JP2008269687A - 光ディスク装置及び光ディスク再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ジャンプ完了時に所定の読み取りデータレートに達しない光ディスクと光ディスク装置を用いて、効率的にシームレス再生を実現する光ディスク装置を提供する。
【解決手段】ディスク上の任意の距離だけ離れた位置に記録されたデータをシームレスに再生する場合、離れた位置にジャンプした後、規定のジャンプ時間Ｔｊより前であっても、ヘッドが目標位置に達しデータが読み取り可能になった時点から、データレートが既定のデータレートＶｒ以下でも読込みを開始する。読出し開始のタイミングはＴｊより前に読み込めるデータ量が、Ｔｊより後にデータレートがＶｒに達するまでの間に所望のデータ量から不足するデータ量と同じか、上回るように設定される。
【選択図】 図１８

Description

本発明はＤＶＤ（ディジタルビデオディスク、あるいはデジタルバーサタイルディスク）プレーヤ、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ、ＤＶＤレコーダ等の光ディスク装置及び光ディスク再生装置に関する。

近年、映像、音声、副映像等を符号化して高密度で記録した光ディスク及びその再生装置が開発されている。

通常、映像データおよび音声データは、多重化されて１つのストリームデータの形にして光ディスクに記録されるため、ほぼ同一位置に同じ時刻の映像データおよび音声データが存在するようになる。さらに、映画などでは字幕用のデータを別に用意して、これも同じストリームに多重化される。

光ディスクに映画等の情報を記録する場合、ディスクに記録後、編集操作を行い、不要シーンの削除や、再生順番を変更するといった編集機能が求めれている。また、再生時にユーザの操作によって再生順を変化させたり、同時に２つの映像を１つの画面に表示する、例えば主映像の中の一部の領域に副映像を表示させる所謂ピクチャーインピクチャーといった再生方法や、同じ対象を複数のカメラで異なる方向から撮影し、再生時にユーザの指示によって、再生する方向を切り替えながら再生するマルチアングル機能も求められている。

こういった場合、再生に必要な映像データおよび音声データは、ディスク上に非連続に配置されている。編集操作を行う場合、実際の再生順にストリームデータを記録する方式もあるが、追記型のメディアでは、ディスクに記録した後では編集は不可能であるし、書き換え型ディスクの場合においても、データを実際に生成順に配置し直すには長時間かかってしまう。そこで、編集操作を行った場合、再生順番のみを別に記録し、その生成順番にそってストリームデータを読み出す。再生時のユーザ操作で再生順番が変わる場合も、当然、読み出し位置を変化させることで、実現する。ピクチャーインピクチャーでは、主ストリームと、副ストリームの記録位置が異なるので、２つのストリームを交互に読み出すことになる。マルチアングルでは、複数の映像データを多重化すると、データレートが膨大になり、非常に高速な読み出し速度が要求されてしまうため、非現実的である。

そこで、データを多重化記録することなくマルチアングルなどを実現するために、データの記録構造をインターリーブドブロックとする方式がある。インターリーブドブロックの記録構造を工夫するとともに、その再生処理方式を工夫することにより、ハードウエアの負担を軽減し、また、ストリーム数の増大も容易な光ディスク再生装置及び方法を提供することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

光ディスクには、デコードすべきデータが記録されたデータ領域と、データ領域の記録データを再生するために必要な管理データが記録された管理データ領域が設けられる。マルチアングルの場合、データ領域には、制御データも記録され、複数のシーンの映像信号がそれぞれ複数のインターリーブドユニットに分割配分され、各シーンのインターリーブドユニットが記録トラック上に混在して配列されたインターリーブドブロック部を有しており、制御データは、それぞれのインターリーブドユニットに含まれており、当該インターリーブドユニットが混在していることの情報、及び各シーンのための次のジャンプ先である次インターリーブドユニットの論理アドレスを記述されている。このディスクを再生する装置を制御するための手段は、インターリーブドユニットを再生する毎に、インターリーブドユニットに属する制御データを読み取り、インターリーブドユニットが混在していることを示す情報、及び各シーンの次のジャンプ先である各シーンのための次インターリーブドユニットの論理アドレスを認識する手段と、シーン切換えのための操作情報が与えられたときに、インターリーブドユニットの再生ストリームを前記制御データに含まれる各シーンの次インターリーブドユニットの論理アドレスを参照することにより変更すべく、記録媒体のデータの読み取り位置を制御する手段とを備え、読み取り位置で取得したインターリーブドユニット内に属する制御データから新たに各シーンのための次インターリーブドユニットのジャンプ先を認識してシーン切換えに待機するものである。上記の手段により、シーン切換えの管理が容易となり、ハードウエアの負担も軽減され、再生装置の設計が容易となり、価格も廉価となる。

編集操作の場合、管理データ領域に再生順番を示す、論理アドレス情報が記録され、この情報を用いて、記録媒体のデータの読み取り位置を制御する手段を用いて、所望のデータを読み取る。

ピクチャーインピクチャーの場合も、映像再生のための操作情報に従って、記録媒体のデータ読み取り装置を制御する手段を用いて、主映像と副映像のデータを交互に読み出す。この場合、主映像と副映像が離れて配置されると、再生データレートが低くなる。再生データレートを十分確保するには、主映像と副映像を交互に記録する必要があるが、そうすると主映像と副映像を時間同期させて再生しなければならないという制約が加わる。また、副映像の解像度や再生データレートや長さに制約を加えて半導体メモリに読み込んでから、主映像をディスクから、副映像を半導体メモリから同時に再生するといったことを行う。この場合は、主映像と副映像が時間同期させて再生させる必要はない。

さて、光ディスクは、光ヘッドを使って情報を読み出すが、物理的に異なる位置にある情報を読むためには、光ヘッドを半径方向に移動し、さらにヘッドの半径方向位置に応じてディスクの回転数を制御して回転数が所望数に達するまで待つといった動作が必要である。この操作をジャンプと呼ぶ。ジャンプ中は、データが読み出せなくなる。

一方、映像や音声は、途切れることなく再生する必要があるし、ピクチャーインピクチャーの主映像と副映像も同時に再生する必要があるので、再生データは連続的にデコーダーに供給される必要がある。

さらに、通常、光ディスクからのデータの読出し速度は略一定であるが、映像データは可変レート方式で記録されているため、デコーダが要求する光ディスクからの読出し速度は変動する。このため、光ディスクからデータを間欠的に読み出す必要があるが、光ディスクの回転は瞬間で止められないため、読み出しを再開するときには、再生箇所に光ヘッドを戻すためキックバックというジャンプが必要になり、時間がかかる。

こういった読出し速度の差を吸収するために、光ディスクから読み出した再生データがトラックバッファメモリに一旦蓄積される。トラックバッファメモリのサイズは、光ディスクからの読み出しが中断している間に、デコーダが必要なデータ量から決まる。また、読み出しが中断する前には、トラックバッファメモリにデータを十分蓄えておかなくてはならないが、これは、光ディスクの読み出しレートと、トラックバッファメモリ（？）から出力される映像データレートとの差を利用することで実現される。このため、ジャンプ前に、光ディスクから連続的にデータを読み出す必要がある。したがって、ジャンプ前に光ディスクから読み出すデータの最低サイズが決まる。

インターリーブドユニットのサイズはトラックバッファメモリから連続してデータが出力される、すなわちデータが途切れれることなくデコーダへ供給される条件を満たすように決定される。また、トラックバッファメモリのサイズは再生装置がキックバック動作して、続いてインターリーブドユニットのジャンプを行っても、トラックバッファメモリの出力データが途切れないように決定されている。

上述の技術を使ったＤＶＤ規格（例えば、非特許文献１参照）は、広く普及し、好評を得ている。また近年、高精細（ＨＤ）画像対応の家庭用ディスプレイ及び情報記録媒体が普及し始めている。従来のＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ規格やＶＩＤＥＯ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ規格は、１層のＤＶＤ−ＲＯＭに標準的な長さの標準解像度（ＳＤ）の映画が記録できるが、近年の動画像圧縮技術の進歩によって、約４倍の画素を持つ高精細（ＨＤ）画像を、平均してほぼ２倍のデータ量に圧縮できるようになり、これによって２層のＤＶＤ−ＲＯＭに映画を収めることが可能になってきた。しかし、これは平均して２倍のデータ量になるということであって、部分的には３倍のデータ量となる。従って、トラックバッファメモリからデコーダに供給するデータレートＶｏは従来の３倍となり、ディスクから読出し、トラックバッファメモリに供給するデータレートＶｒも従来の３倍のレートが必要となる。

ところで、ＤＶＤ−ＲＯＭをはじめとする多くの光ディスクは線記録密度が一定であるため、一定のデータレートＶｒで情報を読み出すには、半径によって回転速度を変える必要がある。これはスピンドルモータを制御することによって実現されるが、スピンドルモータのトルクを一定とすると、同一半径で回転速度が変化するのに必要な時間は、データレートＶｒとジャンプ距離にほぼ比例する。実際には、モータの一般的特性として、回転速度が上がるにつれ粘性抵抗、風損が増加するため、回転が速くなるにつれディスク回転速度の加減速に使えるトルクは減少する上、逆起電力によりさらにトルクが減少する。

