JP2009268113A - 記録媒体、再生装置、記録方法、再生方法、集積回路、プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】再生装置の対象となるAVClipは、ビデオストリームと、グラフィクスストリームとを多重してなり、グラフィクスストリームは、複数のディスプレイセットを含む。前記複数のディスプレイセットのうち先頭のタイプは、エポックスタートのディスプレイセットであり、アクィジッションポイントのディスプレイセット、ノーマルケースのディスプレイセットは、前記エポックスタートのディスプレイセットより後ろに存在し、表示効果を実現する。
【選択図】図5
Description
本発明の目的は、グラフィックスプレーンに書き込むべきデータ量が多大であっても、ピクチャの表示と同期したグラフィクスのアップデートを実現することができる再生装置を提供することである。
またウィンドゥ情報によりウィンドゥの位置や大きさを規定できるので、ピクチャ上の余白にあたる位置に、ウィンドゥが現れるようオーサリング時に調整しておくことができる。ピクチャ内の絵柄の邪魔にならないように、グラフィクスを表示させることができるので、ピクチャの絵柄に時間的な変動があっても、グラフィクスの見易すさを維持することができる。これにより映画作品の品質を高めることができる。
このように再生装置構成のためのミニマムスタンダードを提供することができるので、かかる転送レートというミニマムスタンダードさえ満たせば、その他の実装は、開発者が自由に定めることができるので、再生装置の開発にあたっての自由度が高まる。
以降、本発明に係る記録媒体の実施形態について説明する。先ず始めに、本発明に係る記録媒体の実施行為のうち、使用行為についての形態を説明する。図1は、本発明に係る記録媒体の、使用行為についての形態を示す図である。図1において、本発明に係る記録媒体は、BD-ROM100である。このBD-ROM100は、再生装置200、テレビ300、リモコン400により形成されるホームシアターシステムに、映画作品を供給するという用途に供される。
続いて本発明に係る記録媒体の実施行為のうち、生産行為についての形態について説明する。本発明に係る記録媒体は、BD-ROMの応用層に対する改良により実施することができる。図2は、BD-ROMの構成を示す図である。
本図の第4段目にBD-ROMを示し、第3段目にBD-ROM上のトラックを示す。本図のトラックは、BD-ROMの内周から外周にかけて螺旋状に形成されているトラックを、横方向に引き伸ばして描画している。このトラックは、リードイン領域と、ボリューム領域と、リードアウト領域とからなる。本図のボリューム領域は、物理層、ファイルシステム層、応用層というレイヤモデルをもつ。ディレクトリ構造を用いてBD-ROMの応用層フォーマット(アプリケーションフォーマット)を表現すると、図中の第1段目のようになる。本図に示すようにBD-ROMには、ROOTディレクトリの下にBDMVディレクトリがあり、BDMVディレクトリの配下には、AVClipを格納したファイル(XXX.M2TS)、AVClipの管理情報を格納したファイル(XXX.CLPI),AVClipにおける論理的な再生経路(PL)を定義したファイル(YYY.MPLS)が存在する。本図に示すようなアプリケーションフォーマットを作成することにより、本発明に係る記録媒体は生産される。尚、XXX.M2TS、XXX.CLPI,YYY.MPLSといったファイルが、それぞれ複数存在する場合は、BDMVディレクトリの配下に、STREAMディレクトリ、CLIPINFディレクトリ、PLAYLISTディレクトリという3つのディレクトリを設け、STREAMディレクトリにXXX.M2TSと同じ種別のファイルを、CLIPINFディレクトリにXXX.CLPIと同じ種別のファイルを、PLAYLISTディレクトリにYYY.MPLSと同じ種別のファイルを格納することが望ましい。
AVClip(XXX.M2TS)は、MPEG-TS(Transport Stream)形式のデジタルストリームであり、ビデオストリーム、1つ以上のオーディオストリーム、プレゼンテーショングラフィクスストリームを多重化することで得られる。ビデオストリームは映画の動画部分を、オーディオストリームは映画の音声部分を、プレゼンテーショングラフィクスストリームは、映画の字幕をそれぞれ示している。図3は、AVClipがどのように構成されているかを模式的に示す図である。
続いてプレゼンテーショングラフィクスストリームについて説明する。図4(a)は、プレゼンテーショングラフィクスストリームの構成を示す図である。第1段目は、AVClipを構成するTSパケット列を示す。第2段目は、グラフィクスストリームを構成するPESパケット列を示す。第2段目におけるPESパケット列は、第1段目におけるTSパケットのうち、所定のPIDをもつTSパケットからペイロードを取り出して、連結することにより構成される。
第2段目のDisplay Set(DSと略す)とは、グラフィクスストリームを構成する複数機能セグメントのうち、一画面分のグラフィクスを構成するものの集合をいう。図中の破線は、第3段目の機能セグメントが、どのDSに帰属しているかという帰属関係を示す。PCS-WDS-PDS-ODS-ENDという一連の機能セグメントが、1つのDSを構成していることがわかる。再生装置は、このDSを構成する複数機能セグメントをBD-ROMから読み出せば、一画面分のグラフィクスを構成することができる。
『Acquisition Point』は、"表示リフレッシュ"という表示効果をもたらすDisplay Setであり、先行するEpoch Startと全く同じDisplay Setをいう。Acquisition PointたるDSは、Epochの開始時点ではないが、次の画面合成に必要な全ての機能セグメントを含んでいるので、Acquisition PointたるDSから頭出しを行えば、グラフィックス表示を確実に実現することができる。つまりAcquisition PointたるDSは、Epochの途中からの画面構成を可能するという役割をもつ。
