JP3004096U - 圧縮信号の作成及び再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】効率的なデータ記録が可能、データ管理も容易
でプログラムの特殊再生、高速サーチが可能でありさら
に映像音声との同期も正確に得る。 【構成】映像グループ化手段103 は一定映像フレーム数
毎に映像データをグループ化、映像圧縮手段106 はグル
ープ単位で圧縮符号化、音声グループ化手段102は該グ
ループ単位毎に音声データをグループ化、音声圧縮手段
105 は各グループを圧縮符号化、拡張データグループ化
手段104 は拡張データを該グループ単位毎にグループ
化、拡張データ圧縮手段107 は各グループを圧縮符号
化、フォーマッタ108 は各圧縮データを複数グループ分
つなぎデータユニットを得る。分離手段121 は各圧縮デ
ータを分離、音声デコーダ122 は符号化音声データを復
号、映像デコーダ123 は符号化映像データを復号、拡張
データデコーダ124 は符号化拡張データを復号、合成手
段は復号映像データと復号拡張データとを合成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、書き込み読み出し可能な磁気ディスクや光ディスク、ＣＤ−ＲＯ Ｍを記録媒体として用い、取り扱う信号が符号化された圧縮信号である場合に有 効な圧縮信号の作成／再生／同期及び管理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

磁気ディスクや光ディスクの記録媒体は、磁気テープに比べて記録できるデー タ容量は少ないが、高速なデータアクセスが可能であることから、動画像データ のプログラムの読み出し転送や、頭出しを容易に行うことができる。さらに近年 の画像データに対する高能率圧縮符号化技術の進歩によって、多数のプログラム を格納可能となり、上記ディスクを記録媒体とする記録再生装置の用途が増大す るものと考えられる。この様な動画圧縮記録方式としては例えばＩＳＯ−１１１ ７２（ＭＰＥＧ）に規定される方式等がある。

【０００３】 以下、従来のディスクシステムについて説明する。 ディスクのフォーマットは、通常はデータ領域とこのデータ領域の各部にどの ような情報が記録されているかを示す管理領域とからなる（図１２（Ａ））。

【０００４】 データ領域は、クラスタからなり、１クラスタは、１セクタ〜６４セクタの範 囲で決められ固定されており、１セクタは、２５６バイト〜１０９６バイト等の 範囲で固定される。

【０００５】 管理領域は、ディスクの内周側に設けられ、最内周にディレクトリーテーブル （図１２（Ｂ））、その外周にファイルアロケーシュンテーブル（図１２（Ｃ） ）がある。ディレクトリーテーブルには、プログラム名称と、先頭クラスタが格 納されている。ディレクトリーテーブルにおいて、再生しようとするプログラム 名称がサーチされると、その先頭クラスタがわかる。先頭クラスタがわかると、 ファイルアロケーションテーブルにおいて先頭クラスタ番号がサーチされる。こ の先頭クラスタ番号がサーチされると、続く２番目のクラスタ番号がそこ記録さ れているため、次の（２番目の）クラスタ番号が分かる仕組みになっている。２ 番目のクラスタ番号が分かると、次に２番目のクラスタ番号をサーチするとファ イルアロケーションテーブルには３番目が記録されているという仕組みになって いる。このように、次々と、再生すべきクラスタ番号が分かり、最後のクラスタ 番号まで到達するとエンド情報がペアになっている。

【０００６】 したがって、ディスクが再生される場合には、管理領域のディレクトリーテー ブルで希望のプログラム名称がサーチされ、先頭クラスタ番号が認識され、次に 、ファイルアロケーシュンテーブル（ＦＡＴ）において、再生すべきクラスタ番 号が次々と読み取られることになる。

【０００７】 ここで、管理領域の容量をみると次のように表せる。 ディレクトリー容量＝ 記録プログラム数×（プログラム名称＋先頭クラスタ） ［バイト］ ＦＡＴ容量＝プログラム数×（１プログラムサイズ／クラスタサイズ）×ＦＡＴ 上の１クラスタ表現サイズ［バイト］ ところで、多くのプログラムをディスクに記録するためには、データ領域を大 きく確保し、管理領域を小さくする必要がある。しかし多くのプログラムを記録 するとそれだけ管理領域の容量は多く必要となる。そこで、上記の関係から、管 理領域の容量を小さくするには、クラスタサイズを大きくすれば良い。しかしな がら、クラスタサイズを大きくすると、１クラスタ長は固定（一定のセクタ数） であるから、１つのプログラムの最後尾が、あるクラスタの先頭から少しのセク タ数で終了するような場合、データ領域に無駄が生じてしまう。

【０００８】 この様な無駄は、特に、先に説明した動画圧縮技術を採用したシステムでは多 く発生することが考えられる。動画圧縮技術においては、時間的に隣接するフレ ームのデータを用いたフレーム間圧縮技術、及び可変長符号化技術を用いている ために、物理的な信号長が不定である。このために、１クラスタ長が固定である とデータ領域に無駄を生じる可能性が高い。また、この動画圧縮技術を用いた信 号を再生する場合、先頭から順次再生する分には問題はないが、特殊再生、高速 サーチ等の機能を実現するには困難が伴う。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

上記したように、従来のディスク記録再生方式においては、動画圧縮技術によ る符号化や可変長が施された信号を記録する場合、データ領域に無駄が生じやす いという問題がある。また動画圧縮技術を用いて記録された信号の特殊再生、高 速サーチ等の機能を実現するには困難が伴う。また、映像信号の場合、音声信号 を伴うが、動画圧縮技術を用いた信号の場合、映像と音声との同期をとる必要が ある。