従来のＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ規格や、Ｖｉｄｅｏ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ規格においては、ジャンプ終了時までにディスク回転速度を追従できたが、前述のようにディスク回転速度を３倍としたいという要求を受け入れると、スピンドルモータのトルクは増やすことが困難なため、ジャンプが終了しても、線速度、すなわち読出し速度を保つのが困難になってくる。とりわけ、携帯用機器においては、電池で動作するため使えるピーク電力に限りがある。ピーク電力を増やすには、電池サイズの増大、すなわち装置の大型化、重量増につながり商品性を損なう。従って、モータのトルクを増加させることは非現実的である。

具体的には、再生時に外周から内周にジャンプした場合には、ディスク回転速度を上げなければならないが、トルク不足で追従できないと、データレートＶｒが想定した基準値より下がり、トラックバッファメモリが空になり画像が途切れる可能性が生じる。

また、現在の高速再生の可能なＤＶＤドライブでは、線速度一定で記録されたディスクを線速度一定（ＣＬＶ方式）ではなく、回転速度一定で回転させる方式（ＣＡＶ方式）を用いている場合もある。この場合は、読出しデータレートＶｒを３倍以上確保するため、仮に内周が３倍になるようにすると、最外周の線速度は約７．３倍の速度となる。この方式が採用できれば前述の問題は無くなる。

しかし、例えば現在のＤＶＤ−ＲＯＭでも規格上保障されている読出し速度は１倍速であり、１倍速での再生を想定してディスクの反り、偏心などの機械特性を定めている。ディスクの反りや偏心があると、対物レンズアクチュエータは、追従するために力を発生する必要があるが、歪や偏心によって発生する加速度は、線速度の２乗に比例するため、例えば８倍速では、１倍速の６４倍の力を発生する必要がでてくる。現実的には、このような大きな力を発生するのは困難である。したがって高速再生が可能なドライブでも、ディスクの反りなどの機械的特性によっては高速再生が困難なため、そのような場合には再生速度を下げている。つまり、ディスクの反りや偏心が規格に対して十分小さい場合には、高速再生ができても、大きい場合は追従するのが不可能になるため、再生速度を下げざるを得ないのである。

高精細（ＨＤ）ビデオを収録できるディスクでは、３倍速で再生ができるようにディスクの反りや偏心の最大値を決めなければならないが、現在のディスクの製造技術や経時変化、コスト等、および光ディスク装置の性能、コストを考慮すると、最内周が３倍速となるＣＡＶ方式での再生ができるように規格を定めるのは非現実的であり、ＣＡＶ方式で再生することによって前述の問題を回避することはできない。

このため、インターリーブ時などの比較的短かい距離のジャンプ時のための対策として、転送レートの低下を防ぐための技術（特許文献２参照）が開発されている。この方式では、ジャンプ前にあらかじめ読み出しデータレートをＶｒより若干上げておき、ジャンプ後にデータレートがＶｒより低下することを防ぐ。ジャンプ終了後、また次のジャンプに備えて、読み出しデータレートをＶｒより若干あげる必要があるが、このためジャンプの時間間隔を制限する必要があり、インターリーブユニットの下限サイズに制約を増やしていた。

しかしながら、この方式は、高精細対応のＶＩＤＥＯ規格や ＶＩＤＥＯ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ規格の任意の２点間のジャンプにおける長距離のジャンプ時には、ジャンプ前後の回転速度の差が大きすぎ、読み出しデータレートＶｒが上がり、ＣＡＶ方式に近づいてしまうため、現実的ではなかった。
特許第２８５７１１９号明細書 特開２００６−４８７３５号公報 ＥＣＭＡ−２６７ １２０ｎｍ ＤＶＤ−Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｄｉｓｋ

このように従来のＨＤ画像対応の光ディスク装置は、ディスク回転速度を上げる必要があり、こうすると、ディスクの任意の２点間のような長距離のジャンプ時に、ディスクから読出しトラックバッファメモリへ書込むデータレートを一定以上に保つことができなくなる恐れがあり、映像が途切れる恐れがある。

そこで本発明では、上記の問題を解決するためになされたものであり、ジャンプ直後の読出しレートが低くても、映像が途切れないシームレス再生を可能とする光ディスク装置を提供するものである。

本発明の第１の態様による光ディスク再生装置は、一定レート以上で読み出されなければならない複数のデータが離散的に記録されている光ディスクを再生する光ディスク再生装置において、前記離散データ間のジャンプ開始後、一定のジャンプ時間Ｔｊが経過する前の時刻Ｔａから前記一定レート以下のレートでデータの読出しを開始し、ジャンプ時間Ｔｊが経過した後の時刻Ｔｍにデータの読出しレートが前記一定レートに達する場合、ＴａからＴｊまでに読出したデータ量が、ＴｊからＴｍまでの間に前記一定レートで読出したデータ量から、ＴｊからＴｍまでの間に前記一定レート以下のレートで読出したデータ量を引いた量と同じか大きいことを特徴とする。

本発明の第２の態様による光ディスク装置は、一定レート以上で読み出されなければならない複数のデータが離散的に記録されている光ディスクからデータを読み出す光ディスク装置において、前記離散データ間のジャンプ開始後、一定のジャンプ時間Ｔｊが経過する前の時刻Ｔａにヘッドがジャンプ先の位置に達し、データの読み出しが可能になり、ジャンプ時間Ｔｊが経過した後の時刻Ｔｍに前記一定レートでデータの読み出しが可能になることを特徴とする。

本発明の第３の態様による光ディスク再生装置は、一定レート以上で読み出されなければならない複数のデータが離散的に記録されている光ディスクからデータを読み出す光ディスク装置を用いて光ディスクを再生する光ディスク再生装置において、ジャンプ開始後、転送レートに関わらずヘッドがジャンプ先の位置に達した時刻Ｔａから読出しを開始することを特徴とする。

以上説明したように本発明によれば、ジャンプ開始後ジャンプ時間が経過する以前にデータの読出しを開始して、データをメモリに蓄えることができるので、ジャンプ時間経過後読み出しレートが所定の一定レートより低くとも、メモリのデータが０になり、映像が途切れシームレス再生が不可能となることを防ぐことができる。

以下、図面を参照して本発明による光ディスク装置及び光ディスクの実施の形態を説明する。

第１の実施の形態
現在、映像、音声、副映像等を符号化して高密度で記録した光学式ディスク（以下、単に光ディスクと略称する）及びその記録・再生装置である光ディスク装置が開発されている。この光ディスクに映画等の情報を記録する場合、同時進行する複数のストーリーを記録したり、同時進行する同一のイベントを複数のアングルから撮影したマルチアングルシーンを記録し、この中から視聴者が自由にシーンを選択可能にしたものが開発されている。

これらの機能を有し、現在実用化しているＤＶＤ規格の光ディスクとその再生装置の概要をまず説明する。

図１はＤＶＤ−ＲＯＭディスクの領域構造を示す。円盤状の情報記憶媒体の内周側から外周側へ向けて順にリードインエリア(Lead-in Area)８００、データエリア(Data Area)８０１、リードアウトエリア(Lead-out Area)８０２が配列されている。ＤＶＤ−ＲＯＭディスクには情報が２０４８バイト毎のまとまりとして記録されており、この記録最小単位をセクターと呼んでいる。各セクター毎に物理セクター番号が設定され、この物理セクター番号は後述するようにＤＶＤ−ＲＯＭディスクの記録面上に記録されている。物理セクター番号開始位置は情報記憶媒体最内周のリードインエリア８００の開始セクターと一致し、外周に行くに従って昇順の連続した物理セクター番号が設定される。データエリア８０１の最初のセクターの物理セクター番号は０３００００ｈ（ｈは１６進数表示を意味している）に設定するようにあらかじめ決められている。

ＤＶＤ−ＲＯＭディスクのリードインエリア８００内のデータ構造を図２に示す。基準信号を表すリファレンスコード(Reference code)８１３、および制御データ(Control data)８１４が配置され、その間には全て００ｈが記録されたブランクデータ８１０、８１１、８１２が存在している。

リファレンスコード８１３には特定のランダムテストパターンが記録されており、その情報を用いて自動イコライザーのパラメーター調整など情報再生装置の調整が可能になっている。制御データ８１４には後述する情報記憶媒体特有のフォーマット情報である物理フォーマット情報、１枚１枚の情報記憶媒体個々の製造番号などの製造に関する情報が記録されているディスク製造情報と、データエリア８０１内に記録されている情報内容（コンテンツ）に関する情報を示すコンテンツプロバイダ情報が記録されている。

リファレンスコード８１３が記録されている先頭セクターの物理セクター番号は０２Ｆ０００ｈ、制御データ８１４が記録されている先頭セクターの物理セクター番号は０２Ｆ２００ｈになっている。

図３に示すように、物理フォーマット情報には、適用されるＤＶＤ規格のタイプ（ＤＶＤ−ＲＯＭ・ＤＶＤ−ＲＡＭ・ＤＶＤ−Ｒ等）およびパートバージョンを示すブックタイプ＆パートバージョン(Book type and Part version)８２３と、ディスクサイズおよび最小読出レートを示すディスクサイズ＆最小読出しレート(Disc size and nimimun read-out rate)８２４と、１層ＲＯＭディスク／１層ＲＡＭディスク／２層ＲＯＭディスク等のディスク構造を示すディスクストラクチャ(Disc structure)８２５と、記録密度を示すレコーディングデンシティ(Recording density)８２６と、データが記録されている位置を示すデータエリアアロケーション(Data Area allocation)８２７と、情報記憶媒体の内周側に情報記憶媒体個々の製造番号などが書き換え不可能な形で記録されたＢＣＡ(Burst Cutting Area)ディスクリプタ(descriptor)８２８と、将来の利用を予測した予約場所を指定したリザーブド(reserved)８２９、８３０が記録されている。