『Object_Definition_Segment』は、グラフィクスオブジェクトを定義する機能セグメントである。このグラフィクスオブジェクトについて以下説明する。BD-ROMに記録されているAVClipは、ハイビジョン並みの高画質をセールスポイントにしているため、グラフィクスオブジェクトの解像度も、1920×1080画素という高精細な大きさに設定されている。1920×1080という解像度があるので、BD-ROMでは、劇場上映用の字幕の字体、つまり、手書きの味わい深い字体の字幕表示を鮮やかに再現できる。画素の色にあたっては、一画素当たりのインデックス値(赤色差成分(Cr値),青色差成分(Cb値),輝度成分Y値,透明度(T値))のビット長が8ビットになっており、これによりフルカラーの16,777,216色から任意の256色を選んで画素の色として設定することができる。グラフィクスオブジェクトによる字幕は、透明色の背景に、文字列を配置することで描画される。
『window_definition_segment』は、グラフィックスプレーンの矩形領域を定義するための機能セグメントである。Epochでは、クリア及び再描画が、グラフィックスプレーンにおけるある矩形領域内で行われている場合のみ、メモリ管理に連続性が生ずることは既に述べている。このグラフィックスプレーンにおける矩形領域は"window"と呼ばれ、このWDSで定義される。図8(a)は、WDSのデータ構造を示す図である。本図に示すようにWDSは、グラフィックスプレーンにおいてウィンドゥを一意に識別する『window_id』と、グラフィックスプレーンにおける左上画素の水平位置を示す『window_horizontal_position』と、グラフィックスプレーンにおける左上画素の垂直位置を示す『window_vertical_position』と、グラフィックスプレーンにおけるウィンドゥの横幅を示す『window_width』と、グラフィックスプレーンにおける縦幅を示す『window_height』とを用いて表現される。
window_horizontal_positionは、グラフィックスプレーンにおける左上画素の水平アドレスであるので、0〜video_width-1の値をとり、window_vertical_positionは、グラフィックスプレーンにおける左上画素の垂直アドレスであるので0〜video_height-1の値をとる。
WDSのwindow_horizontal_position、window_vertical_position、window_width、window_heightにより、グラフィックプレーンの何処にウィンドゥを配置するか、ウィンドゥの大きさをどれだけにするかをEpoch毎に規定することができる。そのため、あるEpochに属するピクチャが表示されている期間において、ピクチャ内の絵柄の邪魔にならないように、ピクチャ上の余白にあたる位置に、ウィンドゥが現れるようオーサリング時に調整しておくことができる。これによりグラフィクスによる字幕表示を見易くすることができる。WDSはEpoch毎に定義可能なので、ピクチャの絵柄に時間的な変動があっても、その変動に応じて、グラフィクスを見易く表示することができる。そのため、結果として、字幕を映像本体に組み込むのと同じレベルにまで映画作品の品質を高めることができる。
PCSは、対話的な画面を構成する機能セグメントである。PCSは、図8(b)に示すデータ構造で構成される。本図に示すようにPCSは、『segment_type』と、『segment_length』と、『composition_number』と、『composition_state』と、『pallet_update_flag』と、『pallet_id』と、『window情報(1)〜(m)』とから構成される。
『composition_state』は、本PCSから始まるDisplay Setが、Normal Caseであるか、ACquisition Pointであるか、Epoch Startであるかを示す。
『pallet_id』は、PalletOnly Displey Updateに用いられるべきパレットを示す。
『window_id』は、本PCSにおいて、グラフィクスオブジェクトに割り当てられるべきウィンドゥを示す。1つのウィンドゥには最大2つのグラフィクスオブジェクトが割り当てられる。
『object_vertical_position』は、グラフィックスプレーンにおける左上画素の垂直位置を示す。
『cropping_rectangle情報(1)(2)・・・・・(n)』は、『object_cropped_flag』が1に設定されている場合に有効となる情報要素である。破線wd2は、任意のcropping_rectangle情報(i)の内部構成をクローズアップしている。この破線に示すようにcropping_rectangle情報(i)は、『object_cropping_horizontal_position』、『object_cropping_vertical_address』、『object_cropping_width』、『object_cropping_height』からなる。
『object_cropping_vertical_address』は、グラフィックスプレーンにおけるクロップ矩形の左上画素の垂直位置を示す。
『object_cropping_height』は、グラフィックスプレーンにおけるクロップ矩形の縦幅を示す。
以上がPCSのデータ構造である。続いてPCSの具体的な記述について説明する。この具体例は、図6に示した字幕の表示、つまり動画の再生進行に伴い、三回のグラフィックスプレーンへの書き込みで『ほんとは』『ウソだった』『あなたが』というように徐々に表示させるというものである。図9は、かかる字幕表示を実現するための記述例である。本図におけるEpochは、DS1(Epoch Start)、DS2(Normal Case)、DS3(Normal Case)を有する。DS1は、字幕の表示枠となるwindowを定義するWDS、台詞『ほんとは ウソだった あなたが』を表すODS、1つ目のPCSを備える。DS2(Normal Case)は、2つ目のPCSを有する。DS3(Normal Case)は3つ目のPCSを有する。
図10において、WDSのwindow_horizontal_position、window_vertical_positionは、グラフィックスプレーンにおけるウィンドゥの左上座標LP1を、window_width,window_heightは、ウィンドゥの表示枠の横幅、縦幅を示す。
先ず初めにCut-In/Outの記述作法について説明する。図13は、時間軸に沿った連続写真的な表記で、Cut-In/Outを実行する際のDisplay Setの記述例を示す図である。