【００１０】 そこでこの考案は、効率的なデータ記録が可能であり、かつデータ管理も容易 であり、プログラムの特殊再生、高速サーチを可能とし、さらに映像音声との同 期も簡単な手段で容易に得ることができる圧縮信号の作成及び再生装置を提供す ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

この考案は、一定再生時間数またはその再生時間数に相当する一定映像フレー ム数毎に映像データを分離できるようにグループ化し、グループ化した映像デー タをグループ単位で圧縮符号化した符号化映像データを作成する映像グループ化 及び映像圧縮手段と、グループ化する前に時間的に一致する映像と音声の先頭デ ータが各グループの先頭に位置するように、前記映像データの前記グループ単位 毎にそれぞれ対応する音声データをグループ化し、各グループ単位で圧縮符号化 した符号化音声データを作成する音声グループ化及び音声圧縮手段と、前記映像 データに挿入すべき拡張データを前記映像グループ単位毎にそれぞれ対応させて グループ化し、各グループ単位で圧縮符号化した符号化拡張データを作成する拡 張データグループ化及び圧縮手段と、前記符号化音声データのグループと符号化 映像データのグループとの対応を現した同期情報を含むサブコードを作成するサ ブコード作成手段と、前記サブコード、前記符号化拡張データのパケット、前記 符号化音声データのパケット、前記符号化映像データのパケットの順番に配列し たデータユニットを作成して記録系または伝送系に出力するフォーマッタとを有 する。

【００１２】

【作用】

上記の手段によると、映像フレームを一定枚数毎にグループ化して、それぞれ のグループ内で符号化を行い圧縮しており、さらに複数グループの圧縮された映 像データをデータユニットに含ませている。このために、データユニット毎は独 立して扱い映像信号を復号できる。よって、圧縮による効率的なディスク記録を 行ってもデータユニット毎に再生復号が可能である。再生時には音声と映像との 同期が正確に得られ、しかも同期状態を常時監視できることになる。

【００１３】

【実施例】

以下、この考案の実施例を図面を参照して説明する。 まず、この考案における動画圧縮フォーマットについて説明する。映像データ を符号化する際には、まず複数のグループオブピクチャー（ＧＯＰ）分をまとめ てパケット化し、このパケット相当分の音声データ（約１．０秒分）と拡張デー タが符号化されて圧縮映像データに付加されデータユニットとなる。ＧＯＰは同 一プログラム中では固定であり、データユニットの拡張データ内の先頭のサブコ ードには音声同期用タイムコードが配置される。

【００１４】 図１は、符号化した符号化データ（図１（Ａ））と、これを復号化した出力画 像（図１（Ｂ））の一例を模式的に示している。図において、Ｉはフレーム内符 号化された映像データ、Ｐは前方向予測符号化された画像データ、Ｂは双方向予 測符号化された画像データであり、このモードではＩ、Ｐ、Ｂ、Ｐ、Ｂの繰り返 しで符号化が行われる。よって各フレームの符号化データ長が異なることになる 。この様なフォーマットによると、Ｉのみを再生すれば６倍速、ＩとＰを再生す れば２倍速の映像を得ることができる。実際の倍速数はディスクからのデータ読 み出し速度に制限される。このフォーマットであると、高速転送レート、大記録 容量、準ランダム・アクセス向きである。この例では、図１（Ｃ）に示すように ６フレーム分が１ＧＯＰとして扱われる。そして５ＧＯＰが１パケットとなる。 このパケットは、再生時の時間が１．０秒に相当する。ただし、ディスク上の実 記録信号長は、動画圧縮技術により符号化されているので、パケットにより異な る。

【００１５】 よって、１パケットが３０フレーム分（＝５ＧＯＰ×６フレーム／ＧＯＰ）で あり、音声データは、各３０フレーム分が４８ＫＢｙｔｅ（＝４ｃｈ×１２ＫＢ ｙｔｅ／ｓ）で記録されている。同時使用チャンネルが２であるときは必要最小 メモリ容量は２４ＫＢｙｔｅでよい。

【００１６】 ディスク上に記録すべきにデータユニット毎の主なデータと各情報レートは次 のようになる。 拡張データ＝１２８Ｋｂｉｔ／ｓ＝１６ＫＢｙｔｅ／ｓ 音声データ＝３８４Ｋｂｉｔ／ｓ＝４８ＫＢｙｔｅ／ｓ 映像データ＝４０９６Ｋｂｉｔ／ｓ＝５１２ＫＢｙｔｅ／ｓ 拡張データには、サブコードと副映像データが含まれる。副映像データは、映 画で使用する字幕情報等に利用できる。またサブコードは、データユニット内の 個別管理情報であり、音声と映像の同期情報も含まれる。副映像データは、対応 する主映像を含むＧＯＰ単位で更新され、また映像と音声の同期及び同期修正も ＧＯＰ単位で行われる。

【００１７】 字幕情報については、洋画における英文シナリオと邦文字幕のように２種類の 副画像を選択出力できるように副画像データとしては複数チャンネルが用意され てもよい。副画像データの割り当てレートが６４Ｋｂｉｔ／ｓである場合、１パ ケットの記録時間数が１．０秒ならば、副映像データを保持するためのバッファ 容量は約６４Ｋｂｉｔとなる。ただし副映像が２チャンネルのときに必要なバッ ファメモリ容量は３２ｋｂｉｔで良い。