図４は１層構造または２層構造を持つＤＶＤ−ＲＯＭディスクにおける論理セクター番号設定方法を示す。物理セクター番号ＰＳＮ(Physical Sector Number)は情報記憶媒体（ＤＶＤ−ＲＯＭディスクやＤＶＤ−ＲＡＭディスク）の記録面１層毎に独自にセクター番号を設定し、記録面上にその物理セクター番号が記録されているセクター単位のアドレス設定方法である。それに対して論理セクター番号ＬＳＮ(Logical Sector Number)は一層または複数層の記録面を持つ情報記憶媒体に対して全てを１個のボリュームスペースと見なして統合的なアドレスを設定（セクター単位のアドレス設定）する方法に対応している。論理セクター番号はあくまでもシステム的な番号設定方法であり、物理セクター番号と異なり情報記憶媒体の記録面上に直接記録されることはない。

図４の（ａ）は図１に示した領域構造を持つ記録面が１層だけ有するＤＶＤ−ＲＯＭディスクの論理セクタ設定方法を説明する図である。図４の（ａ）においてリードインエリア８００からリードアウトエリア８０２までの間のボリュームスペースにおいて、物理セクタ番号ＰＳＮおよび論理セクタ番号ＬＳＮを１：１で対応させている。

図４の（ｂ）と図４の（ｃ）は図１に示した領域構造を持つ記録面が２層存在するＤＶＤ−ＲＯＭディスクの論理セクタ設定方法を説明する図である。

図４の（ｂ）に示す２層を統合したボリュームスペースにおいては、物理セクタ番号ＰＳＮの小さな方（ボリュームスペースの前半）にレイヤ０のデータエリア８４３を配置し、物理セクタ番号ＰＳＮの大きな方（ボリュームスペースの後半）にレイヤ１のデータエリア８４４を配置する。論理セクター番号ＬＳＮ設定位置としてはレイヤ０のデータエリア８４３内の最終物理セクター番号位置の次にレイヤ１の物理セクター番号０３００００ｈのセクターが連続的に続くように設定する。その結果、前半のレイヤ０の物理セクタ番号ＰＳＮ、及び後半のレイヤ１の物理セクタ番号ＰＳＮを、単一のボリュームスペースの論理セクタ番号ＬＳＮに対応させることとなる。

図４の（ｃ）は他の論理セクタ番号設定方法を説明する図である。ボリュームスペースの前半（＝論理セクター番号の前半）にレイヤ０のデータエリア８４３を配置し、ボリュームスペースの後半（＝論理セクター番号の後半）にレイヤ１のデータエリア８４４を配置する点は図４の（ｂ）の設定方法と一致している。しかし、図４の（ｃ）の設定方法では、レイヤ０とレイヤ１ともに領域構造が図１に示した配置とは異なる。すなわち、レイヤ０では図１のリードアウトエリア８０２位置がミドルエリア(Middle Area)８４８に変更される。レイヤ１では図１の内周側に配置されたリードインエリア８００位置にリードアウトエリア８０２が配置され、図１の外周側に配置されたリードアウトエリア８０２位置にミドルエリア８４８が配置される。さらに、レイヤ１ではデータエリア８０１、リードアウトエリア８０２、ミドルエリア８４４のいかんに関わらず、全て外周側から内周側に向かって昇順の物理セクター番号が設定記録されている。レイヤ０とレイヤ１の論理セクター番号は両者のミドルエリア８４８の所で連続的に接続される。

図３に示した物理フォーマット情報内のデータエリアアロケーション８２７には、レイヤ０におけるデータエリアの最後の物理セクター番号が記録されている。レイヤ１のデータエリアの最外周にある最小の物理セクター番号は、レイヤ０のデータエリアの最外周にある最後の物理セクタ番号をビット反転させた値、つまり１の補数表現となっており、負の値となる。このようになっているので、論理セクター番号を物理セクター番号に変換できる。また、レイヤ０の物理セクタ番号と、レイヤ１の物理セクター番号の絶対値が等しければ、ディスクセンターからの距離がほぼ等しい位置となるという特徴もある。

図４の（ｃ）の配置は、論理セクター番号での距離と、物理的なディスク上でのセクター間隔との比が、図４の（ｂ）に比べて一定になるという特徴がある。例えば、図４の（ｂ）の方式では、レイヤ０の最後のセクターの次のレイヤ１の最初のセクターに、つまり１セクター移動する時でも、ディスク最外周から最内周へ光学ヘッドが移動しなければならないのに対し、図４の（ｃ）の方式では、半径位置の変化は製造誤差程度で済む。この特徴は、映画の再生のように映像が途切れないようにする必要がある情報を記録する場合に、必要な粗アクセス（詳細は後述）が長くなるのを防ぎ、後述するバッファメモリの容量増加などを抑制できる効果がある。

図５は、映画等のビデオデータの記録されたＤＶＤ−ＲＯＭディスクのボリューム空間を示している。ボリューム空間は、ボリューム及びファイル構成ゾーン、ＤＶＤビデオゾーン、ＤＶＤ他のゾーンからなる。ボリューム及びファイル構成ゾーンには、ＵＤＦ(Universal Disk Format Specification Revision 1.02)ブリッジ構成が記述されており、所定規格のコンピュータでもそのデータを読み取れるようになっている。ＤＶＤビデオゾーンは、ビデオマネージャ（ＶＭＧ）、ｎ（１〜９９）個のビデオタイトルセット（ＶＴＳ）を有する。ビデオマネージャ（ＶＭＧ）、ビデオタイトルセット（ＶＴＳ）は、それぞれ複数のファイルで構成されている。ビデオマネージャ（ＶＭＧ）は、ビデオタイトルセット（ＶＴＳ）を制御するための情報である。

図６はビデオマネージャ（ＶＭＧ）とビデオタイトルセット（ＶＴＳ）の構造をさらに詳しく示している。

ビデオマネージャ（ＶＭＧ）は、制御データとしてのビデオマネージャーインフォメーション（ＶＭＧＩ）と、メニュー表示のためのデータとしてのビデオオブジェクトセット（ＶＭＧＭ＿ＶＯＢＳ）を有する。また、ビデオマネージャーインフォメーション（ＶＭＧＩ）と同一内容であるバックアップ用のビデオマネージャーインフォメーション（ＶＭＧＩ）も有する。

ビデオタイトルセット（ＶＴＳ）は、制御データとしてのビデオタイトルセットインフォメーション（ＶＴＳＩ）と、メニュー表示のためのデータとしてのビデオオブジェクトセット（ＶＴＳＭ＿ＶＯＢＳ）と、映像表示のためのビデオオブジェクトセットであるビデオタイトルセットのタイトルのためのビデオオブジェクトセット（ＶＴＳＴＴ＿ＶＯＢＳ）とが含まれる。また、ビデオタイトルセットインフォメーション（ＶＴＳＩ）と同一内容であるバックアップ用のビデオタイトルセットインフォメーション（ＶＴＳＩ）も有する。

さらに、映像表示のためのビデオオブジェクトセットであるタイトル用ビデオオブジェクトセット（ＶＴＳＴＴ＿ＶＯＢＳ）は、複数のセル（Ｃｅｌｌ）で構成されている。各セル（Ｃｅｌｌ）にはセルＩＤ番号が付されている。

図７には、上記のビデオオブジェクトセット（ＶＯＢＳ）とセル（Ｃｅｌｌ）の関係と、さらにセル（Ｃｅｌｌ）の中身を階層的に示している。ＤＶＤの再生処理が行われるときは、映像の区切り（シーンチェンジ、アングルチェンジ、ストーリーチェンジ等）や特殊再生に関しては、セル（Ｃｅｌｌ）単位またはこの下位の層であるビデオオブジェクトユニット（ＶＯＢＵ）単位、さらにはインターリーブドユニット（ＩＬＶＵ）単位で取り扱われるようになっている。

ビデオオブジェクトセット（ＶＯＢＳ）は、まず、複数のビデオオブジェクト（ＶＯＢ＿ＩＤＮ１〜ＶＯＢ＿ＩＤＮｉ）で構成されている。１つのビデオオブジェクト（ＶＯＢ）は、複数のセル（Ｃ＿ＩＤＮ１〜Ｃ＿ＩＤＮｊ）により構成されている。１つのセル（Ｃｅｌｌ）は、複数のビデオオブジェクトユニット（ＶＯＢＵ）、または後述するインターリーブドユニット（ＩＬＶＵ）により構成されている。１つのビデオオブジェクトユニット（ＶＯＢＵ）は、１つのナビゲーションパック（ＮＶ＿ＰＣＫ）、複数のオーディオパック（Ａ＿ＰＣＫ）、複数のビデオパック（Ｖ＿ＰＣＫ）、複数のサブピクチャパック（ＳＰ＿ＰＣＫ）で構成されている。