本図におけるwindow(x,y,u.v)におけるx,yは、window_vertical_position、window_horizontal_positionの値であり、u,vは、window_width、window_heightの値を示す。また本図のCropping Rectangle(a,b,c,d)におけるa,bは、object_cropping_vertical_position、object_cropping_horizontal_positionの値であり、c,dはobject_cropping_width、object_cropping_heightの値である。本図の再生時間軸の時点t11,t12,t13には、DS11,DS12,DS13が存在している。
以上のDisplay Setにより、t11では字幕「Credit:」は非表示になっているが、t12で表示され、t13で再び非表示になる。これによりCut-In/Cut-Outという表示効果が実現される。
時点t23に存在しているDS23は、Composition_StateがNormal CaseであるPCS#3と,PDS#2と,ENDとを含む。このPDS#2は、PDS#0と同じ色彩の赤色差、青色差を示しておりながら、低い輝度値をもっているものとする。
これら一連のDisplay Setは、1つ前のDisplay Setと異なるPDSを指定しているため、Epoch内の複数PCSにおいて表示されるグラフィクスオブジェクトは、徐々に輝度値が高められたり、弱められることになる。これによりFade-In/Outという表示効果の実現が可能になる。
AVClip再生時間軸の時点t31に存在するDS31は、Composition_StateがEpoch Startに設定され、Object_Cropped_Flagが0(No Cropping Rectangle Visible)に設定されたPCS#0、グラフィックスプレーンの(100,100)の位置に、横700×縦500のwindowを宣言するWDS#0、PDS#0、字幕「Credit: Company」を表すODS#0、ENDを有する。
本図の時点t51に存在するDS51は、Composition_StateがEpoch Startに設定され、Object_Cropped_Flagが0(No Cropping Rectangle Visible)に設定されたPCS#0、グラフィックスプレーンの(100,100)の位置に、横700×縦500のwindowを宣言するWDS#0、PDS#0、字幕「Fin」を表すODS#0、ENDを有する。
このようにPCSの記述次第でCut-In/Out,Fade-In/Out,Wipe-In/Out,Scrollというような多様な表示効果を実現することができるので、字幕描画に様々な工夫を凝らすことができる。
ウィンドゥサイズ×フレームレート≒Rc/2
を満たす必要がある。このフレームレートが29.97であるなら、
Rcは、ウィンドゥサイズ×2×29.97になる。
この総容量の1/4をウィンドゥサイズとすると、500kバイト(=2Mバイト/4)になる。これを上述した式に代入してRcを導けば、Rcは256Mbps(500Kバイト×2×29.97)と算出することができる。
仮に、ウィンドゥクリア及び再描画のレートがビデオフレームのフレームレートの1/2,1/4でよいなら、Rcがたとえ同じであってもウィンドゥサイズを2倍,4倍にすることができる。以上がwindowの大きさについての説明である。続いて、windowの位置、範囲について説明する。上述したように、Epochにおいてウィンドゥの位置、範囲は一貫している。
ウィンドゥには、グラフィクスオブジェクトの個数が制限されている。この個数制限は、デコードされたグラフィクスオブジェクトの転送にあたってのオーバーヘッドを低減する目的で設けられている。ここでのオーバーヘッドは、グラフィクスオブジェクトのエッジ部分のアドレスを設定する際に発生する。そうすれば、エッジの部分が多く存在する程、オーバーヘッドの発生回数が多くなる。
ウィンドゥにおけるグラフィクスオブジェクトの数に制限がないと、グラフィクス転送にあたって発生するオーバーヘッド数が未知数になり、転送負荷の増減が激しくなる。一方、ウィンドゥにおけるグラフィクスの個数が2つまでであると、最悪4つのオーバーヘッドが発生すると見込んで転送レートを設定すればよいので、ミニマムスタンダードたる転送レートを数値化し易くなる。
DTSは、ODSのデコードを開始すべき時間を90KHzの時間精度で示しており、PTSはデコード終了時刻を示す。
ODSのデコードは、瞬時には完了せず、時間的な長さをもっている。このデコード期間の開始点・終了点を明らかにしたいとの要望から、ODSについてのDTS、PTSはデコード開始時刻、デコード終了時刻を示している。
DSnに属する任意のODSjのデコード開始時刻は、90KHzの時間精度でDTS(DSn[ODS])に示されるので、これにデコードを要する最長時間を加えた時刻が、Display SetのODSjのデコード終了時刻になる。
この最長時間を90KHzの時間精度に変換し、ODSjのDTSに加算することにより、PTSで示されるべきデコード終了時刻(90KHz)は算出される。
DSnに属するODSjのPTSを、数式で表すと、以下の式のようになる。
PTS(DS[ODSj])=DTS(DSn[ODSj])+90,000×(SIZE(DSn[ODSj])//Rd)
そして互いに隣接する2つのODS(ODSj,ODSj+1)との間では、以下の関係を満たす必要がある。
PTS(DSn[ODSj])≦DTS(DSn[ODSj+1])
続いてPCSのDTS、PTSの設定について説明する。
PCSは、DSnにおける最初のODS(ODS1)のデコード開始時点(DTS(DSn[ODS1]))以前、及び、DSnにおける最初のPDS(PDS1)が有効になる時点(PTS(DSn[PDS1]))以前に、再生装置上のバッファにロードされねばならない。よって以下の式の関係を満たす値に、設定されねばならない。
DTS(DSn[PCS])≦PTS(DSn[PDS1])
そしてDSnにおけるPCSのPTSは、以下の数式から算出される。
PTS(DSn[PCS])≧DTS(DSn[PCS])+decodeduration(DSn)
ここでdecodeduration(DSn)は、PCSのアップデートに用いられる全グラフィクスオブジェクトのデコード時間である。このデコード時間は、固定値ではない。しかし各再生装置の状態や再生装置の実装により変動するものでもない。本DSn.PCSnの画面合成に用いられるオブジェクトをDSn.PCSn.OBJ[j]とした場合、decodeduration(DSn)は、ウィンドゥクリアに要する時間(i)、DSn.PCSn.OBJのデコード期間(ii)、DSn.PCSn.OBJの書き込みに要する時間(iii)により変動を受ける値になる。Rd,Rcさえ予め定められていれば、どのような実装の再生装置であっても、同じ値になる。そのためオーサリング時にあたっては、これらの期間の長さを算出して、この値からPTSを計算している。
