ／ＤＡ変換を行い、図示しないカメラ部や外部表示機器等とのやり取りを行う画像音声入出力回路、１０５はエラー訂正処理のためのエラー訂正メモリ、１０６は上述したＳＰＭ（ショックプルーフメモリ）である。

ここでは、再生時におけるエラー訂正とＳＰＭの動作に絞って説明する。ディスク媒体１００に記録される信号は一列の信号列であるが、強力なエラー訂正を行うために信号列をある程度の大きさにブロック化し、エラー訂正符号を付加する。

このブロックを図６に示す。１７２バイト毎に１０バイトのパリティ符号（Ｃ１と呼ぶ）を付加して１行とし、これを１９２行並べた後、今度は縦方向の１９２バイト毎に１６バイトのパリティ符号（Ｃ２と呼ぶ）を各列に対して付加する。

有効データは１７２×１９２の約３２Ｋバイトとなる。このように構成したエラー訂正符号を積符号と呼んでおり、非常に強力な訂正能力を持つ。例えば、媒体への記録方向が横方向で、数百バイト長のバーストエラーが発生したとして、Ｃ１による行方向の訂正が不可能となっても、縦方向には長いバーストにならないので列方向のＣ２により訂正できる。

また、Ｃ１→Ｃ２→Ｃ１→Ｃ２、…、と訂正動作を繰り返すことにより訂正能力が向上する点が特徴である。このような場合、データを繰返し読み出して計算する必要があり、一定の時間内に訂正動作を終えたい場合には、メモリ及び訂正回路の高速化が要求される。

図５は図４の訂正メモリ１０５及びＳＰＭ１０６の構成を図６で説明したブロック単位に示すものである。訂正メモリ１０５は少なくとも２ブロック分の容量を持ち、一方のブロックにディスク媒体１００からの再生信号を書き込んでいる間に、エラー訂正処理回路は他方のブロック内のデータ訂正処理を行う。

訂正後の有効データ（パリティを除いた部分）はＳＰＭ１０６に転送される。以後、１ブロック毎にメモリの役割を交換して同様の動作を繰り返す。上述のように訂正動作には高速なメモリが必要であり、訂正メモリ１０５にはＳＲＡＭを使用することが多い。

一方、ＳＰＭ１０６はＮブロック分（Ｎは、例えば、数百程度）の大容量を持ち、これに訂正済みのブロックを順次書き込んで行き、所定量のデータが溜まった時点で先頭から読み出しを開始してＭＰＥＧ ＣＯＤＥＣ１０３に供給し、画像音声入出力回路１０４を介して画像及び音声を出力する。

ＳＰＭ１０６はいわゆるリングバッファと呼ばれる構成をしており、Ｎ−１ブロックまで書き込んだ後は先頭に戻って０ブロックからまた書き込むという動作を繰り返す。読み出しも同様で、図中に示す書き込みポインタ（書き込み中のブロックを指す）を読み出しポインタ（読み出し中のブロックを指す）が追いかける形になる。ＳＰＭ１０６は速度より容量を必要とするため、ＤＲＡＭを使用することが多い。

図７は以上述べた動作の詳細を時間軸に沿ってグラフ化したものである。図７（ａ）はＳＰＭ１０６のデータ充填量の変化を示している。ディスク媒体から読み出したデータが訂正された後に訂正メモリ１０５から転送することで充填量が増加方向に変化し、画像再生を行うＭＰＥＧ ＣＯＤＥＣ１０３に読み出すことで充填量が減少方向に変化する。

図７（ｂ）はディスク媒体の回転のＯＮ／ＯＦＦ、即ち、ディスク媒体からデータの読み出しが行われているかどうかを示す。まず、ディスク媒体から読み出したデータを訂正した後、ＳＰＭに書き込み、充填量が所定値（ＴＨ）に達すると（図中Ａ点）、ＳＰＭからＭＰＥＧ ＣＯＤＥＣ１０３へ読み出しを開始し、ＳＰＭがＦｕｌｌになると（図中Ｂ点）、ディスク媒体からのデータの読み出しを停止する。