ナビゲーションパック（ＮＶ＿ＰＣＫ）は、主として所属するビデオオブジェクトユニット（ＶＯＢＵ）内のデータの再生表示制御を行うための制御データ及びビデオオブジェクトユニット（ＶＯＢＵ）のデータサーチを行うための制御データとして用いられる。ビデオパック（Ｖ＿ＰＣＫ）は、主映像情報であり、ＭＰＥＧ−４等の規格で圧縮されている。サブピクチャパック（ＳＰ＿ＰＣＫ）は、主映像に対して補助的な内容を持つ副映像情報である。オーディオパック（Ａ＿ＰＣＫ）は、音声情報である。

図８は、プログラムチェーン（ＰＧＣ）により、上記の複数のセル（Ｃｅｌｌ）がその再生順序を制御される例を示す。

プログラムチェーン（ＰＧＣ）としては、データセルの再生順序として種々設定することができるように、種々のプログラムチェーン（ＰＧＣ＃１、ＰＧＣ＃２、ＰＧＣ＃３、…）が用意されている。したがって、プログラムチェーンを選択することによりセルの再生順序が設定されることになる。

プログラムチェーンインフォメーション（ＰＧＣＩ）により記述されているプログラム＃１〜プログラム＃ｎが実行される例を示している。図示のプログラムは、ビデオオブジェクトセット（ＶＯＢＳ）内の（ＶＯＢ＿ＩＤＮ＃ｓ、Ｃ＿ＩＤＮ＃１）で指定されるセル以降のセルを順番に指定する内容となっている。プログラムチェーンは、光ディスクの管理情報記録部に記録されており、光ディスクのビデオタイトルセットの読み取りに先行して読み取られ、システム制御部のメモリに格納される情報である。管理情報は、ビデオマネージャー及び各ビデオタイトルセットの先頭に配置されている。

図９はビデオオブジェクトユニット（ＶＯＢＵ）と、このユニット内のビデオパックの関係を示す。ビデオオブジェクトユニット（ＶＯＢＵ）内のビデオデータは、１つ以上のグループオブピクチャズ（ＧＯＰ）により構成している。エンコードされたビデオデータは、例えばＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−２に準拠している。ビデオオブジェクトユニット（ＶＯＢＵ）のグループオブピクチャズ（ＧＯＰ）は、Ｉピクチャ、Ｂピクチャで構成され、このデータの連続が分割されビデオパックとなっている。

次に、マルチアングル情報が記録再生される場合のデータユニットについて説明する。被写体に対する視点の違う複数シーンがディスクに記録される場合、シームレス再生を実現するためには、記録トラック上にインターリーブドブロック部が構築される。インターリーブドブロック部は、アングルの異なる複数のビデオオブジェクト（ＶＯＢ）が、それぞれ複数のインターリーブドユニット（ＩＬＶＵ）に分割され、上述したように、シームレス再生が可能なように配列されて記録される。これ以後は、インターリーブされたブロックをインターリーブドユニットと称する。

図１０は、インターリーブドブロック（ＩＬＶＵ）の配列例を示す。この例は、１〜ｍのビデオオブジェクト（ＶＯＢ）がそれぞれｎ個のインターリーブドユニット（ＩＬＶＵ）に分割されて、配列された例を示している。各ビデオオブジェクト（ＶＯＢ）は、それぞれ同じ数のインターリーブドユニット（ＩＬＶＵ）に分割されている。

図１１には、例えば２つのビデオオブジェクト（ＶＯＢ）、つまりアングル１とアングル２のシーンのビデオオブジェクト（ＶＯＢ）がそれぞれ３つのインターリーブドユニット（ＩＬＶＵ１−１〜ＩＬＶＵ３−１）、（ＩＬＶＵ１−２〜ＩＬＶＵ３−２）に分割され、１つのトラック上に配列された記録状態と、例えば、アングル１を再生した場合の再生出力例を示している。この場合はアングル２の情報は取り込まれない。

図１２は前述のＤＶＤ−ＲＯＭディスクを再生できる光ディスク再生装置の構成例を示す。この光ディスク再生装置では、情報記録媒体（光ディスク）２０１上の所定位置から既に記録されている情報の再生を集光スポットを用いて行う。この基本機能を達成する手段として情報記録媒体２０１上のトラック（図示せず）に沿って集光スポットをトレース（追従）させる。図示して無いが、光学ヘッド２０２内には半導体レーザ素子の発光量を検出するための光検出器を内蔵している。半導体レーザ駆動回路２０５ではその光検出器出力（半導体レーザ素子発光量の検出信号）と再生に必要な一定光量との差を取り、その結果に基づき光学ヘッド２０２内の半導体レーザ素子への駆動電流をフィードバックしている。

光ディスク２０１は、回転テーブル２２１上に載置され、スピンドルモータ２０４により回転駆動される。今、再生モードであるとすると、光ディスク２０１に記録された情報は、光学ヘッド２０２によりピックアップされる。光学ヘッド２０２は、送りモータ駆動回路２１６で光学ヘッド移動機構２０３を駆動することによってディスク半径方向に移動できる。

光学ヘッド２０２は基本的には図示して無いが光源である半導体レーザ素子と光検出器と対物レンズから構成されている。

半導体レーザ素子から発光されたレーザ光は対物レンズにより情報記録媒体（光ディスク）２０１上に集光される。情報記録媒体（光ディスク）２０１の光反射膜で反射されたレーザ光は光検出器により光電変換される。

光検出器で得られた検出電流はアンプ２１３により電流−電圧変換されて、検出信号となる。この検出信号はフォーカス・トラックエラー検出回路２１７、あるいは２値化回路２１２で処理される。一般的には、光検出器は複数の光検出領域に分割され、各光検出領域に照射される光量変化を個々に検出している。この個々の検出信号に対してフォーカス・トラックエラー検出回路２１７で加算、減算の演算を行い、フォーカスずれとトラックずれの検出を行う。情報記録媒体（光ディスク）２０１の光反射膜からの反射光量変化を検出して情報記録媒体２０１上の信号を再生する。

半導体レーザ素子から発光されたレーザ光を情報記録媒体２０１上に集光させる対物レンズ（図示せず）は対物レンズアクチュエータ（図示せず）に搭載され、対物レンズアクチュエータ駆動回路２１８の出力電流に応じて、フォーカスずれ補正用に情報記録媒体２０１に対して垂直方向と、トラックずれ補正用に情報記録媒体２０１の半径方向の２軸方向に移動可能な構造になっている。通常、移動は永久磁石とコイルによる電磁駆動方式で行われる。

フォーカスずれ補正あるいはトラックずれ補正を行うため、フォーカス・トラックエラー検出回路２１７の出力信号（検出信号）に応じて光学ヘッド２０２内の対物レンズアクチュエータ（図示せず）に駆動電流を供給する回路が対物レンズアクチュエータ駆動回路２１８である。高い周波数領域まで対物レンズ移動を高速応答させるため、対物レンズアクチュエータの周波数特性に合わせた特性改善用の位相補償回路を内部に有している。

対物レンズアクチュエータ駆動回路２１８では制御部２２０の命令に応じて、フォーカス／トラックずれ補正動作（フォーカス／トラックループ）のＯＮ／ＯＦＦ処理、情報記憶媒体２０１の垂直方向（フォーカス方向）へ対物レンズを低速で移動させる処理、フォーカス／トラックループＯＦＦ時に実行）、キックパルスを用いて情報記憶媒体２０１の半径方向（トラックを横切る方向）に僅かに動かして集光スポットを近隣のトラックへ移動させる処理を行う。

情報記憶媒体２０１の線速度は情報記憶媒体２０１から得られる再生信号によって検出する。すなわち、アンプ２１３出力の検出信号（アナログ信号）は２値化回路２１２でデジタル信号に変換され、この信号からＰＬＬ回路２１１により一定周期信号（基準クロック信号）を発生させる。スピンドルモータ駆動回路２１５では、ドライブ制御部２２０より与えられた目標線速度と一定周期信号（現状での線速度）との差を求め、その結果に応じた駆動電流をスピンドルモータ２０４に与えてスピンドルモータ２０４の回転を制御する。

情報記録媒体２０１上の特定の位置の情報を読み出す場合、通常、粗アクセス処理と密アクセス処理の２段階の処理で行われる。

粗アクセス処理では、まずアクセス先の半径位置を計算で求め、光学ヘッド２０２の現在位置との間の距離を割り出す。光学ヘッド２０２の移動距離に対して最も短時間で到達出来る速度曲線情報が事前に制御用半導体メモリ２１９内に記録されている。制御部２２０はその情報を読み取り、その速度曲線に従って以下の方法で光学ヘッド２０２の移動制御を行う。制御部２２０から対物レンズアクチュエータ駆動回路２１８に対してコマンドを出してトラックループをＯＦＦした後、送りモータ駆動回路２１６を制御して光学ヘッド２０２の移動を開始させる。集光スポットが情報記録媒体２０１上のトラックを横切ると、フォーカス・トラックエラー検出回路２１７内でトラックエラー検出信号が発生する。このトラックエラー検出信号を用いて情報記録媒体２０１に対する集光スポットの相対速度が検出できる。送りモータ駆動回路２１６では、フォーカス・トラックエラー検出回路２１７から得られる集光スポットの相対速度と制御部２２０から逐一送られる目標速度情報との差を逐一演算し、その結果を光学ヘッド駆動機構（送りモータ）２０３への駆動電流にフィードバックしながら光学ヘッド２０２を移動させる。光学ヘッド２０２が目標位置に到達すると、制御部２２０から対物レンズアクチュエータ駆動回路２１８にコマンドを出してトラックループをＯＮさせる。