【００１８】 上記した映像、音声、拡張データの各符号化にあたっては、データユニット内 ですべて完結し、他のデータユニットとは完全に独立される。 次にディスク上には、後述する管理領域が確保される。この管理領域の情報を もとにしてデータユニット毎の読み出しが行われる。データユニット毎に独立し て処理されるために、データユニット毎の編集・アクセスが簡単である。

【００１９】 データ領域とそれに付随している管理との関係について説明する。 実際の配置においてはＧＯＰ毎にバイト・アライン処理が行われ、データユニ ット毎には必ずセクラ・アライン処理が行われデータユニットを切り分け易くさ れている。セクタ・アラインによる実記録容量の低下率は、以下の通りである。 データユニットの構成が、画面表示フレームレート３０枚／秒、ＧＯＰ構成ピク チャー数６枚（フレーム）、１データユニットのＧＯＰ数が５ＧＯＰの場合、約 １．０秒に相当するデータ毎にセクタ・アラインが発生するために１２０分記録 のディスクでは７２００セクタ分の記録容量が低下する。またディスクの総記録 容量が３４６７５２セクタの場合は、容量低下率は、０．２％となる（ただし１ ＫＢ／セクタの場合）。

【００２０】 再生時には、映像はＧＯＰの先頭フレーム（Ｉピクチャ）の復号から開始され る。音声は映音同期で指定された音声フレームの復号から開始される。指定され た音声フレームの復号と映像ＧＯＰ先頭フレームの復号が共に完了した時点で、 映像と指定音声サンプルが同時に出力開始される。

【００２１】 音声データとしては、約１．０秒分の符号化音声データがデータユニット内に 付加される。ただし音声の符号化は、一定のサンプル数を１ブロックとして隣接 ブロック端は少し折り込んだ後にこのサンプル数単位で符号化し、これにヘッダ を付して符号化音声１フレームを作成している。

【００２２】 音声フレーム長は、原音声の２０４８サンプル長以下で、原音声時間に換算す ると２４ｍｓ〜３６ｍｓとなる。音声フレームの符号化データ量は、２８８バイ ト〜５７６バイト。音声チャンネル毎にすべての音声フレームにはそのヘッダに フレームＩＤが付されている。フレームＩＤは、２４ビットであり、４ビットで 音声チャンネルを、２０ビットで音声フレーム番号を表している。約１．０秒分 の符号化音声データは、１ブロックのサンプル数とサンプリング周波数にもよる が、通常は数十音声フレーム分の長さになる。またサブコードに付加されている 映音同期は、該当するＧＯＰの先頭フレームを出力開始するタイミングに合わせ て出力すべき復号音声サンプルが属する符号化音声のフレーム番号、及びそのフ レーム内の音声サンプル番号を指定する。タイムコードは３２ビットであり２０ ビットで音声フレーム番号を表し、残る１２ビットで音声サンプル番号を指定し ている。これによりシステム全体における音声、映像同期の最大誤差は、音声の サンプリング周期の１／２に一致し、ｆｓ＝３２ＫＨｚのときに映像、音声同期 誤差は最大で約１６μｓになる。

【００２３】 図２乃至図３は、それぞれ動画圧縮フォーマットの他の例を示している。 次に、上記の如く符号化されて記録される複数のプログラムを管理するシステ ムについて説明する。まずディスク上には、管理領域が設けられ、ここに管理テ ーブルが記録される。

【００２４】 図４（Ａ）には、管理領域における管理テーブル位置と、データ領域のゾーン 配列例を示している。管理テーブルとしては、最内周のボリウムアイデンティテ ィーフィールド（ＶＩＤ）と、その外周のプログラムインフォメーションフィー ルド（ＰＩＦ）と、その外周のデータユニットアロケーションテーブル（ＤＡＴ ）がある。ＶＩＤは、管理テーブル領域の先頭バイトから書き込まれ、２５６バ イトを使用してディスク全体の諸元情報等を示している。例えば、一般記録用デ ィスク、再生専用ディスク等の情報である（図５（Ａ））。

【００２５】 プログラムインフォメーションフィールド（ＰＩＦ）には、各プログラムの諸 元情報が記録される。各プログラム毎に例えば１６バイトが使用される。 図５（Ｂ）は、ＰＩＦの１６バイトの内容の一例を示している。

【００２６】 ＡＴＭＢはボリウムにおける現プログラム開始点の絶対時間である。（タイム コードサーチの場合は、まずプログラム再生順に各ＡＴＭＢデータをチェックし 所望のタイムコードが存在するプログラム番号を検出する。次に該当プログラム 中の各ＤＡＴ（後述）をチェックし、プログラムタイム（ＰＴＭＢ：後述）とＡ ＴＭＢを加えたものを、所望するタイムコード値と比較し、該当タイムコードが 所属するＤＡＴを検出するという手順にてサーチが可能である）。絶対開始時間 による方法であれば、ユーザは希望のプログラム番号から絶対開始時間を知るこ とができるので、その絶対開始時間に対応したＡＴＭＢをサーチすることにより 、特定のＰＩＦデータを検出できる。