図20のステップS2は、DSnのPCSにおけるcomposition_stateがEpoch Startかどうかにより、処理を切り換えるif文である。もしcomposition_stateがEpoch Startであるなら(図18のDSn.PCS.composition_state==EPOCH_START、ステップS2=Yes)、グラフィックスプレーンのクリアに要する時間をinitialize_durationに設定する(ステップS3)。
このWAIT関数においてcurrent_durationとは、呼出元のdecode_durationが設定される。object_define_ready_timeは、Display Setのグラフィクスオブジェクト[i]のPTSが設定される変数である。
current_timeとは、DSnのPCSのDTSに、current_durationを足した値が設定される変数である。このcurrent_timeよりobject_define_ready_timeが大きい場合(ステップS7がYes、if(current_time < object_define_ready_time))、戻り値たるwait_durationは、object_define_ready_timeとcurrent_timeとの差分が設定されることになる(ステップS8、wait_duration += object_define_ready_time - current_time)。以上がWait関数である。ステップS6においてdecode_durationには、このwait関数の戻り値と、window再描画に必要な時間を足し合わせた時間(90,000*(SIZE(DSn.WDS.WIN[0]))//256,000,000)が設定されることになる。
図21(a)は、1つのwindowに1つのODSが存在するケースを想定した図である。図21(b)(c)は、図18で引用した各数値の時間的な前後関係を示すタイミングチャートである。本チャートには3つの段があり、これらの段のうち、"グラフィックスプレーンアクセス"の段、"ODSデコード"の段は、再生時にパラレルになされる2つの処理を示す。上述したアルゴリズムは、これらの2つの処理のパラレル実行を想定している。
一方、デコード期間(2)は、ODSのDTSからPTSまでに示される期間を意味する。 これらクリア期間(1)〜書き込み期間(3)は、クリアすべき範囲、デコードすべきODSのサイズ、グラフィックスプレーンに書き込むべきグラフィクスオブジェクトのサイズにより変化し得る。本図では、説明の簡略化のため、ODSのデコード期間(2)の始点は、クリア期間(1)の始点と同一であると仮定している。
図21(c)は、クリア期間(1)が長くなるケースであり、Decode_Durationはクリア期間(1)+書き込み期間(3)の期間がDecode_Durationになる。
図22(a)〜(c)は、1つのwindowに2つのODSが存在するケースを想定した図である。本図(b)(c)におけるデコード期間(2)は、2つのグラフィクスのデコードに要する期間の総和を意味する。グラフィクス書込期間(3)も、2つのグラフィクスをグラフィックプレーンに書き込む期間の総和を意味する。
クリア期間(1)が長い場合は、図22(c)に示すように、Decode_Durationはクリア期間(1)+書き込み期間(3)となる。
グラフィックスプレーンのサイズは、プレーヤモデルから予め判明しており、またwindowのサイズ、ODSのサイズ、個数もオーサリングの段階で判明しているので、これらからDecode_Durationがクリア期間(1)+書き込み期間(3)、デコード期間(2)+書き込み期間(3)、デコード期間(2)+書込期間(32)、クリア期間(1)+書込期間(31)+書込期間(32)のどれかになる。こうしたDecode_Duration算出を基にPCSのPTSを設定すれば、ピクチャデータとの同期表示を高い時間精度で実現することができる。このような高精度な同期制御は、windowを定義し、クリア・再描画する範囲を、このwindowに限定することで成り立っているので、オーサリングの環境に、このwindowの概念を導入したことの意義は大きい。
DTS(DSn[WDS])≧DTS(DSn[PCS])
一方、DSnにおけるWDSのPTSは、グラフィックスプレーンに対する書き込みを開始すべきデッドラインを示す。グラフィックスプレーンへの書き込みは、ウィンドゥだけで足りるので、PCSのPTSに示される時刻から、WDSの書き込みに要する期間を差し引けば、グラフィックスプレーンへの書き込みを開始すべき時刻は定まる。WDSの総サイズをΣSIZE(WDS.WIN[i])とすれば、これのクリア及び再描画に要する時間は、『ΣSIZE(WDS.WIN[i])//256,000,000』になる。そして、これを90.000KHzの時間精度で表現すると『90000×ΣSIZE(WDS.WIN[i])//256,000,000』になる。
PTS(DSn[WDS])=PTS(DSn[PCS])-90000×ΣSIZE(WDS.WIN[i])//256,000,000
このWDSに示されるPTSはデッドラインなので、これより早い時点からグラフィックスプレーンの書き込みを開始してもよい。つまり図23に示すように、2つのウィンドゥのうち、1つのウィンドゥに表示させるべきODSのデコードが完了したなら、その時点からデコードにより得られたグラフィクスオブジェクトの書き込みを開始してもよい。
以上が再生時間軸に対するDisplay Setの割り当てについての説明である。
Display Setに対するDTS、PTSの設定について、図24〜図25の具体例を交えながら説明する。図24は、4回のグラフィックスプレーンへの書き込みにより字幕を表示することを想定した具体例である。この具体例は、2つの字幕『what is blu-ray』、『blu-ray is everywhere』を1つずつ表示させるというアップデートを想定している。図24は、本具体例が想定しているアップデートの、時間的変遷がどのようなものであるかを示す図である。時点t1では『what』までを表示し、続く時点t2では『what is』まで、時点t3では『what is blu-ray』全体を表示させる。字幕の全貌を明らかにした上で時点t4において別の字幕『blu-ray is everywhere』を表示させるのである。