以上の粗アクセス処理では検出誤差などによって目標のトラックより若干ずれた位置に集光スポットが到達するため、続いて密アクセス処理をおこなう。先ず、集光スポットを情報記録媒体２０１上のトラックに沿ってトレースしながらその部分のアドレス、もしくはトラック番号を再生する。そこでのアドレス、もしくはトラック番号から集光スポットの現在位置を割り出し、到達目標位置からの誤差トラック数を制御部２２０内で計算し、集光スポットの移動に必要なトラック数を対物レンズアクチュエータ駆動回路２１８に通知する。対物レンズアクチュエータ駆動回路２１８内で１組のキックパルスを発生させると、対物レンズは情報記録媒体２０１の半径方向にわずかに動いて、集光スポットが隣のトラックへ移動する。対物レンズアクチュエータ駆動回路２１８内では一時的にトラックループをＯＦＦさせ、制御部２２０からの情報に合わせた回数のキックパルスを発生させた後、再びトラックループをＯＮさせる。密アクセス終了後、制御部２２０は集光スポットがトレースしている位置の情報（アドレス、もしくはトラック番号）を再生し、目標トラックにアクセスしている事を確認する。未だ、ずれていれば、到達するまで密アクセス処理をおこなう。

なお、アクセス先の半径位置と現在の半径位置の差が僅かな場合は、密アクセス処理のみでアクセス処理をおこなう。

図１２に示すように、フォーカス・トラックエラー検出回路２１７から出力されるトラックエラー検出信号は送りモータ駆動回路２１６にも入力されている。上述した“アクセス制御時”には送りモータ駆動回路２１６内ではトラックエラー検出信号を使用しないように制御部２２０により制御されている。アクセスにより集光スポットが目標トラックに到達した事を確認した後、制御部２２０からのコマンドによりモータ駆動回路２１６を経由してトラックエラー検出信号の一部が光学ヘッド駆動機構（送りモータ）２０３への駆動電流として供給される。連続して再生処理を行っている期間中、この制御は継続される。長時間連続して再生もしくは記録／消去処理を行うと、集光スポット位置が徐々に外周方向もしくは内周方向に移動する。トラックエラー検出信号の一部を光学ヘッド移動機構（送りモータ）２０３への駆動電流として供給した場合には、それに合わせて光学ヘッド２０２が徐々に外周方向もしくは内周方向に移動する。このようにして対物レンズアクチュエータのトラックずれ補正範囲を微小範囲に抑えることができる。

情報記録媒体２０１上に記録する信号に対して、情報記録媒体２０１上の欠陥に起因する記録情報エラーの訂正を可能とし、再生信号の直流成分をゼロにして再生処理回路の簡素化を図り、情報記録媒体２０１に対して出来るだけ高密度に情報を記録するなどの要求を満足するため復調回路２１０、エラー訂正回路２０９を持つ。情報記録媒体（光ディスク）２０１の光反射膜からの反射光量変化を検出して情報記録媒体２０１上の信号を再生し、アンプ２１３で増幅する。この信号はアナログ波形をしている。２値化回路２１２ではその信号をコンパレーターを用いて“１”と“０”からなる２値のデジタル信号に変換する。

ここから得られた再生信号からＰＬＬ回路２１１で情報再生時の基準信号を取り出している。ＰＬＬ回路２１１は周波数可変の発振器を内蔵している。その発振器から出力されるパルス信号（基準クロック）と２値化回路２１２の出力信号間の周波数と位相の比較を行い、その結果を発振器出力にフィードバックしている。変調された信号と復調後の信号との間の関係を示す変換テーブルを復調回路２１０内部で持っており、ＰＬＬ回路２１１で得られた基準クロックに合わせて変換テーブルを参照しながら信号を元の信号に戻し、エラー訂正回路２０９に送る。

エラー訂正回路２０９は、半導体メモリを持ち、エラー処理単位のデータが蓄積されるとエラー訂正を行い、トラックバッファメモリ２２１にデータを出力する。

デマルチプレクサ２２４は、トラックバッファメモリ２２１よりデータを読出し、映像情報、字幕及び文字情報、音声情報、制御情報等を分離して導出する。これは、ディスク２０１には、映像情報に対応して字幕及び文字情報（サブピクチャ）、音声情報等が記録されているからである。この場合、字幕及び文字情報や音声情報としては、各種の言語を選択することができ、これはシステム制御部２２３の制御に応じて選択される。システム制御部２２３に対しては、ユーザによる操作入力がリモコン操作部２２２を通して与えられる。

デマルチプレクサ２２４で分離された映像情報は、ビデオデコーダ２２５に入力され、表示装置の方式に対応したデコード処理が施される。例えばＮＴＳＣ、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ、ワイド画面、等に変換処理される。またデマルチプレクサ２２４で分離されたサブピクチャはサブピクチャデコーダ２２６に入力され、字幕や文字映像としてデコードされる。ビデオデコーダ２２５でデコードされたビデオ信号は、加算器２２９に入力され、ここで字幕及び文字映像（＝サブピクチャ）と加算され、この加算出力は出力端子２３０に導出される。デマルチプレクサ２２４で選択され分離された音声情報は、オーディオデコーダ２２７に入力されて復調され、出力端子２３１に導出される。オーディオ処理部としては、オーディオデコーダ２２７の他にオーディオデコーダ２２８を有し、他の言語の音声を再生して出力端子２３２に出力することもできる。

前述したように、通常、データの読出し速度は略一定であるのに対し、映像データは、可変レート方式で記録されているため、デコーダ２２５の要求する読出し速度は変動する。また、マルチシーン方式で記録されている場合は、データはディスク上に連続しては記録されず、間欠して記録されるため、データの読出しは連続ではないが、デコーダ２２５は連続的にデータを必要とする。この差を吸収するために、トラックバッファメモリ２２１に再生データが一旦蓄積されてデコード速度に応じてデマルチプレクサ２２４に供給されるようになっている。通常の連続再生においてトラックバッファメモリ２２１のデータ量が溢れる場合には、システム制御部２２３は、キックバック処理を行う。キックバック処理は、今まで読み取った所定セクタ分のデータを再度読み取ることであり、トラックバッファメモリ２２１でデータ溢れが生じても、データ欠落を補償する機能である。

マルチストーリーを含む光ディスクが再生される場合には、ディスクの管理情報としてマルチストーリーの選択枝が例えばモニタ画面あるいはシステムのサブ表示部にメニューとして表示される。ユーザはそのメニューを見ながらリモコン操作部２２２を介して枝ストーリーの選択を予め行うことができる。選択情報が与えられると、システム制御部２２３は、枝ストーリーの識別情報を把握するので、その識別情報がヘッダに付加されているデータをトラックバッファメモリ２２１から抽出し、デマルチプレクサ２２４に与える。

図１３は図１２に示した再生装置を簡素化して示す図である。上記したようなジャンプ再生が行われる場合には、デコーダ６４、６５、６６に対してデータが途切れないように供給する必要がある。そのために、トラックバッファメモリ２２１が設けられている。Ｖｒはエラー訂正処理部（ＥＣＣ）２０９からトラックバッファメモリ２２１に供給されるデータの転送レートであり、Ｖｏはトラックバッファ２２１からデコーダ６４、６５、６６に供給される全データを合わせた転送レートである。ディスクからのデータの読み取りはエラー訂正ブロック単位で実行される。ＤＶＤ−ＲＯＭの場合、１エラー訂正ブロックは図１４に示すように１６セクタ分に相当する。

図１５は、ワーストケースのインターリーブドブロックが再生されるときのトラックバッファメモリ２２１へのデータ入力の増加及び減少を示している。この時は、記録トラック上のインターリーブドユニットのジャンプと、ジャンプ先のインターリーブドユニットデータの読み取り及び再生処理が実行される。ワーストケースでは、トラックバッファが空の状態でインターリーブドユニットの読み込みを開始し、読み込み終了後、次のインターリーブドユニットにジャンプする。また、インターリーブドユニットの先頭セクタがＥＣＣブロックの最終セクタであり、インターリーブドユニットの最終セクタがＥＣＣブロックの先頭セクタである。すなわち、２ＥＣＣブロックの残りは有効ではない。１つのＥＣＣブロックの読込み時間Ｔｅはｂ／Ｖｒである。ここで、Ｖｒは基準速度での転送レート、ｂは１つのＥＣＣブロックのデータサイズ（例えば２６２，１４４ビット）である。

図１５において、Ｖｒはエラー訂正回路２０９からトラックバッファメモリ２２１に供給されるデータの転送レート（エラー訂正はエラー訂正ブロック毎に実行されるため、実際には間欠動作となる場合があり、正確には間欠時間も含んだ平均転送レートである）、Ｖｏはトラックバッファメモリ２２１からデコーダ２２５、２５６、２５７、２５８に供給される全データを合わせた転送レートである。