【００２７】 ＰＩＮＦはプログラム属性を示している。プログラム属性としては、プログラ ム単位でその属性を表記しており、コピー禁止フラッグ（ＣＰＮＨ）、プログラ ム種別（ＰＴＹＰＥ）、書き込み属性（ＰＷＲＴ）、データユニットを構成する ＧＯＰ数（ＳＧＤＵ）がある。ＣＰＮＨが“１”ならばコピー禁止、“０”なら ばコピー許可であり、ＰＴＹＰＥは３ビットを用いて、ホームビデオ、映画、音 楽、カラオケ、コンピュータ・グラフィック、インタラクティブ、ゲーム、コン ピュータデータ、プログラム等の種類を示している。ＰＷＲＴは“１”ならば書 き込み可能であることを示している。ＳＧＤＵは、３ビットを用いて先に説明し たモード１、モード２、モード３のいずれかを示している。

【００２８】 ＰＩＦには、そのほか、図５（Ｂ）に示すようなパラメータが格納されている 。ＡＩＮＦは、音声符号化方式の識別、ＶＩＮＦは映像符号化方式の識別、ＡＴ ＲＴは、ピクチャ属性、つまりアスペクト比、ＰＡＬ、ＮＴＳＣ等の方式を識別 するための情報、ＨＲＥＳは画面水平解像度、ＶＲＥＳは画面垂直解像度である 。

【００２９】 また、ＰＮＴＢは、開始ポインタであり、プログラム開始点のデータユニット が保存されているＤＡＴアドレス（データユニット番号）を示すポインタ値であ る。ＤＡＴについては次に説明するが、このＤＡＴアドレス（データユニット番 号）が判明することにより、データ領域上でのプログラムの先頭セクタ位置を認 識することができる。

【００３０】 ＰＧＭＬは、関連するプログラムが存在するような場合、あるは、連続して現 プログラムに続いて再生すべきプログラム番号を示している。つまりプログラム の再生順序は必ずしもプログラム番号の順には一致しないということである。現 プログラムが最終プログラムの場合はリンク先は存在せずＰＧＭＬは全ビット“ １”とされている。

【００３１】 図５（Ｃ）には、ＤＡＴの構成を示してる。このテーブルにはパラメータとし て、ゾーン番号（ＮＺＯＮ）、セクタ番号（ＮＳＣＴ）、トラック番号（ＮＴＲ Ｃ）、プログラム時間（ＰＴＭＢ）、リンクポインタ（ＰＮＴＬ）がある。

【００３２】 ＮＺＯＮは、データユニット先頭の記録セクタが所属するゾーン番号である。 ゾーン番号は、図４のデータ領域に示すように、ディスクの内周から外周に向 けて、区分されたゾーンに付されている。１つのゾーン内には多数のトラックが ある。トラックは、ディスク内周から外周にスパイラル状に設けられている。デ ィスク上には基準位置Ｒ１があり、この位置から順番に０からセクタ番号が付さ れている。ＮＳＣＴは、そのゾーンが決まるとそのゾーン内のセクタ番号を示し ている。セクタ番号は、他のゾーンと関係する通し番号では無く、そのゾーン内 で完結する番号である。ＮＴＲＣは、当該ゾーンとセクタ番号が存在するトラッ ク番号を示している。さらに、ＰＴＭＢは前記データユニット先頭の映像データ （Ｉピクチャ）の時間的位置情報を示すフラッグであり、内容はプログラム開始 点からの相対経過時間（秒）である。この時間的位置情報は、先に説明したタイ ムコードサーチが行われるときに利用される。またこの時間的位置情報は、プロ グラム時間、絶対時間、残量表示等を行うときに再生装置側にとり込まれてスタ ート基準データとして利用される。

【００３３】 次のＰＮＴＬは、現ＤＡＴユニット番号と時間的に連続する次のＤＡＴユニッ ト番号を示すためのフラッグである。単位は、データユニット番号に相当し、プ ログラム終了点などでリンク先が存在しない場合は全ビット“１”（＝０×ＦＦ ＦＦ）とする。リンクポインタとして有効な値は、０×００００〜０×ＦＦＦＦ である。

【００３４】 図４に戻って説明する。図４（Ｂ）は、ＤＡＴの例を示している。ＤＡＴユニ ット番号は、０〜Ｎmax で連続している。ＰＩＦのＰＮＴＢが参照されることに より最初のＤＡＴユニット番号が決まる。今、ＤＡＴユニット番号が１であった とすると、次のリンクポインタは０である。ＤＡＴユニット番号０のリンクポイ ンタはＮmax-1 である。そしてＤＡＴユニット番号Ｎmax-1 のリンクポインタは 、２である。ここで上記のＤＡＴユニット番号の変遷に従ってゾーン番号、トラ ック番号、セクタ番号をみると、トラック４のゾーン１のセクタ３、トラック７ のゾーン０のセクタ２、トラック１０のゾーン３、セクタ３０という再生順序情 報を得ることができる。

【００３５】 図６（Ａ）は、先の図５（Ａ）の管理テーブルのアドレス配置例と、ＤＡＴの アドレス配置例を示している。また図６（Ｂ）は管理テーブルのアドレスの他の 配置例であり、ＶＩＤ、ＰＩＦ、ＤＡＴの間に未使用領域が設定されている例で ある。この場合は、ＶＩＤのデータからＰＩＦのデータをサーチするときはアド レスオフセットがあるが、このオフセット情報は、ＶＩＤの一部のデータに含ま れており、ドライブ制御用ＭＰＵがアドレス管理プログラムを実行するときにで 認識される。

【００３６】 次に、上述した管理テーブルの容量を試算して見る。 管理テーブルを保持するための容量は、ディスクに記録されるプログラム数と データユニット数に依存する。プログラム総数が２５６、データユニット数が７ ２００（１秒／ユニット、２時間相当）であるとき、管理テーブルの総データは 、２５６＋（１６×２５６）＋（８×７２００）＝６１９５２バイトとなる。