グラフの傾きはＳＰＭへの書き込み／読み出し速度に対応しており、Ａ−Ｂ間の傾きはディスク媒体からの読み出し速度−ＭＰＥＧ ＣＯＤＥＣ１０３の読み出し速度、Ｂ−Ｃ間の傾きはＭＰＥＧ ＣＯＤＥＣ１０３の読み出し速度に対応している。

ＳＰＭの充填量が減少してＴＨに達すると（図中Ｃ点）再びディスク媒体を回転させてデータ読み出しを再開する。ディスク媒体からの読み出し中、振動等によりピックアップからの読み出しが途切れた場合（図中Ｄ点）、正常に読み出しが可能になるＥ点までは、しばらく時間がかかるが、ＳＰＭにＴＨ以上の十分なデータが蓄えられているため、再生が途切れることはない。Ｅ点以後は以上の動作を繰り返す。

図７（ｃ１）及び図７（ｃ２）はディスク媒体１００からデータを読み出している期間の動作を拡大したものである。この期間に読み出すデータのブロック数をＫ個とし、図中の数字はブロック番号を示す。図７（ｃ１）で読み出されたブロックは交互に訂正メモリ１０５に書き込まれる。図７（ｃ２）では１ブロック前に訂正メモリ１０５に書き込んだデータを読み出して訂正処理が行われる。

この詳細を図７（ｄ１）〜（ｄ３）に示す。図７（ｄ１）は一般的な場合で横方向のＣ１訂正後、縦方向のＣ２訂正によりすべての訂正が終了しており、１ブロックの時間に対し十分余裕を持って処理が終わっている。図７（ｄ２）はややエラーが多い場合で、訂正処理がＣ１→Ｃ２→Ｃ１→Ｃ２と繰り返し回数が多くなり処理に時間がかかっている。

図７（ｄ３）は更にエラーが多い場合で、１ブロックの時間内に訂正処理が終わらず、エラーが残る可能性もあり、結果的に通常よりも訂正能力が低下する。以上のような技術は、例えば、特開２００２−１８４０９２号公報等に記載されている（特許文献１）。
特開２００２−１８４０９２号公報

上述のように従来の方法では、ディスク媒体を回転させている期間は、休止期間分のデータを含めて高速に読み出しを行う必要があり、再生に伴う信号処理にも高速化が要求される。特に、エラー訂正処理には複雑な計算が必要とされるため、クロック周波数が非常に高くなったり、回路が大規模になったりする問題があった。

近年は耐震性の向上や省電力を狙ってＳＰＭを大容量化する傾向が高く、エラー訂正処理の高速化への要求は、益々高まっている。また、その一方で、システム全体を１チップのＬＳＩに集積するというのも近年の流れであり、エラー訂正部分のみを突出した高速クロックにできないという問題もあった。特に、携帯機器向けのシステムＬＳＩは低電圧で動作させるため高速クロック動作が難しい。

本発明の目的は、エラー訂正処理のクロック周波数が下げられ、記録時には耐震性能を向上することが可能な情報記録再生方法及び装置を提供することにある。

本発明の情報記録再生方法は、上記目的を達成するため、ディスク状媒体にデジタル情報を記録し或いは記録情報を再生する方法において、エラー訂正処理用のエラー訂正領域とショックプルーフメモリ領域とを含むメモリ手段を備え、前記エラー訂正領域に割り当てる容量と前記ショックプルーフメモリ領域に割り当てる容量を可変とすることを特徴とする。

また、本発明の情報記録再生装置は、ディスク状媒体にデジタル情報を記録し或いは記録情報を再生する装置において、エラー訂正処理用のエラー訂正領域とショックプルーフメモリ領域とを含むメモリ手段と、前記エラー訂正領域に割り当てる容量と前記ショックプルーフメモリ領域に割り当てる容量を可変する手段とを備えたことを特徴とする。

本発明においては、ブロック化されたエラー訂正処理用のメモリ手段を可変とし、エラー訂正処理用のクロック周波数を下げている。また、エラー訂正領域に割り当てる容量とショックプルーフメモリ領域に割り当てる領域を可変としている。特に、再生時にはエラー訂正領域に割り当てる容量を大きくすることにより、エラー訂正処理をリアルタイム処理よりも遅い速度で動作できるようにし、エラー訂正処理のクロック周波数を低く設定することを可能としている。また、記録時にはショックプルーフメモリ領域に割り当てる容量を大きくすることで、記録時における耐震性能を再生時よりも向上させることが可能となる。