Ｔｊはジャンプ時間であり、トラックをシークする時間とそのために付随している必要な時間（レイテンシータイム：latency time）を含む。Ｂｘはジャンプが開始されたとき（時刻ｔ４）にトラックバッファメモリ２２１に残っているデータ量である。

図１５のデータ量を示す直線は、時刻ｔ２から傾斜（Ｖｒ−Ｖｏ）の蓄積率でトラックバッファメモリ２２１にデータが蓄積されていくことを示している。また、直線は、時刻ｔ６でバッファメモリ２２１のデータ量が零になったことを示している。バッファメモリ２２１のデータは、時刻ｔ３から傾斜−Ｖｏの減少率で減少し、時刻ｔ６で零になっている。

この特性から以下が導き出される。トラックバッファメモリ２２１から連続してデータが出力される条件、つまりデータが途切れることなくデコーダ２２５へ供給されるための条件は以下の通りである。

Ｂｘ≧Ｖｏ（Ｔｊ＋３Ｔｅ） （１）
また、インターリーブドユニットのサイズ（ＩＬＶＵ＿ＳＺ）（セクタ数）は以下の通りである。

ＩＬＶＵ＿ＳＺ≧｛（Ｔｊ×Ｖｒ×１０６＋２ｂ）／（２０４８×８）｝×Ｖｏ／（Ｖｒ−Ｖｏ） （２）
次に、トラックバッファメモリ２２１としてどの程度の容量が必要であるかを検討してみる。バッファメモリ２２１の容量は、再生装置がキックバック動作して、続いてインターリーブドユニットのジャンプを行っても、トラックバッファメモリ２２１から出力データが途切れないような容量であることが望ましい。キックバックは、ディスクが一回転する間、ピックアップが読取りを待っているような状態であり、ディスクが一回転した後に、隣のトラックヘ読取り位置をシークすることである。

図１６は、再生装置においてキックバック動作が行われ、続いて最大級のジャンプ動作が行われた場合の、トラックバッファメモリ２２１におけるデータの低減状況を示す。トラックバッファメモリ２２１のサイズをＢｍ、キックバック時間（ディスクの１回転時間相当）をＴｋ、１ＥＣＣブロックの読取り時間（24msec,つまり0.024sec）をＴｅ、ジャンプ時間（トラックシークタイム（ｔｊ）＋レイテンシータイム（Ｔｋ））をＴｊ、インターリーブドブロックでのトラックバッファメモリからデコーダーへの最大読出しレートをＶｏmaxとすると、再生装置においてキックバック動作が行われ、続いて最大級のジャンプ動作が行われた場合に、データの継続を保障するバッファメモリ２２１の容量は以下の条件が必要である。

Ｂｍ≧｛（２Ｔｋ＋ｔｊ＋４Ｔｅ）×Ｖｏmax×１０６｝／（２０４８×８）
（３）
上記のことから、必要とされるトラックバッファメモリサイズは、再生装置のＴｋ、ｔｊ、Ｔｅに依存し、ｔｊはシーク動作の性能に依存することが分かる。また、Ｔｋ、Ｔｅは、ディスクの回転速度に依存することが分かる。

以上は、マルチアングルの実現に使われるインターリーブ方式についてのジャンプ動作の説明であったが、ＤＶＤ Ｖｉｄｅｏ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ方式のジャンプなどの任意の２点間のジャンプ時に、映像をシームレスに再生する場合の原理も同様である。この場合、実際にはインターリーブドブロックＩＬＶＵではないが、ＩＬＶＵが、距離が離れてディスク上に記録され、それを続けて再生するとみなせばよい。ピクチャーインピクチャーで主映像と副映像の両方を同時にディスクから再生する場合は、２つのＶＯＢ、例えばＶＯＢ ＡとＶＯＢ Ｂを同時に再生する必要があるが、実際にはどちらか一方のＶＯＢしかディスクから読み出せないため、１つのＶＯＢを読んでいる間にもう１つのＶＯＢのデータをトラックバッファーメモリーに蓄える必要がある。したがって、先ずＶＯＢ Ａを、次にＶＯＢ Ｂを読みにいって、再びＶＯＢ Ａを読めるようになるまでの間に必要な再生データを、ＶＯＢ Ａを読みながらトラックバッファーに保存した後、ＶＯＢ Ｂを読み出すためにジャンプを行い、ＶＯＢ Ｂを読み出し、再びＶＯＢ Ａの次の読み出し点にジャンプをしてＶＯＢ Ａの読み出しを開始するという動作をおこなう。ＶＯＢ Ｂに関しても、ＶＯＢ Ａと同様の動作をおこなう。なお、インターチーブ方式のようにＶＯＢ ＡとＶＯＢ Ｂを細かく分割して交互に配置している場合は、このジャンプ動作は不要になり、続けてディスクを読んでいけば、自動的に交互に読み出せる。

従来技術の欄でも説明したように、近年、高精細（ＨＤ）画像対応の家庭用ディスプレイが普及を始めており、情報記録媒体も高精細（ＨＤ）画像対応の検討が進められている。従来のＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ規格は、１層のＤＶＤ−ＲＯＭに標準的な長さの標準解像度（ＳＤ）の映画が記録できるが、近年の動画像圧縮技術の進歩によって、約４倍の画素を持つ高精細（ＨＤ）画像を、平均してほぼ２倍のデータ量に圧縮できるようになり、これによって２層のＤＶＤ−ＲＯＭに映画を収めることが可能になってきた。しかし、これは平均して２倍のデータ量になるということであって、部分的には３倍のデータ量となる。従って、バッファメモリからデコーダに供給するデータレートＶｏは従来の３倍となり、ディスクから読出し、バッファメモリに供給するデータレートＶｒも従来の３倍のレートが必要となる。

ところで、ＤＶＤ−ＲＯＭをはじめとする多くの光ディスクは線記録密度が一定であるため、一定のデータレートＶｒで情報を読み出すには、半径によって回転速度を変える必要がある。これはスピンドルモータを制御することによって実現されるが、スピンドルモータのトルクを一定とすると、同一半径での回転速度の変化するのに必要な時間は、データレートＶｒとジャンプ距離にほぼ比例する。実際には、モータの一般的特性として、回転速度が上がるにつれ粘性抵抗、風損が増加するため、回転が速くなるにつれディスク回転速度の加減速に使えるトルクは減少する。

ところで、ＨＤ対応の機器では、従来のＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ規格では定められていなかった任意の位置に記録されたコンテンツのシームレス再生が求められ、この実現のために長距離のジャンプ時においてもシームレス再生ができるようにする必要がある。また、主に、テレビ放送や、ビデオカメラの映像を記録型光ディスクに記録するためのＶｉｄｅｏ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ規格では、記録後の編集操作のため、任意の２点間で一定時間内にジャンプする必要があることも変わりは無い。

従来のＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ規格においては、このような長距離のジャンプでも、ジャンプ終了時までにディスク回転速度を追従できたが、前述のようにディスク回転速度を３倍とすると、スピンドルモータのトルクは増やすことが困難なため、ジャンプが終了しても、線速度、すなわち読出し速度を保つのが困難になってくる。とりわけ、携帯用機器においては、電池で動作するため使えるピーク電力に限りがある。ピーク電力を増やすには、電池サイズの増大、すなわち装置の大型化、重量増につながり商品性を損なう。従って、モータのトルクを増加させることは非現実的である。

具体的には、再生時に外周から内周にジャンプした場合、ディスク回転速度を上げなければならないが、トルク不足で追従できないと、データレートＶｒが想定した基準値より下がり、バッファメモリが空になり、画像が途切れる可能性が生じる。

また、現在の高速再生の可能なＤＶＤ−ＲＯＭドライブでは、線速度一定で記録されたディスクを線速度一定（ＣＬＶ方式）ではなく、回転速度一定で回転させる方式（ＣＡＶ方式）を用いている場合もある。この場合は、読出しデータレートＶｒを３倍以上確保するため、仮に内周が３倍になるようにすると、最外周の線速度は約７．３倍の速度となる。この方式が採用できれば前述の問題は無くなる。

しかし、例えば現在のＤＶＤ−ＲＯＭでも規格上保障されている読出し速度は１倍速であり、１倍速での再生を想定してディスクの反り、偏心などの機械特性を定めている。ディスクの反りや偏心があると、対物レンズアクチュエータは、追従するために力を発生する必要があるが、歪や偏心によって発生する加速度は、線速度の２乗に比例するため、例えば８倍速では、１倍速での６４倍の力を発生する必要がでてくる。現実的には、このような大きな力を発生するのは困難である。したがって高速再生が可能なドライブでも、ディスクの反りなどの機械的特性によっては高速再生は困難なため、そのような場合には再生速度を下げている。つまり、ディスクの反りや偏心が規格に対して十分小さい場合には、高速再生ができても、大きい場合は追従するのが不可能になるため、再生速度を下げざるを得ないのである。

高精細（ＨＤ）ビデオを収録できるディスクでは、３倍速で再生ができるようにディスクの反りや偏心の最大値を決めなければならないが、現在のディスクの製造技術や経時変化、コスト等、および光ディスク装置の性能、コストを考慮すると、最内周が３倍速となるＣＡＶ方式での再生ができるように規格を定めるのは非現実的であり、ＣＡＶ方式で再生することによって前述の問題を回避することはできない。