【００３７】 つまり、１データユニットが約１秒に相当するようなシステムでは、６３ＫＢ のメモリをデータ管理テーブルに割り当てることにより、２時間分の管理データ を扱うことができ、この容量は実用上十分である。

【００３８】 管理テーブルの開始セクタの物理的な位置は、通常ＺＯＮＥ＝０、ＴＲＡＣＫ ＝０、ＳＥＣＴＯＲ＝０に設けられるが、データ保護の観点から予備として異な る領域に多重書きされていてもよい。管理テーブルは参照される機会が多いので 、ディスク上のデータを毎回読み取りにいくのではアクセス動作が遅くなる。そ こでドライブ制御用ＭＰＵのワークＲＡＭに、管理テーブルを最初にマッピング する用にしてもよい。しかしテーブル容量があまり大きいと、メモリコストが製 品コストに引き合わなくなる場合がある、テーブル自体の構成が適切でないと所 望するパラメータ値に変換するために毎回多量の演算が必要になる場合があるの で、製品コストやテーブル容量に応じて適宜方式を設定する方が好ましい。

【００３９】 図７には、この考案におけるエンコーダ、デコーダのブロック構成を示してい る。入力端子１００には原信号が供給される。この原信号は、分離手段１０１に 入力され、その音声データ、映像データ、字幕等の拡張データ、同期信号等が分 離される。音声データは音声グループ化手段１０２に入力され、映像データは映 像グループ化手段１０３に入力され、拡張データは拡張データグループ化手段１ ０４に入力される。同期信号は、第１のシステム制御手段１１０に入力される。 第１のシステム制御手段１１０は、例えばモード１が指定されていれば、映像デ ータの６フレーム毎にグループ化するように映像グループ化手段１０３を制御し 、またこの時間単位の音声データをグループ化するように音声グループ化手段１ ０２を制御し、また対応するフレーム分の拡張データをグループ化するように拡 張データグループ化手段１０４を制御する。グループ化された映像データは、映 像圧縮手段１０６に入力されて、図１で説明したように符号化され圧縮される。 グループ化された音声データも音声圧縮手段１０５で圧縮され、またグループ化 された拡張データも拡張データ圧縮手段１０７で圧縮される。各圧縮手段１０５ １０６、１０７出力は、フォーマッタ１０８に入力される。ここでは、モード１ の場合、５つのＧＯＰ（符号化映像データ）が取り集められ、これに対応する符 号化音声データ、符号化拡張データ及びサブコード（付加データ）が付加されて 図１（Ａ）に示したようなデータユニットとして出力される。各圧縮手段でそれ ぞれ符号化が行われる場合、データ量がセクタ容量の整数倍となるように、発生 符号量が制御される。

【００４０】 フォーマッタ１０８から出力される信号は記録媒体に記録あるいは伝送系に送 られる。記録媒体あるいは伝送系から取り込まれた信号は、分離手段１２１にお いて、データユニット毎に処理されそのデータユニットから符号化音声データ、 符号化映像データ、符号化拡張データ、サブコードが取り出される。符号化音声 データは、音声デコーダ１２２にて復号され、符号化映像データは映像デコーダ １２３にて復号され、符号化拡張データは拡張データデコーダ１２４にて復号さ れる。復号された拡張データは、復号された映像データに合成手段１２５で合成 される。これにより、もとの音声信号、映像信号が再生されることになる。サブ コードに含まれる情報は、第２のシステム制御手段１２６に入力され、各ブロッ クのタイミング信号発生の基準、映音同期、あるいはモード設定情報として利用 される。

【００４１】 このシステムでは、音声と映像の同期手段に工夫が成されている。 次に、再度、データユニットについて説明する。 先に説明したように、映像データについては、１パケットが３０フレーム分（ ＝５ＧＯＰ×６フレーム／ＧＯＰ）であり、音声データは、３０フレーム／ＧＯ Ｐ分が４８ＫＢｙｔ（＝４ｃｈ×１２ＫＢｙｔｅ／ｓ）でフォーマット化される （モード１）。同時使用チャンネルが２であるときは必要最小メモリ容量は２４ ＫＢｙｔでよい。

【００４２】 図８は、データユニットに含まれる符号化映像データ、符号化音声データ、付 加データを示している。音声の符号化は、一定のサンプル数を１ブロックとして 、このサンプル数単位で符号化を行い、ヘッダを付して１フレームとしている。 ヘッダにはフレーム識別用のフレームＩＤが含まれている。

【００４３】 次に、サブコードには付加情報が含まれる。付加情報には、符号化映像データ と符号化音声データとの対応関係を示すデータが含まれている。つまり、図８（ Ａ）の符号化映像データには映像フレーム番号があり、また符号化音声データに も音声フレーム番号が存在する（図８（Ｂ））。そこで各ＧＯＰの先頭のフレー ム（フレーム内圧縮処理されたデータ：これを特定映像とする）が、今、特１、 特２、…であるとし、符号化音声データの音声フレーム番号が、それぞれ特１で ｋ−１に対応し、特２でｋ＋６に対応し、特５でｋ＋ｎに対応するものとすると 、この関連情報は、付加データに挿入される（図８（Ｃ））。さらに付加データ には、特１、特２、…にそれぞれ対応するサンプル番号も追加されている。サン プル番号は、図の例であると、特１の符号化映像データに対応する符号化音声デ ータの音声フレーム番号がｋ−１であり、かつフレームのサンプル番号が６１５ であることを意味する。また、特２の符号化映像データに対応する符号化音声デ ータの音声フレーム番号がｋ＋６であり、かつフレームのサンプル番号が１２で あることを意味する。