本発明によれば、エラー訂正処理のクロック周波数が下げられ、クロック周波数選択の自由度を広げることができる。特に、再生時に訂正メモリ領域の容量を大きくすることにより、エラー訂正処理のクロック周波数を大幅に下げられ、システムＩＣに整合性のあるクロック周波数を選択することが可能になる。また、記録時にはＳＰＭ領域のメモリ容量を大きくすることで、記録時の耐震性能を再生時よりも向上することができる。

次に、発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る情報記録再生装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。なお、図１では図４の従来装置と同一部分には同一符号を付している。

図中１００は光ディスク等のディスク媒体、１０１は信号の変復調等を行う記録再生処理回路、１０２は記録時におけるエラー訂正符号の付加と再生時におけるエラー訂正を行うエラー訂正処理回路、１０３は画像や音声の符号化、復号化を行うＭＰＥＧ ＣＯＤＥＣ、１０４は画像、音声信号のＡＤ／ＤＡ変換を行い、図示しないカメラ部や外部表示機器等とのやり取り行う画像音声入出力回路である。

また、１０７はメモリ制御回路、１０８はエラー訂正メモリとＳＰＭを共通とした訂正メモリ／ショックプルーフメモリ（以下、単にメモリという）である。ＳＰＭは上述のように振動等によるピックアップ（図示せず）の外れに対処するため予めディスク媒体１００のデータを先読みして蓄えておくメモリである。なお、図１には図示していないが、装置の各部を制御するためのシステムコントローラ（ＣＰＵ）が設けられている。このシステムコントローラは後述するようにメモリ１０８の訂正メモリ領域とＳＰＭ領域の容量配分の指定等を行う。

次に、再生処理の流れを説明する。ディスク媒体１００から読み出された信号は、記録再生処理回路１０１で復調され、エラー訂正処理回路１０２、メモリ制御回路１０７を介して一旦メモリ１０８に蓄えられる。少なくとも１ブロック分のデータがメモリ１０８に読み込まれた後、エラー訂正処理回路１０２はメモリ制御回路１０７を介してこのデータに対して訂正処理を行う。少なくとも１ブロック分の訂正が終わったら、そのデータはメモリ制御回路１０７を介してＭＰＥＧ ＣＯＤＥＣ１０３に読み出され、ＭＰＥＧ復号後、画像及び音声信号として画像音声入出力回路１０４から出力される。

図２はメモリ１０８の構成を示す図である。メモリ１０８は大きく３つの領域に分割され、それぞれ訂正メモリ領域、ＳＰＭ領域、その他の領域である。このうち、その他の領域には、ＭＰＥＧ ＣＯＤＥＣ１０３が使用するメモリ領域や図示しないシステムコントローラ（ＣＰＵ）が使用するシステム管理データ等を格納するメモリ領域が配置されているが、本実施形態には直接関連しないので、残り２つの領域について説明する。

再生時には訂正メモリ領域はＭブロック分の容量を持ち、各ブロックは図６で説明した構成となっている。図中の番号はブロック番号を示す。このメモリ１０８へのアクセスは大きく分けて３ヶ所から行われ、図中の矢印で示すポインタで管理される。

１つ目はディスク媒体から読み出したデータを書き込むブロックを指すＷｒｉｔｅポインタであり、２つ目はＳＰＭに転送されるブロックを指すＲｅａｄポインタであり、３つ目はエラー訂正処理を行うブロックを指すＥＣＣポインタである。

これらのポインタはすべてメモリ制御回路１０７で管理される。ポインタの大まかな動きを説明すると、まず、ディスク媒体からデータを再生するのに伴ってＷｒｉｔｅポインタが先行する。これを追ってメモリ上に少なくとも１ブロック分の訂正前データがあれば、エラー訂正処理回路１０２が起動されてＥＣＣポインタが進んで行く。エラー訂正処理が終わったブロックの有効データはＲｅａｄポインタでＳＰＭへ転送される。