本実施形態は上記の問題を解決するためになされたものであり、データ読出しレートを一定以上に保つことのできる光ディスク装置を提供するものである。

本実施形態では一定レート以上の高いデータ転送レートを必要とする高精細ビデオを再生するため、従来の３倍程度の線速度でディスク２０１を回転させなければならない。このような高回転では、スピンドルモータ２０４としては、従来広く用いられてきたブラシモータはブラシ寿命の点で問題があり、ブラシレスモータを使うことが好ましい。ブラシレスモータは、モータコイルに流す電流の方向を切り替えるタイミングを生成する必要があるため、一般にホール素子を持ち、これを用いてモータの回転速度に比例した周波数のパルスを出力することが可能であり、このパルス信号より回転速度を検出することが可能である。

本方式では、長距離のジャンプをおこなう場合でも、光ヘッドの移動はディスク回転数の増加の程度とは関係なく、従来同様の速度でおこないつつ、ディスク回転数の変化時間が、光ヘッドの移動時間を超えて、規格で想定した最大のジャンプ時間Ｔｊ以上かかっても、光ディスクからデータの読み出しかたを工夫することによって、シームレス再生を可能とするものである。

図１７は、従来技術で想定しているディスクからのデータの転送レートの図である。ジャンプ開始からジャンプ時間Ｔｊすると、所望のデータレートＶｒでデータが読み出せる（ようにディスクの回転数の変化が完了する）ものとしている。通常、Ｔｊはジャンプ距離によって異なるため、ジャンプ距離によってＴｊの値を変えて、前述のようにジャンプ前に読み出すデータのサイズ（インターリーブドユニットの場合はＩＬＶＵのサイズ）が求められている。このような計算に基づいて、ディスク上にデータが記録される。したがって、実際の再生装置は、ジャンプ時間Ｔｊが経過する前に、データレートは問わない（Ｖｒ以下である）がデータ読み出しが可能な状態となっており、ジャンプ時間Ｔｊ経過後はデータレートが確実に所望のレートＶｒ以上になっている必要がある。ところが、前述のように、ＤＶＤ−ＲＯＭなどを３倍速で再生する場合、ジャンプ時間内にモータの回転数の変化が完了せずに、ジャンプ直後には転送レートがＶｒに到達することが難しい状況である。

図１８は、３倍速再生時に発生しやすい状況を示している。これは外周から内周にジャンプした場合である。太い実線が規格で想定しているデータレートＲｒ（ｔ）を示し（図１７と同じ）、細い実線が光ディスク装置が実際に読み出せるデータレートＡｒ（ｔ）を示すモデルである。ジャンプ時間Ｔｊが十分長い時間をとっている場合、例えば２秒の場合、ジャンプ時間Ｔｊが経過する前の時刻Ｔａにシーク動作が終り、データレートＡｒ（ｔ）がＶｒより低いもののデータが読み出し可能になる。そして、ジャンプ時間Ｔｊ経過後の時刻Ｔｍに、データレートＡｒ（ｔ）がＶｒに達する。時刻Ｔａから時刻Ｔｍの間、データレートＡｒ（ｔ）は、単調に増加していくとみなしてよい。

さて、このような光ディスク装置の特性では、図１８のモデルに従って、時刻Ｔｊからディスクからデータの読み出しを開始すると、以下の式（４）で求められるＳ２分のデータが読み込みできなくなる。Ｓ２は図１８では、データレートＲｒ（ｔ）とＡｒ（ｔ）と時刻Ｔｊを示す線で囲われる領域の面積に相当する。

その結果、次のジャンプに必要なデータがトラックバッファーメモリーに蓄えられなくなり、シームレス再生ができなくなってしまう。

そこで、本方式では、ジャンプ開始後、ジャンプ時間が経過する（データレートが所定のレートに達する）前でも、ヘッドが所望のトラックに移動し光ディスク装置がデータを読み出し可能になり次第、データレートにかかわらず読み出しを開始する。この読出し開始時刻Ｔａがジャンプ時間Ｔｊが経過する前であれば、以下の式で示されるＳ１の量のデータが、ジャンプ時間Ｔｊより前にトラックバッファーメモリーに蓄えられることになる。Ｓ１は、図１８において、データが読み出し可能になる時刻Ｔａを示す線、時刻Ｔｊを示す線、および、データレートＡｒ（ｔ）、Ｒｒ（ｔ）で囲まれる領域の面積に相当する。

なお、この式では０から積分しているが、０から時刻ＴａまではデータレートＡｒ（ｔ）、Ｒｒ（ｔ）とも０なので、時刻Ｔｍから積分しても同じである。

ここで、以下の式の等号が成り立てば、時刻ＴｊからデータレートＲｒ（ｔ）でディスクからデータを読み出した場合と等価であるし、以下の式を満たせば、想定以上の条件であるため、シームレス再生が問題なくおこなえる。

Ｓ１ ≧ Ｓ２ （６）
式（４）から（６）をまとめると次の式でも表現できる。

ジャンプ時間Ｔｊより前に読み出したデータＳ１を蓄えるためのメモリーであるが、ジャンプ中の再生のために蓄えられていたデータがジャンプ期間中にデコーダーに送られているため、ジャンプ時間Ｔｊまではトラックバッファー中に空きが増えていく。この空いた領域にＳ１の分のデータを蓄えればよいため、必要なトラックバッファーメモリー容量は増えないで済む。

したがって、（７）式が成り立つ光ディスク装置において、ジャンプ開始後、光ディスクがデータを読み出せる状態になり次第読み出しを開始してトラックバッファーに転送するように制御すれば、ジャンプ時間Ｔｊ経過した時にデータレートがＶｒ以下であっても、問題なく、シームレス再生が可能になる。

なお、ジャンプとジャンプの間隔であるが、本方式では、ジャンプ時間Ｔｊ経過以前に、Ｔｊ経過後に読み出した場合に不足するデータをあらかじめ読み込んでいるので、次のジャンプが時刻Ｔｍより前に開始されてもかまわないので、ジャンプ間隔についての制約も加わらない。なお、そもそもＴｊを設定している以上、ジャンプ間隔はＴｊ以上であるのは当然である。

本発明の再生方式を用いない場合、ジャンプ時間Ｔｊの値をデータレートがＶｒに達する時刻Ｔｍまで以上の時間に設定しなければならず、（１）ジャンプ前に読み出さなければならないデータサイズが巨大になり、細かい編集が困難になる、（２）ＩＬＶＵのサイズが巨大になり、再生中のアングル切り替え可能タイミングが減り操作性が低下する、（３）巨大なトラックバッファーサイズが必要となり、光ディスク再生装置の製造コストが増大するといった問題が生じる。しかし、本発明の再生方式をもちいれば、これらが全て解消される。

また、光ディスク装置も、いたずらにトルクの大きいディスクモーターを使わずに済むので、装置が小型化でき、消費電力や、製造コストも低くできる。

本方式を用いると、例えば、従来の１倍速でディスクを再生するＤＶＤ Ｖｉｄｅｏ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇの場合、ジャンプ時間Ｔｊが１．５秒であったが、３倍速再生を用いるＨＤ対応のＶｉｄｅｏ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇでは、Ｔｊを２秒と若干増やすだけで、３倍速再生のＤＶＤディスクでシームレス再生が可能になる。３倍速再生になっても、Ｔｍの値が増えるだけで、Ｔａの値は、ＤＶＤ Ｖｉｄｅｏ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇでのジャンプ時間Ｔｊでの値を超えることは無い。なぜなら、Ｔａは、光ヘッドの移動時間が大部分であり、ディスク回転数と無関係とみなせるからである。むしろ、回転速度が上がっている分、回転待ち時間が減る分有利である。したがってジャンプ時間Ｔｊよりも少なくとも０．５秒前に、バッファメモリーに蓄積開始できる。一方、Ｔｍに関しては、最悪で４秒を超える場合も想定される。Ｔａを小さくすれば、Ｔｍが長くてもよく、逆にＴａが長い場合は、Ｔｍを短くする必要がある。このＴａとＴｍのバランスは、光ディスク装置毎に任意に設定でき、状況に応じて設計を変える自由度がある。本方式を用いないと、ＴｍをＴｊ以下にしなければならず、これは実現が非常に困難である。

本方式を実現するには、光ディスクの再生プログラムは、光ディスク再生装置にジャンプを指示したあと、光ディスク再生装置がデータ読み出し可能になった時点から、データをトラックバッファーに読み込むように作る必要がある。また、光ディスク装置は、（７）式を満たす性能を持つよう作られている必要がある。この２つの条件以外は、あらたな条件は発生しない。

図１９は、モーターのトルクが不十分で、ジャンプ終了時に回転数が所望回転数まで増加し切れずに所望の転送レートを確保できないため、本方式を利用した光ディスク再生装置において、ディスクの任意の２点間のジャンプやピクチャーインピクチャー等における長距離ジャンプ時の動作を示す例である。図１９は本発明の光ディスク再生装置におけるデータ転送レートとトラックバッファーに蓄積されるデータ量の一例を、本発明の光ディスク再生装置の場合（実線）と、従来の方式で動作する光ディスク再生装置の場合（破線）で示している図である。なお、長距離ジャンプ時には、ジャンプ時間Ｔｊは通常２秒以上が設定される。また、３倍速再生では、１ＥＣＣブロックの読取り（上記では読取り時間でした）時間Ｔｅは８ｍｓｅｃ程度となり、長距離ジャンプ時はＴｊに対して非常に短くなるので、この図ではＴｅを無視している。