【００４４】 次に、上記の付加データの作成手段について説明する。 図９は付加データ作成手段を示している。端子２０１には、原映像信号が供給 される。この原映像信号は、量子化手段２０２で量子化され、フレームメモリ２ ０３に入力される。フレームメモリ２０３からの原映像信号は、フレーム単位で 映像符号化手段２０４に入力され、１フレーム単位で符号化映像データとして出 力される。この符号化映像データは、後段に設けられるフォーマッタにおいて例 えば図１で示したような形態とされる。入力端子２０５には映像フレームパルス が供給されており、フレームメモリ２０３の書き込み、読み出しタイミング信号 、映像符号化手段２０４のタイミング信号として用いられる。入力端子２０６に は、プログラムスタートパルスが入力される。このプログラムスタートパルスに より１／６分周器２０７はクリアされ、映像フレームパルスをカウントし、図７ で示した特定映像フレーム周期のパルス、つまり特定映像フレームパルスを作成 している。

【００４５】 一方、入力端子２０８には音声サンプリングパルスが入力され、入力端子２０ ９には原音声信号が入力される。原音声信号は、サンプリング・量子化手段２１ ０においてサンプリング量子化され、この出力は、音声符号化手段２１１に入力 されて符号化される。これにより符号化音声データが得られ、この後段において ヘッダにフレーム番号が付加される。

【００４６】 入力端子２０８の音声サンプリングパルスは音声１フレームのサンプル数をＮ とするとき、１／Ｎ分周器２１２に入力されて１／Ｎに分周され、音声フレーム パルスとして出力される。音声フレームパルスは、音声符号化手段２１１に入力 される。これにより音声符号化手段２１１は、フレーム単位での音声符号化を行 う。また音声フレームパルスは、音声サンプリングパルスカウンタ２１３にクロ ックとして入力される。音声サンプリングパルスカウンタ２１３は、音声フレー ムパルスでクリアされる。よって、その出力データは、１音声フレームにおける 音声サンプル数を表すことになる。この音声サンプル数は、レジスタ２１５に入 力される。このレジスタ２１５には、音声フレーム番号も入力されている。音声 フレーム番号は、音声フレームパルスカウンタ２１４により作成されている。つ まり音声フレームパルスカウンタ２１４において、プログラムスタートパルス毎 にクリアして、音声フレームパルスを計数することにより、音声フレーム番号を 作成することができる。レジスタ２１５には、音声フレーム番号と音声サンプル 数が入力されており、これらは特定映像フレームパルスによりラッチされて出力 される。音声サンプル数は、音声フレームパルスでクリアされ、逐次増加してい るがその途中で、特定映像フレームパルスでラッチされるので、特定映像に対応 する音声サンプル番号となる。

【００４７】 レジスタ２１５から得られる付加データは、後段のフォーマッタにおいて図１ で示したようなデータユニット作成に用いられる。 図９は、上記した付加データを再生して、音声と映像との同期をとるための同 期処理手段を示している。

【００４８】 再生時には、データユニット毎に符号化映像データ、符号化音声データ、付加 データが再生される。復号化された映像データと音声データの出力時期は、付加 データで規定される。データユニット毎に、記録媒体から読み出された符号化音 声データは入力端子３０１を介して音声バッファ３０２に入力され、また符号化 映像データは入力端子３１１を介して映像バッファ３１２に入力される。また、 入力端子３２１には付加データが入力され、レジスタ３２２に取り込まれる。

【００４９】 符号化音声データは、フレーム番号抽出手段３０５にも入力されている。音声 バッファ３０２から出力された符号化音声データは、音声復号手段３０３に入力 され復号され、音声ブロックバッファ３０４に入力される。また、映像バッファ ３１２から出力された符号化映像データは、映像復号手段３１３に入力され復号 され、映像フレームバッファ３１４に入力される。映像データは、１映像フレー ム単位で復号される。また音声データは、１音声フレーム単位で復号され、１音 声サンプルブロック分の復号サンプルデータが音声ブロックバッファ３０４に格 納される。

【００５０】 フレーム番号抽出手段３０５で抽出された音声フレーム番号は、比較手段３２ ３に入力される。比較手段３２３では、付加データから抽出したフレーム番号と 、符号化音声データのヘッダが抽出した音声フレーム番号との比較が行われる。 比較手段３２３において一致パルス（ＹＥＳ）が得られると、ゲート手段３２４ において、付加データに含まれるサンプル番号が抽出され、このサンプル番号は 、アドレスカウンタ３２５のプリセット入力となる。

【００５１】 これにより、音声ブロックバッファ３０４における復号音声データの読み出す べき音声サンプルデータ位置が決まる。また一致パルスにより、音声サンプリン グパルス発生手段３２６、映像フレームパルス発生手段３２７がスタートされ、 音声データは映像データとの関係が付加データにより指定されている対応サンプ ル番号で同期して出力されることになる。