DS2は、時点t2におけるアップデートを制御するPCS1.2と、ENDとからなる。DS3は、時点t3におけるアップデートを制御するPCS1.3と、ENDとからなる。DS4は、時点t2のアップデートを制御するためのPCS2と、色変換のためのPDS2と、字幕『blu-ray is everywhere』に相当するODS2と、ENDとからなる。
このタイミングチャートの再生時間軸は、図24の再生時間軸と同じものである。このタイミングチャートにおいて、PTS(PCS1.1)、PTS(PCS1.2)、PTS(PCS1.3)、PTS(PCS2)は、それぞれ『what』の表示時点t1,『what is』の表示時点t2,『what is blu-ray』の表示時点t3,『blu-ray is everywhere』の表示時点t4を示すよう設定される。これは、それぞれの字幕の表示時点において各PCSに記述された制御(Cropなど)を実行する必要があるからである。
図25(b)では、時点t4より手前の時点t5を示すよう、PTS(ODS2)は設定されており、時点t1より手前の時点t0を示すよう、PTS(ODS1)は設定されている。DTS(ODS1),DTS(ODS2)は、PTS(ODS1)及びPTS(ODS2)の時点からデコード期間を差し引いた時点を示すよう設定されている。DTS(ODS)は、数式PTS(DS[ODSj])=DTS(DSn[ODSj])+90,000×(SIZE(DSn[ODSj])//Rd)を満たすよう設定する必要があるからである。図25(b)では、時点t5より手前の時点t0を示すよう、PTS(ODS2)は設定されており、時点t0より手前の時点を示すよう、PTS(ODS1)は設定されている。
ODS1のPTS値、ODS2のDTS値、PCS1.2、PCS1.3、PCS2のPTS値は、PTS(ODS1)=DTS(ODS2)=PTS(PCS1.2)=PTS(PCS1.3)=DTS(PCS2)の関係を満たすよう、何れも時点t0に設定されている。
以上が本発明に係る記録媒体の実施形態である。続いて本発明に係る再生装置の実施形態について説明する。図26は、本発明に係る再生装置の内部構成を示す図である。本発明に係る再生装置は、本図に示す内部に基づき、工業的に生産される。本発明に係る再生装置は、主としてシステムLSIと、ドライブ装置、マイコンシステムという3つのパーツからなり、これらのパーツを装置のキャビネット及び基板に実装することで工業的に生産することができる。システムLSIは、再生装置の機能を果たす様々な処理部を集積した集積回路である。こうして生産される再生装置は、BDドライブ1、Read Buffer2、PIDフィルタ3、Transport Buffer4a,b,c、周辺回路4d、ビデオデコーダ5、ビデオプレーン6、オーディオデコーダ7、グラフィクスプレーン8、CLUT部9、加算器10、グラフィクスデコーダ12、Coded Data Buffer13、周辺回路13a、Stream Graphics Processor14、Object Buffer15、Composition Buffer16、Graphical Controller17から構成される。
Read Buffer2は、FIFOメモリであり、BD-ROMから読み出されたTSパケットが先入れ先出し式に格納される。
PIDフィルタ3は、Read Buffer2から出力される複数TSパケットに対してフィルタリングを施す。PIDフィルタ3によるフィルタリングは、TSパケットのうち、所望のPIDをもつもののみをTransport Buffer4a,b,cに書き込むことでなされる。PIDフィルタ3によるフィルタリングでは、バッファリングは必要ではない。従って、PIDフィルタ3に入力されたTSパケットは、時間遅延なく、Transport Buffer4a,b,cに書き込まれる。
周辺回路4dは、Transport Buffer4a,b,cから読み出されたTSパケットを、機能セグメントに変換する処理を行うワイアロジックである。変換により得られた機能セグメントはCoded Data Buffer13に格納される。
ビデオプレーン6は、動画用のプレーンメモリである。
オーディオデコーダ7は、PIDフィルタ3から出力されたTSパケットを復号して、非圧縮形式のオーディオデータを出力する。
CLUT部9は、グラフィクスプレーン8に格納された非圧縮グラフィクスにおけるインデックスカラーを、PDSに示されるY,Cr,Cb値に基づき変換する。
加算器10は、CLUT部9により色変換された非圧縮グラフィクスに、PDSに示されるT値(透過率)を乗じて、ビデオプレーン6に格納された非圧縮状態のピクチャデータと画素毎に加算し、合成画像を得て出力する。
Graphical Controller17は、Composition Buffer16に配置されたPCSを解読して、PCSに基づく制御をする。この制御の実行タイミングは、PCSに付加されたPTSの値に基づく。以上が再生装置の構成要素である。
続いて、PIDフィルタ3、Transport Buffer4a,b,c、グラフィクスプレーン8、CLUT部9、Coded Data Buffer13〜Graphical Controller17を構成するための、転送レート、バッファサイズの推奨値について説明する。図27は、書込レートRx,Rc,Rd、グラフィクスプレーン8、Coded Data Buffer13、Object Buffer15、Composition Buffer16のサイズを示す図である。
Stream Graphics Processor14−Object Buffer15間の転送レートRd(Pixel Decoding Rate)は、Rcとは異なり、ビデオフレームの周期によるアップデートは要求されずRcの1/2,1/4でよい。故に128Mbps,64Mbpsになる。
この図に示す転送レート、バッファ規模はあくまでもミニマムスタンダードであり、これより大きい値での実装を否定している訳ではない。
図28は、再生装置によるパイプライン処理を示すタイミングチャートである。第5段目は、BD-ROMにおけるDisplay Setを示し、第4段目は、Coded Data Buffer13へのPCS、WDS、PDS、ODSの読出期間を示す。第3段目は、Stream Graphics Processor14による各ODSのデコード期間を、第2段目はComposition Buffer16の格納内容を、第1段目はGraphical Controller17の処理内容を示す。