すべてのポインタは、Ｍ−１ブロックまで達すると０ブロックに戻り、位置関係（前後関係）は常に図２に示す順序を維持するように管理される。従来との大きな違いは、再生時において訂正メモリ領域のメモリサイズをＭブロックと大きくしたことにより、エラー訂正処理がリアルタイムよりも遅い速度で動作できる点である。

ＳＰＭ領域はＮ′ブロック分の容量を持ち、ＷｒｉｔｅポインタとＲｅａｄポインタを使用して、従来と全く同様に動作する。訂正メモリ領域とＳＰＭ領域の容量配分は、上述のように図示しないシステムコントローラによって指定される。訂正メモリ領域の容量を大きく指定すると、その分、ＳＰＭ領域の容量が減少する。

本実施形態では、再生時に上述のように訂正メモリ領域の容量を大きくすることにより、エラー訂正処理がリアルタイムよりも遅い速度で動作でき、エラー訂正処理回路１０２のクロック周波数を遅く設定することが可能である。また、訂正メモリ領域の容量を大きくすることによりディスク媒体１００の回転停止時の休止期間にもエラー訂正処理を行うことが可能となる。一方、記録時には訂正メモリ領域の容量を小さくし、その分、ＳＰＭ領域に大きな容量を割り当てることで、記録時における耐震性能を再生時よりも向上することが可能である。

次に、図３を用いて、特に、エラー訂正動作について更に詳細に説明する。図３（ａ）及び図３（ｂ）はＳＰＭの充填量の変化及びディスク媒体の回転のＯＮ／ＯＦＦを示しており、従来の図７で説明したショックプルーフ動作と同様なので詳細な説明は省略する。

図３（ｃ）はエラー訂正動作のＯＮ／ＯＦＦを示している。従来は図７（ｂ）のようにディスク媒体の回転と同期してリアルタイムに訂正動作が行われていたが、本実施形態では上述のようにディスク媒体の回転が停止している期間でもエラー訂正処理回路１０２は訂正動作を行う。図３（ｂ）、（ｃ）を拡大した図がそれぞれ図３（ｄ）、（ｅ）である。

図３（ｄ）ではディスク媒体からＫ個のブロックを連続して読み出している。ディスク媒体からの読み出しは一定の速度であるため、すべてのブロックの読み出し時間も一定となっている。これに対し、図３（ｅ）の訂正処理動作は各ブロックについて可変時間となっている。これは訂正処理に要する時間が、エラーの数や分布に依存しているためである。

例えば、第０ブロックは比較的エラーが多く、ディスク媒体の読み出し時間よりも長い訂正時間を要しているが、第１ブロックの訂正はエラーが少なかったために短時間で訂正処理が終わっている。また、第２ブロックの訂正処理は、まだディスク媒体から全データの再生が終わっていないため、図中の斜線で示すように処理の開始を待っている。

訂正処理の内訳を図３（ｆ）に示す。各ブロック毎に訂正の繰り返し回数が異なっており、個々のＣ１やＣ２でもそれぞれ時間が異なっている。これはブロックによって、エラー数はもちろん、エラーの無い行数や列数が異なる影響である。

次に、本実施形態では従来と比較してどの程度エラー訂正処理回路１０２のクロック周波数を下げられるかについて説明する。

（１）図３（ｂ）に矢印で示すように、この例では、ディスク媒体の回転している時間と休止時間の比率が約１：３なので、エラー訂正処理に使える時間は４倍となる。また、この比率は課題で述べたように今後更に大きくなる傾向にある。本実施形態では、上述のようにこの休止期間にはエラー訂正処理を行う。

（２）従来の図７（ｄ１）〜（ｄ３）から分かるように訂正処理が早く終わったブロックには空き時間が発生するが、本実施形態ではこの空き時間を有効に使用している。即ち、図３（ｆ）に示すように空き時間は発生せず、エラー訂正処理を行う。特に、従来はワーストケース（時間の足りないブロックで繰り返し訂正回数が不足してエラーが残る）に対応するために訂正処理を高速化するので、エラーの少ないブロックでは逆に空き時間が大きくなる。