【００５２】 比較手段３２３において不一致パルス（ＮＯ）が得られた場合は、シフトレジ スタ３３２の付加データがシフトされ、次の同期情報を読み取るまで進行させる 。例えば、図８の特１＝ｋ−１となる筈の処理のとき不一致パルスが得られると 、次の同期情報 特２＝ｋ＋６までシフトレジスタ３２２をシフトし、付加デー タに含まれるフレーム番号ｋ＋６を比較手段３２３に設定する。ここで符号化音 声データ列に含まれるフレーム番号と一致するかどうかの判定が行われ、一致す るまでこの処理が行われる。この処理によりフレーム番号が一致すると（例えば 特２＝ｋ＋６で一致が得られたとすると）、今度は、映像復号手段３１３及びフ レームバッファ３１４の映像データが、特２の復号映像データとなるまで処理さ れる。この同期調整は、調整手段３２８により行われる。よってこの場合は、第 ２の特定映像出力のときから音声が同期して出力されることになる。

【００５３】 比較手段３２３から一致パルスが得られるまでは、映像音声ともに出力しなく てもよいし、また映像のみを出力してもよい。一致パルスが得られたあとは、そ の映像グループにおける音声と映像とは同期しており、以後は比較手段の動作を 停止させてもよい。そして、周期的に特定映像信号の位置に合わせて比較手段を 動作させるようにしてもよい。

【００５４】 なお上記不一致パルスが得られたときの調整手段３２３の動作において、音声 フレームの構成が大きい場合には、第２、第４の特定映像フレームへと進むこと になるが、通常の音声フレームは大きくても２０４８程度のサンプル長なので第 ３の特定映像フレームまでには同期は確立する。

【００５５】 また、上記の説明では、特定映像フレームと指定された音声サンプルとの出力 時期の同期をとる場合、映像フレームバッファ、音声ブロックバッファのデータ 出力時点を制御しているが、復号後のデータのバッファメモリ（図示せず）の蓄 積時間や符号化データのバッファメモリ（図示せず）の蓄積時間等を調整する手 段をさらに導入してもよい。

【００５６】 図１１は、映像音声修正手段の他の実施例を示している。 入力端子４０１には符号化映像データが入力され、この符号化映像データは、 映像復号及びフレームバッファ４０２において復号される。入力端子４０３には 再生装置の内部クロックが供給され、１／Ｍ分周器４０４で１／Ｍに分周され映 像フレームパルスとして出力される。この映像フレームパルスは、先の映像復号 及びフレームバッファ４０２にタイミング信号として供給されるとともに、１／ ６分周器４０５に入力されて、１／６に分周され、図８に示した特定映像信号に 同期した特定映像フレームパルスとして出力される。

【００５７】 符号化音声データは、入力端子４０６を介して音声復号手段４０７に入力され て復号され、この復号音声データは、復号音声ブロックバッファ４０８に入力さ れる。入力端子４１１には、内部クロックが入力され、この内部クロックは、１ ／Ｎ分周器４１２で１／Ｎに分周され音声サンプリングパルスとして出力される 。音声サンプリングパルスは、音声フレームパルス作成手段４１３に入力される とともに、復号音声サンプルアドレスカウンタ４１４に入力される。音声フレー ムパルス作成手段４１３は音声フレーム周期に対応した音声フレームパルスを作 成して復号音声サンプルアドレスカウンタ４１４と、音声復号手段４０７にタイ ミング信号として与える。

【００５８】 復号音声サンプルアドレスカウンタ４１４は、音声フレームパルスでリセット され、音声サンプリングパルスを計数するので、その出力は音声サンプル番号を 表すことになる。音声サンプル番号は、復号音声ブロックバッファ４０８の読み 出しアドレスとして用いられるとともに、レジスタ４１５に入力されいる。レジ スタ４１５は、音声サンプル番号を、特定映像フレームパルスのタイミングでラ ッチし、これを比較手段４１６に入力する。比較手段４１６は、入力端子４１７ から与えられる付加データに含まれる音声サンプル番号とを比較する。ここで一 致パルスが得られた場合は、映像データと音声データとは所定の関係で同期して いることである。

【００５９】 しかし不一致パルスが得られた場合は、特定映像信号に対応して、付加データ で指定されている音声フレームが対応していないことである。そこで同期調整が 必要であるが、このシステムでは、比較手段４１６から１／Ｎ分周器４１２に対 して分周数調整信号を与えるようにしている。これにより、音声サンプリングパ ルスの位相及び音声フレームパルス位相が制御される。実際には、比較手段４１ ６において、比較される２つの音声サンプル番号の差が、ある値以上であるとき に、例えば１／Ｎ分周器４１２の分周数が１乃至２程度増減される。この処理の 後、比較手段４１６で比較される２つの音声サンプル番号の差がある範囲におさ まれば、その調整状態が維持される仕組みになっている。

【００６０】 上記の説明では、１／Ｎ分周器４１２の分周数を調整したが、１／Ｍ分周器４ ０４の分周数を調整してもよいし、双方を調整するようにしてもよい。このよう にすると、符号化側、復号側の内部クロック周波数の微小な違いがあっても、大 きな同期ずれが生じない段階で映像と音声との同期を修正し続けることができる 。

【００６１】

【考案の効果】

以上説明したようにこの考案によれば、効率的なデータ記録が可能であり、か つデータ管理も容易であり、プログラムの特殊再生、高速サーチを可能とし、さ らに映像と音声との同期も正確に容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例における信号圧縮フォーマ
ットを示す図。