図28では、グラフィックスプレーンのクリアが、ODSのデコードより早く終わる場合を想定したが、図29は、ODSのデコードが、グラフィックスプレーンのクリアより早く終わる場合を想定したパイプライン処理を示すタイミングチャートである。この場合、ODSのデコードが完了した段階では、グラフィックスプレーンへの書き込みを実行することができず、グラフィックスプレーンのクリアが完了した時点で、デコードにより得られたグラフィクスをグラフィックスプレーンに書き込むことができる。
図30は、機能セグメントのロード処理の処理手順を示すフローチャートである。本フローチャートにおいてSegmentKとは、AVClipの再生時において、読み出されたSegment(PCS,WDS,PDS,ODS)のそれぞれを意味する変数であり、無視フラグは、このSegmentKを無視するかロードするかを切り換えるフラグである。本フローチャートは、無視フラグを0に初期化した上で、ステップS21〜S24、ステップS27〜S31の処理を全てのSegmentKについて繰り返すループ構造を有している(ステップS25、ステップS26)。
ステップS22は、無視フラグが1かどうかの判定である。無視フラグが0であるならステップS23に移行し、1であるならステップS24に移行する。無視フラグが1であれば(ステップS22でYes)、ステップS23においてSegmentKをCoded Data Buffer13にロードする。
このように、SegmentKが無視されるか、ロードされるかは、無視フラグの設定により決まる。ステップS27〜S31、S34、S35は、この無視フラグを設定する処理である。
ステップS28は、先行するDSがグラフィクスデコーダ12内のどれかのバッファ(Coded Data Buffer13、Stream Graphicsプロセッサ14、Object Buffer15、Composition Buffer16)に存在するかどうかの判定であり、ステップS27がYesである場合に実行される。グラフィクスデコーダ12内にDSが存在しないケースとは、頭出しがなされたケースをいう。この場合、Acquisition PointたるDSから、表示を開始せねばならないので、ステップS30に移行する(ステップS28でNo)。
グラフィクスデコーダ12内にDSが存在するケースとは、通常再生がなされたケースをいう。この場合、ステップS29に移行する(ステップS28でYes)。ステップS29は、無視フラグを1に設定し、ステップS22に移行する。
ステップS31は、PCSにおけるsegment_typeがNormal Caseであるか否かの判定である。もしNormal Caseであるなら、ステップS34に移行する。SegmentKがEpoch Startであるなら、ステップS30において無視フラグを0に設定する。 ステップS34は、ステップS28と同じであり、先行するDSがグラフィクスデコーダ12内に存在するかどうかの判定を行う。もし存在するなら、無視フラグを0に設定する(ステップS30)。存在しないなら、元々、対話画面を構成する充分な機能セグメントが得られないため、無視フラグを1に設定する(ステップS35)。かかるフラグ設定により、先行するDSがグラフィクスデコーダ12に存在しない場合、Normal Caseを構成する機能セグメントは無視されることになる。
かかる3つのDSが、動画と多重化されているAVClipにおいて、ピクチャデータpt10からの頭出しが矢印am1に示すように行われたものとする。この場合、頭出し位置に最も近いDS10が、図30のフローチャートの対象となる。ステップS27においてsegment_typeはAcquisition Pointと判定されるが、先行するDSはCoded Data Buffer13上に存在しないため、無視フラグは0に設定され、このDS10が図32の矢印md1に示すように再生装置のCoded Data Buffer13にロードされる。一方、頭出し位置がDS10の存在位置より後である場合(図31の矢印am2)、DS20は、Normal CaseのDisplay Setであり、先行するDS20はCoded Data Buffer13に存在しないので、このDisplay Setは、無視されることになる(図32の矢印md2)。
ステップS41〜ステップS44は、本フローチャートのメインルーチンであり、ステップS41〜ステップS44に規定した何れかの事象の成立を待つ。
ステップS41は、現在の再生時点がPCSのDTS時刻になっているか否かの判定であり、もしなっていれば、ステップS45〜ステップS53の処理を行う。
次に図36を参照して、ステップS42、ステップS54〜ステップS59について説明する。
その後、グラフィクスプレーン8におけるグラフィクスオブジェクトの色変換をCLUT部に行わせて、動画像と合成する(ステップS62)。
ステップS43は、現在の再生時点がODSのPTSであるか否かの判定であり、もしODSのPTSであるなら、ステップS63においてウィンドゥが2つであるか否かを判定し、もし1つであれば、メインルーチンにリターンする。ウィンドゥが2つであるなら、ステップS64〜ステップS66を行う。ステップS64は、object_crop_flagが0を示しているか否かの判定であり、もし示しているなら、グラフィクスオブジェクトを非表示とする(ステップS65)。
DSnに属する各PDSは、PCSがComposition Buffer16にロードされる時点(DTS(DSn[PCS]))から、最初のODSのデコード開始時点(DTS(DSn[ODS1]))までに、CLUT部9において、有効になればよい。このことからDSnに属する各PDS(PDS1〜PDSlast)のPTS値は、以下の関係を満たす値に、設定されねばならない。
DTS(DSn[PCS])≦PTS(DSn[PDS1])
PTS(DSn[PDSj])≦PTS(DSn[PDSj+1])≦PTS(DSn[PDSlast])
PTS(DSn[PDSlast])≦DTS(DSn[ODS1])
尚、PDSにおいてDTSは再生時に参照されないが、MPEG2規格を満たすため、PDSのDTSは、そのPTSと同じ値に設定される。
続いてDSnに属するEND of Display SetSegmentのPTSの設定について説明する。DSnに属するENDは、DSnの終わりを示すものだから、ODS2のデコード終了時刻を示せばよい。このデコード終了時刻は、ODS2(ODSlast)のPTS(PTS(DSn[ODSlast]))に示されているので、ENDのPTSは、以下の式に示される値に設定されねばならない。