本実施形態でも図３にＥＣＣ停止期間があるが、これは訂正が十分間に合っている場合にだけ発生する。図２で言えばＥＣＣポインタがＷｒｉｔｅポインタに追いついた場合に相当し、この時ＳＰＭ領域内には多くの訂正済み有効データが転送されている状態である。

（３）図３の例では、図３（ｃ）に示すように次のディスク再生までに訂正処理が終了しているが、これは必要条件ではなく、後ろにずれ込んでもよい。図２のＥＣＣポインタがＲｅａｄポインタに追いつかれなければよいので、局部的なワーストケースには十分余裕を持って対応できる（ワーストケースが長時間続いた場合はポインタがいずれ追いつかれるが、これはいくら大きなＳＰＭがあっても振動が続けばアンダーフローするのと同じ）。

以上の説明を総合すると、簡単にエラー訂正処理回路のクロック周波数を１桁以上下げることができ、クロック周波数の選択の自由度が大幅に広がる。

次に、記録処理について説明する。基本的には、丁度再生処理の逆の処理となる。記録時のエラー訂正処理はＣ１及びＣ２パリティの付加なので、再生時と異なり処理時間も固定であり処理の繰返し回数も少なくなる。従って、上述のように記録時に訂正メモリ領域の容量を少なくでき、例えば、２ブロック分（Ｍ＝２）とする。この結果、ＳＰＭ領域に多くのメモリ領域を割り当てることが可能で、再生時に比べて耐震性能を向上できる。

また、携帯型の記録再生機器、例えば、カムコーダでは記録時の耐震性能がより重要であり、再生時にはＳＰＭがアンダーランしたとしても記録済みの情報が壊れる心配がない。以上を考慮すると、本発明は再生時にはエラー訂正処理のクロック周波数を低くでき、記録時には耐震性能を再生時よりも向上できるという特徴を持っている。従って、本発明は、特に、携帯型記録再生機器に好適に使用することが可能である。

本発明の情報記録再生装置の一実施形態を示すブロック図である。 図１の実施形態に用いるメモリを説明する図である。 図１の実施形態の動作を説明する図である。 従来例のディスク記録再生装置を示すブロック図である。 図４の従来装置のメモリを説明する図である。 ＥＣＣブロックを説明する図である。 図４の従来装置の動作を説明する図である。

符号の説明

１００ ディスク媒体
１０１ 記録再生処理回路
１０２ エラー訂正処理回路
１０３ ＭＰＥＧ ＣＯＤＥＣ
１０４ 画像音声入出力回路
１０７ メモリ制御回路
１０８ 訂正メモリ／ショックプルーフメモリ（メモリ）

Claims (6)

1. ディスク状媒体にデジタル情報を記録し或いは記録情報を再生する方法において、エラー訂正処理用のエラー訂正領域とショックプルーフメモリ領域とを含むメモリ手段を備え、前記エラー訂正領域に割り当てる容量と前記ショックプルーフメモリ領域に割り当てる容量を可変とすることを特徴とする情報記録再生方法。
2. 前記ディスク状媒体の記録時と再生時とで、前記エラー訂正領域に割り当てる容量と前記ショックプルーフメモリ領域に割り当てる容量を切り換えることを特徴とする請求項１に記載の情報記録再生方法。
3. 前記エラー訂正領域に割り当てられる容量は、記録時より再生時のほうが大であることを特徴とする請求項２に記載の情報記録再生方法。
4. ディスク状媒体にデジタル情報を記録し或いは記録情報を再生する装置において、エラー訂正処理用のエラー訂正領域とショックプルーフメモリ領域とを含むメモリ手段と、前記エラー訂正領域に割り当てる容量と前記ショックプルーフメモリ領域に割り当てる容量を可変する手段とを備えたことを特徴とする情報記録再生装置。
5. 前記容量可変手段は、前記ディスク状媒体の記録時と再生時とで、前記エラー訂正領域に割り当てる容量と前記ショックプルーフメモリ領域に割り当てる容量を切り換えることを特徴とする請求項４に記載の情報記録再生装置。
6. 前記エラー訂正領域に割り当てられる容量は、記録時より再生時のほうが大であることを特徴とする請求項５に記載の情報記録再生装置。

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