【図２】この考案の他の実施例の信号圧縮フォーマット
を示す図。

【図３】この考案のさらに他の実施例の信号圧縮フォー
マットを示す図。

【図４】この考案の一実施例におけるデータ管理を説明
するために示したディスクデータ配列と管理テーブルの
説明図。

【図５】同じく管理図テーブルの詳細説明図。

【図６】同じく管理図テーブルの例を示す説明図。

【図７】この考案の一実施例における全体システムの構
成例を示す図。

【図８】この考案の一実施例におけるデータユニットの
詳細を示す図。

【図９】図８のデータユニットの処理システムのエンコ
ーダ例を示す図。

【図１０】図８のデータユニットの処理システムのデコ
ーダ例を示す図。

【図１１】図８のデータユニットの処理システムのデコ
ーダの他の例を示す図。

【図１２】従来のディスク管理システムを説明するため
に示した説明図。

【符号の説明】

１０１…分離手段、１０２…音声グループ化手段、１０
３…映像グループ化手段、１０４…拡張データグループ
化手段、１０５…音声圧縮手段、１０６…映像圧縮手
段、１０７…拡張データ圧縮手段、１０８…フォーマッ
タ、１２１…分離手段、１２２…音声デコーダ、１２３
…映像デコーダ、１２４…拡張データデコーダ、１２５
…合成手段、２０２…量子化手段、２０３…フレームメ
モリ、２０４…映像符号化手段、２０７…１／６分周
器、２１０…サンプリング量子化手段、２１１…音声符
号化手段、２１１…１／Ｎ分周器、２１４…音声フレー
ムパルスカウンタ、２１３…音声サンプルパルスカウン
タ、２１５…レジスタ、３０２…バッファ、３０３…音
声復号手段、３０４…音声ブロックアドレス、３０５…
フレーム番号抽出手段、３１２…バッファ、３１３…映
像復号手段、３１４…映像フレームバッファ、３２２…
レジスタ、３２３…比較手段、３２４…ゲート手段、３
２５…アドレスカウンタ、３２６…音声サンプリングパ
ルス発生手段、３２７…映像フレームパルス発生手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 7/13 Ｚ

Claims (8)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】一定再生時間数またはその再生時間数に相
   当する一定映像フレーム数毎に映像データを分離できる
   ようにグループ化し、グループ化した映像データをグル
   ープ単位で圧縮符号化した符号化映像データを作成する
   映像グループ化及び映像圧縮手段と、 グループ化する前に時間的に一致する映像と音声の先頭
   データが各グループの先頭に位置するように、前記映像
   データの前記グループ単位毎にそれぞれ対応する音声デ
   ータをグループ化し、各グループ単位で圧縮符号化した
   符号化音声データを作成する音声グループ化及び音声圧
   縮手段と、 前記映像データに挿入すべき拡張データを前記映像グル
   ープ単位毎にそれぞれ対応させてグループ化し、各グル
   ープ単位で圧縮符号化した符号化拡張データを作成する
   拡張データグループ化及び圧縮手段と、 前記符号化音声データのグループと符号化映像データの
   グループとの対応を現した同期情報を含むサブコードを
   作成するサブコード作成手段と、 前記サブコード、前記符号化拡張データのパケット、前
   記符号化音声データのパケット、前記符号化映像データ
   のパケットの順番に配列したデータユニットを作成して
   記録系または伝送系に出力するフォーマッタとを具備す
   ることを特徴とする圧縮信号の作成装置。
2. 【請求項２】前記映像データのグループは５であり、１
   グループのフレーム数は６フレームであることを特徴す
   る請求項１記載の圧縮信号の作成装置。
3. 【請求項３】前記映像データのグループは３であり、１
   グループのフレーム数は１２フレームであることを特徴
   する請求項１記載の圧縮信号の作成装置。
4. 【請求項４】前記映像データのグループは３であり、１
   グループのフレーム数は１０フレームであることを特徴
   する請求項１記載の圧縮信号の作成装置。
5. 【請求項５】１つのグループの映像データのフレーム数
   を複数フレームとして、複数のグループをまとめ、各グ
   ループ化した映像データをグループ単位で圧縮符号化し
   た符号化映像データと、 グループ化する前に時間的に一致する映像と音声の先頭
   データが各グループの先頭に位置するように、前記映像
   データの前記グループ単位毎にそれぞれ対応する音声デ
   ータをグループ化し、各グループ単位で圧縮符号化した
   符号化音声データと、 前記映像データに挿入すべき拡張データを前記映像グル
   ープ単位毎にそれぞれ対応させてグループ化し、各グル
   ープ単位で圧縮符号化した符号化拡張データと、 前記
   符号化音声データのグループと符号化映像データのグル
   ープとの対応を現した同期情報を含むサブコードとを有
   し、 かつ前記サブコード、前記符号化拡張データのパケッ
   ト、前記符号化音声データのパケット、前記符号化映像
   データのパケットの順番に配列したデータユニットが次
   々入力される装置であって、 前記データユニットから前記サブコード、前記符号化拡
   張データ、前記符号化音声データ、前記符号化映像デー
   タをそれぞれ分離する手段と、 前記分離した前記符号化拡張データ、前記符号化音声デ
   ータ、前記符号化映像データをデコードし、前記サブコ
   ードの同期情報に基づきデコードされた映像データと音
   声データを同期させて出力する手段とを有したことを特
   徴とする圧縮信号の再生装置。
6. 【請求項６】前記映像データのフレーム数は６であり、
   グループ数は５であることを特徴とする請求項５記載の
   圧縮信号の再生装置。
7. 【請求項７】前記映像データのフレーム数は１２であ
   り、グループ数は３であることを特徴とする請求項５記
   載の圧縮信号の再生装置。
8. 【請求項８】前記映像データのフレーム数は１０であ
   り、グループ数は３であることを特徴とする請求項５記
   載の圧縮信号の再生装置。