横軸は、ジャンプ開始後の経過時間を示し、一番左がジャンプ開始時である。縦軸は、トラックバッファーメモリに保存されているデータ量、あるいはデータ転送レートである。

仮に、モーターのトルクが十分で、従来のモデルに従って動作する場合、ジャンプ時間Ｔｊからディスクからトラックバッファーメモリへのデータ転送を開始するので、Ｔｊまでトラックバッファーメモリのデータはデコーダーに送られていくため破線で示すように、減少を続け、Ｔｊから単調に増えていく。ここで、仮に、Ｔｊ時に読込データレートがＶｒ以下にもかかわらず、Ｔｊからデータ読込を開始したとする。Ｔｊ時の読込データレートがＶｏ以下の場合、Ｔｊ時には、トラックバッファーメモリ中のデータが無いため、直ちに再生が途切れ、シームレス再生ができない。Ｔｊ時の読込データレートがＶｏ以上、Ｖｒ以下であった場合、このジャンプ時にデータは不足せず、シームレス再生ができるが、トラックバッファーメモリ中に蓄えられるデータ量が、想定より少なくなるため、次のジャンプ時にデータが不足して、シームレス再生に失敗する可能性がある。

本実施例では、モータトルクが不足して、Ｔｊ時にデータレートがＶｒ以下であるため、Ｔｊより前のＴａ時からディスク読込を開始してトラックバッファーメモリにデータを送る。トラックバッファーメモリ中のデータは、ジャンプ開始直後から減少するが、この例ではＴａ時からディスク読込みを開始するので、減少の割合が減る。したがって、Ｔｊ時には、従来モデルに比べて、トラックバッファーメモリ中に保存されているデータ量が増えるので、Ｔｊ時にシームレス再生に失敗することはない。

Ｔｊ時にトラックバッファーメモリに蓄えられたデータ量の従来モデルに対する増加分がＳ１になる。トラックバッファーメモリ中のデータの減少割合は、読込データレートの上昇とともに減少し、トラックバッファーメモリからデコーダーに送られるデータ転送レートＶｏを超えると、増加が始まる。ディスクからの読み込みデータレートがＶｒに達した時点Ｔｍから、トラックバッファーメモリー中のデータの増加割合は、従来モデルにおける増加割合と等しくなる。したがってグラフ中では線が平行になる。Ｔｍ時点での、トラックバッファーメモリ中のデータ量の従来モデルに対する増加分が、Ｓ１−Ｓ２になる。

この例では、Ｓ１がＳ２より大きいため、Ｔｍ時点で、トラックバッファーメモリ中のデータ量は従来モデルに比べて大きい。仮にＳ１とＳ２が等しいとすると、Ｔｍ時点で、トラックバッファーメモリ中のデータ量は、従来モデルと等しくなる。したがって、次のジャンプ時にデコーダーに送るデータが不足することなくシームレス再生が可能になる。

以上のように本方式によれば、光ディスクのデータの配置決定方式を変更することなく

を満たすようにＴａとＴｍを設定すると言う簡単な条件を再生時に加えることによって、ジャンプ直後のデータ転送レートを所定に保つのが困難な光ディスクを使って、シームレス再生が可能になる。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

本発明のＤＶＤ−ＲＯＭディスク上の領域構造を示した説明図。 図１のＤＶＤ−ＲＯＭディスクのリードインエリア内のデータ構造を示した説明図。 図２の物理フォーマット情報の詳細な情報内容説明図。 ＤＶＤ−ＲＯＭ（１層、２層ディスク）の論理セクター番号設定方法を示す説明図。 光ディスクのボリューム空間を示す説明図。 ビデオマネージャ（ＶＭＧ）とビデオタイトルセット（ＶＴＳ）の構造をさらに詳しく示す説明図。 ビデオオブジェクトセット（ＶＯＢＳ）とセル（Ｃｅｌｌ）の関係と、さらにセル（Ｃｅｌｌ）の中身を階層的に示す説明図。 プログラムチェーン（ＰＧＣ）によりセル（Ｃｅｌｌｓ）の再生順序を制御する例を示す説明図。 ビデオオブジェクトユニット（ＶＯＢＵ）と、このユニット内のビデオパックの関係を示す説明図。 インターリーブドブロックを配列した例を示す説明図。 アングル１とアングル２のシーンのビデオオブジェクトがそれぞれ３つのインターリーブドユニット（ＩＬＶＵ１−１〜ＩＬＶＵ３−１）、（ＩＬＶＵ１−２〜ＩＬＶＵ３−２）に分割され、１つのトラック上に配列された記録状態と、アングル１を再生した場合の再生出力の例を示す説明図。 本発明の第１実施形態の光ディスク再生装置の構成図。 図１２に示した光ディスク再生装置を簡素化して示す説明図。 データエリアへ記録される情報の記録単位を示す説明図。 インターリーブドブロックが再生されるときのトラックバッファメモリへのデータ入力の増加及び減少が最悪の場合を示す説明図。 再生装置においてキックバック動作が行われ、続いて最大級のジャンプ動作が行われた場合の時間と、トラックバッファメモリにおけるデータの低減状況を示す説明図。 従来の、光ディスク規格が想定している光ディスクからのデータ読み出しレートを示す図。 本発明の、光ディスク再生装置での光ディスクからのデータ読み出しレート、およびトラックバッファー転送データ量不足を防ぐ原理を示す図。 本発明の、光ディスク再生装置におけるデータ転送レートとトラックバッファー中のデータ量の例を示す図。

符号の説明

２０１…情報記憶媒体、２０２…光学ヘッド、２０３…光学ヘッド移動機構、２０４…スピンドルモータ、２０５…半導体レーザ駆動回路、２０９…エラー訂正回路、２１０…復調回路、２１１…ＰＬＬ回路、２１２…２値化回路、２１３…アンプ、２１５…スピンドルモータ駆動回路、２１６…送りモータ駆動回路、２１７…フォーカス・トラックエラー検出回路、２１８…対物レンズアクチュエータ駆動回路、２１９…制御用メモリ、２２０…ドライブ駆動回路、２２１…トラックバッファメモリ、２２２…リモコン操作部、２２３…システム制御部、２２４…デマルチプレクサ、２２５…ビデオデコーダ、２２６…サブピクチャデコーダ、２２７，２２８…オーディオデコーダ、２２９…加算器、２３０，２３１，２３２…出力端子。

Claims (7)

1. 一定レート以上で読み出されなければならない複数のデータが離散的に記録されている光ディスクを再生する光ディスク再生装置において、
   前記離散データ間のジャンプ開始後、一定のジャンプ時間Ｔｊが経過する前の時刻Ｔａから前記一定レート以下のレートでデータの読出しを開始し、ジャンプ時間Ｔｊが経過した後の時刻Ｔｍにデータの読出しレートが前記一定レートに達する場合、ＴａからＴｊまでに読出したデータ量が、ＴｊからＴｍまでの間に前記一定レートで読出したデータ量から、ＴｊからＴｍまでの間に前記一定レート以下のレートで読出したデータ量を引いた量と同じか大きいことを特徴とする光ディスク再生装置。
2. 前記時刻Ｔａはヘッドがジャンプ先の位置に達する時刻より後である請求項１記載の光ディスク再生装置。
3. 一定レート以上で読み出されなければならない複数のデータが離散的に記録されている光ディスクからデータを読み出す光ディスク装置において、
   前記離散データ間のジャンプ開始後、一定のジャンプ時間Ｔｊが経過する前の時刻Ｔａにヘッドがジャンプ先の位置に達し、データの読み出しが可能になり、ジャンプ時間Ｔｊが経過した後の時刻Ｔｍに前記一定レートでデータの読み出しが可能になることを特徴とする光ディスク装置。
4. 請求項３の光ディスク装置において、ＴａからＴｊまでに読出したデータ量が、ＴｊからＴｍまでの間に前記一定レートで読出したデータ量から、ＴｊからＴｍまでの間に前記一定レート以下のレートで読出したデータ量を引いた量と同じか大きいことを特徴とする光ディスク装置。
5. 一定レート以上で読み出されなければならない複数のデータが離散的に記録されている光ディスクからデータを読み出す光ディスク装置を用いて光ディスクを再生する光ディスク再生装置において、
   ジャンプ開始後、転送レートに関わらずヘッドがジャンプ先の位置に達した時刻Ｔａから読出しを開始することを特徴とする光ディスク再生装置。
6. 請求項５の光ディスク再生装置において、前記光ディスク装置は一定時間Ｔｊより後の時刻Ｔｍに前記一定レートでデータの読み出しが可能になることを特徴とした光ディスク再生装置。
7. 請求項６の光ディスク再生装置において、ＴａからＴｊまでに読出したデータ量が、ＴｊからＴｍまでの間に前記一定レートで読出したデータ量から、ＴｊからＴｍまでの間に前記一定レート以下のレートで読出したデータ量を引いた量と同じか大きいことを特徴とする光ディスク再生装置。

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