PTS(DSn[END]) = PTS(DSn[ODSlast])
DSn,DSn+1に属するPCSとの関係で考えれば、DSnにおけるPCSは、最初のODS(ODS1)のロード時刻以前に、Composition Buffer16にロードされるから、ENDのPTSは、DSnに属するPCSのロード時刻(DTS(DSn[PCS]))以降、DSn+1に属するPCSのロード時刻(DTS(DSn+1[PCS]))以前でなければならない。そのためENDのPTSは、以下の式の関係を満たす必要がある。
DTS(DSn[PCS])≦PTS(DSn[END])≦DTS(DSn+1[PCS])
一方、最初のODS(ODS1)のロード時刻は、最後のPDS(PDSlast)のロード時刻以前であるから、ENDのPTS(PTS(DSn[END]))は、DSnに属するPDSのロード時刻以降(PTS(DSn[PDSlast]))でなければならない。そのためENDのPTSは、以下の式の関係を満たす必要がある。
PTS(DSn[PDSlast])≦PTS(DSn[END])
続いて再生装置のパイプラインにおいて、ENDのPTSが、どのような意味合いをなすのかについて説明する。図39は、再生装置のパイプライン動作時における、ENDの意味合いを示す図である。本図は、図28の第2段目以降をベースに作図しており、第2段以降の意味合いは図28と同一である。また本図では、DSn,DSn+1という2つのDisplay Setを描いている。DSnにおいてODSlastになるのは、A-ODSsの最後のODSnであるので、ENDのPTSは、このODSnのPTSを示すよう設定されている。そして、このENDのPTSに示される時点は、DSn+1のPCSのDTSにより示される時点より早いものになっている。
尚、ENDにおいてDTSは再生時に参照されないが、MPEG2規格を満たすため、PDSのDTSは、そのPTSと同じ値に設定される。
以上のように本実施形態によれば、グラフィックプレーンの一部をグラフィクスの表示のためのウィンドゥとして指定するので、再生装置は、プレーン全体のグラフィクス描画を行う必要はない。グラフィックプレーンの25%〜33%など、ある限られた大きさのウィンドゥに対してのみ、グラフィクス描画を行えばよい。グラフィックプレーンのうち、ウィンドゥ以外の部分の描画を省くことができるので、再生装置側のソフトウェアの負担は遥かに軽くなる。
同期保証が容易になるので、高い解像度での字幕表示を多くの再生装置において実現することができる。
第1実施形態では、ビデオフレーム毎にグラフィクスをアップデートできるように、ウィンドゥの大きさをグラフィックスプレーン全体の1/4とし、グラフィックスプレーンへの書込レートRcを256Mbpsとした。またアップデートレートを、ビデオフレームレートの1/2,1/4とすることにより、大きなサイズのグラフィクスのアップデートの実現も可能とした。しかしアップデートレートをビデオフレームレートの1/2,1/4とした場合、グラフィックスプレーンへの書き込みは、2,4ビデオフレームを要する。そしてグラフィックスプレーンが1つであれば、この書き込みに費やされる2,4フレームの間、グラフィクスが書き込まれる過程がユーザに見えてしまう。そうすると、あるグラフィクスから大きなグラフィクスへと瞬時に切り換わるような表示効果は実現できない。そこで第2実施形態ではグラフィックスプレーンを2つ設ける。図40は、第2実施形態に係る再生装置の内部構成を示す図である。本図が図26、図27と比較して新規なのは、グラフィックスプレーンが2つ有り(図中のグラフィクスプレーン81、グラフィクスプレーン82)、この2つのグラフィックスプレーンがダブルバッファを構成している点である。そのため、2つのグラフィックスプレーンのうち一方からの読み出しが行われている間、他方のグラフィックスプレーンへの書き込みは可能になる。そして第2実施形態に係るGraphical Controller17は、この読出対象の切り換えをPCSに付与されているPTSの時点に実行する。
(第3実施形態)
本実施形態は、BD-ROMの製造工程に関する実施形態である。図42は、第3施形態に係るBD-ROMの製造工程を示すフローチャートである。
これらの工程のうち、BD-ROMを対象としたオーサリング工程は、以下のステップS204〜ステップS209を含む。
こうしてPCSが得られれば、ステップS206において字幕素材たるグラフィクスをODSに変換し, これをPCS、WDS、PDSを組み合わせることでDisplay Setを得る。その後、ステップS207では、Display Setにおける各機能セグメントを PESパケット化し、タイムスタンプを付与することによりグラフィクスストリームを得る。
AVClipが得られれば、AVClipをBD-ROMのフォーマットに適合させることにより、アプリケーションフォーマットが完成する。
(備考)
以上の説明は、本発明の全ての実施行為の形態を示している訳ではない。下記(A)(B)(C)(D)・・・・・の変更を施した実施行為の形態によっても、本発明の実施は可能となる。本願の請求項に係る各発明は、以上に記載した複数の実施形態及びそれらの変形形態を拡張した記載、ないし、一般化した記載としている。拡張ないし一般化の程度は、本発明の技術分野の、出願当時の技術水準の特性に基づく。しかし請求項に係る各発明は、従来技術の技術的課題を解決するための手段を反映したものであるから、請求項に係る各発明の技術範囲は、従来技術の技術的課題解決が当業者により認識される技術範囲を超えることはない。故に、本願の請求項に係る各発明は、詳細説明の記載と、実質的な対応関係を有する。
またビデオテープに記録されているアナログ/デジタルの映像信号をエンコードしてコンテンツを得ても良い。更にビデオカメラから直接取り込んだアナログ/デジタルの映像信号をエンコードしてコンテンツを得ても良い。他にも、配信サーバにより配信されるデジタル著作物でもよい。
(I)PCSによる表示効果の対象は、装置側のディスプレィ設定に応じて選ばれた字幕グラフィクスであってもよい。つまり、ワイドビジョン、パンスキャン、レターボックス用といった様々な表示モード用のグラフィクスがBD-ROMに記録されており、装置側は自身に接続されたテレビの設定に応じてこれらの何れかを選んで表示する。この場合、そうして表示された字幕グラフィクスに対し、PCSに基づく表示効果をほどこすので、見栄えがよくなる。これにより、動画像本体で表現していたような文字を用いた表示効果を、装置側のディスプレィ設定に応じて表示された字幕で実現することができるので、実用上の価値は大きい。
(K)各実施形態において再生装置には、グラフィックスプレーンを実装したが、このグラフィックスプレーンに代えて、一ライン分の非圧縮画素を格納するラインバッファを具備してもよい。映像信号への変換は水平行(ライン)毎に行われるので、このラインバッファさえ具備していれば、この映像信号への変換は行なえるからである。
(M)第1実施形態では、字幕を画面の上側、下側に横書きで表示するものとして、ウィンドゥをグラフィックスプレーンの上側、下側に定義したが、字幕を画面の右側、左側に表示するものとして、ウィンドゥをグラフィックスプレーンの右側、左側に定義してもよい。こうすることにより、日本語字幕を縦書きで表示することができる。
2 Read Buffer
3 PIDフィルタ
4 TBバッファ
5 ビデオデコーダ
6 ビデオプレーン
7 オーディオデコーダ
8 グラフィクスプレーン
9 CLUT部
10 加算器
12 グラフィクスデコーダ
13 Coded Data Buffer
14 Stream Graphics プロセッサ
16 Composition バッファ
17 Graphicsコントローラ
18 UOコントローラ
19 プレーヤレジスタ群
20 制御部
200 再生装置
300 テレビ
400 リモコン
Claims (6)
- グラフィクスデータとウインドウ定義情報とを含むグラフィクスストリームを記憶媒体から取得する取得手段と、
前記グラフィクスデータをデコードして非圧縮状態のグラフィクスデータを得る、プロセッサと、
前記非圧縮状態のグラフィクスデータを記憶しているオブジェクトバッファと、
前記オブジェクトバッファに記憶されている前記非圧縮状態のグラフィクスデータを、前記非圧縮状態のグラフィクスデータを描画処理するための領域であるグラフィクスプレーンで描画処理するコントローラと、
を備え、
前記ウインドウ定義情報は、前記グラフィクスプレーンの矩形領域を示す情報であり、
前記コントローラは、前記矩形領域が前記グラフィクスプレーンの一部を示す場合には、前記オブジェクトバッファに記憶されている前記非圧縮状態のグラフィクスデータを前記矩形領域の外では描画処理しない、
ことを特徴とする再生装置。 - グラフィクスデータとウインドウ定義情報とを含むグラフィクスストリームを記憶媒体から取得する取得ステップと、
前記グラフィクスデータをデコードして非圧縮状態のグラフィクスデータを得る、デコードステップと、
前記非圧縮状態のグラフィクスデータをオブジェクトバッファに記憶する記憶ステップと、
前記オブジェクトバッファに記憶されている前記非圧縮状態のグラフィクスデータを、前記非圧縮状態のグラフィクスデータを描画処理するための領域であるグラフィクスプレーンで描画処理する描画処理ステップと、
を備え、
前記ウインドウ定義情報は、前記グラフィクスプレーンの矩形領域を示す情報であり、
前記描画処理ステップは、前記矩形領域が前記グラフィクスプレーンの一部を示す場合には、前記オブジェクトバッファに記憶されている前記非圧縮状態のグラフィクスデータを前記矩形領域の外では描画処理しない、
ことを特徴とする再生方法。 - グラフィクスデータとウインドウ定義情報とを含むグラフィクスストリームが記録されており、
前記グラフィクスデータは、デコードされて非圧縮状態のグラフィクスデータとなり、
前記非圧縮状態のグラフィクスデータは、オブジェクトバッファに記憶され、
前記オブジェクトバッファに記憶されている前記非圧縮状態のグラフィクスデータは、前記非圧縮状態のグラフィクスデータを描画処理するための領域であるグラフィクスプレーンで描画処理され、
前記ウインドウ定義情報は、前記グラフィクスプレーンの矩形領域を示す情報であり、
前記オブジェクトバッファに記憶されている前記非圧縮状態のグラフィクスデータは、前記矩形領域が前記グラフィクスプレーンの一部を示す場合には、前記矩形領域の外では描画処理されない、
ことを特徴とする記録媒体。 - グラフィクスデータとウインドウ定義情報とを含むグラフィクスストリームを記録媒体に記録する記録手段を備え、
前記グラフィクスデータは、デコードされて非圧縮状態のグラフィクスデータとなり、
前記非圧縮状態のグラフィクスデータは、オブジェクトバッファに記憶され、
前記オブジェクトバッファに記憶されている前記非圧縮状態のグラフィクスデータは、前記非圧縮状態のグラフィクスデータを描画処理するための領域であるグラフィクスプレーンで描画処理され、
前記ウインドウ定義情報は、前記グラフィクスプレーンの矩形領域を示す情報であり、
前記オブジェクトバッファに記憶されている前記非圧縮状態のグラフィクスデータは、前記矩形領域が前記グラフィクスプレーンの一部を示す場合には、前記矩形領域の外では描画処理されない、
ことを特徴とする記録装置。 - グラフィクスデータとウインドウ定義情報とを含むグラフィクスストリームを記録媒体に記録する記録ステップを備え、
前記グラフィクスデータは、デコードされて非圧縮状態のグラフィクスデータとなり、
前記非圧縮状態のグラフィクスデータは、オブジェクトバッファに記憶され、
前記オブジェクトバッファに記憶されている前記非圧縮状態のグラフィクスデータは、前記非圧縮状態のグラフィクスデータを描画処理するための領域であるグラフィクスプレーンで描画処理され、
前記ウインドウ定義情報は、前記グラフィクスプレーンの矩形領域を示す情報であり、
前記オブジェクトバッファに記憶されている前記非圧縮状態のグラフィクスデータは、前記矩形領域が前記グラフィクスプレーンの一部を示す場合には、前記矩形領域の外では描画処理されない、
ことを特徴とする記録方法。 - 記録媒体に記録されているグラフィクスストリームに含まれているグラフィクスデータをデコードして、オブジェクトバッファに記憶される非圧縮状態のグラフィクスデータを得る、プロセッサと、
前記オブジェクトバッファに記憶されている前記非圧縮状態のグラフィクスデータを、前記非圧縮状態のグラフィクスデータを描画処理するための領域であるグラフィクスプレーンで描画処理するコントローラと、
を備え、
前記グラフィクスストリームに含まれているウインドウ定義情報は、前記グラフィクスプレーンの矩形領域を示す情報であり、
前記コントローラは、前記矩形領域が前記グラフィクスプレーンの一部を示す場合には、前記オブジェクトバッファに記憶されている前記非圧縮状態のグラフィクスデータを前記矩形領域の外では描画処理しない、
ことを特徴とする集積回路。
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