JP3004105U - 圧縮信号の再生及び同期装置 - Google Patents
圧縮信号の再生及び同期装置Info
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- JP3004105U JP3004105U JP1994002280U JP228094U JP3004105U JP 3004105 U JP3004105 U JP 3004105U JP 1994002280 U JP1994002280 U JP 1994002280U JP 228094 U JP228094 U JP 228094U JP 3004105 U JP3004105 U JP 3004105U
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Abstract
(57)【要約】
【目的】圧縮符号化された映像と音声との再生時の同期
が正確に得られる。 【構成】データユニットは、データ部に圧縮符号化され
た音声データ、複数の映像フレームが圧縮符号化された
映像データを含み、ヘッダ部に特定の映像フレームとこ
れに対応する音声フレーム及びサンプル番号の関係を現
した映音同期情報を含む。ホストコンピュータ241は
映音同期情報をデコード部231に与え、音声デコード
部231はデータ列の中の対応する音声フレームを検出
し、そのフレームの音声サンプルを復号し、バッファに
蓄える。映像デコーダ202は特定映像フレームを出画
するときに出画通知信号を出力し、これに応答して音声
デコード部231は、対応する復号した音声サンプルの
出力を開始する。再生中の映像音声の同期ずれは、同期
ずれ通知信号発生回路255からの通知信号で、PLL
回路242のクロック周波数が調整される。
が正確に得られる。 【構成】データユニットは、データ部に圧縮符号化され
た音声データ、複数の映像フレームが圧縮符号化された
映像データを含み、ヘッダ部に特定の映像フレームとこ
れに対応する音声フレーム及びサンプル番号の関係を現
した映音同期情報を含む。ホストコンピュータ241は
映音同期情報をデコード部231に与え、音声デコード
部231はデータ列の中の対応する音声フレームを検出
し、そのフレームの音声サンプルを復号し、バッファに
蓄える。映像デコーダ202は特定映像フレームを出画
するときに出画通知信号を出力し、これに応答して音声
デコード部231は、対応する復号した音声サンプルの
出力を開始する。再生中の映像音声の同期ずれは、同期
ずれ通知信号発生回路255からの通知信号で、PLL
回路242のクロック周波数が調整される。
Description
【0001】
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 効な圧縮信号の再生及び同期装置に関するものである。
【0002】
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13(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13(B))、その外周にファイルアロケーシュンテーブル(図13(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】
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。特に、データが圧縮された場合の映像と音声の同期再生は重要であり、同 期がずれると、データ圧縮が行われている故に大きなずれが生じてしまうことが ある。 そこでこの考案は、映像と音声との同期再生が簡単に得られる圧縮信号の再生 及び同期装置を提供することを目的とする。
【0010】
この考案は、映像データの複数フレームを圧縮符号化した符号化映像データと 、符号化する前に時間的に前記映像データに対応する音声データを圧縮符号化し てフレーム化した符号化音声データと、前記映像データの複数フレームのうち特 定フレームの映像データに対応する音声データに対して符号化時に付されている 音声フレーム番号及びこの音声フレーム内の音声サンプル番号を組み合わせた映 音同期情報とを有したデータユニットが次々と入力される装置であって、前記デ ータユニットから分離した前記符号化映像データを復号して出力するとともに、 前記特定のフレーム映像データを出力するときは出画通知信号を出力する映像デ コーダと、前記データユニットから分離した前記符号化音声データを復号して、 その復号した音声データをバッファに蓄積しておき、前記出画通知信号が到来し た時点から前記音声サンプル番号の音声データから順次出力を開始する音声デコ ーダとを備えるものである。
【0011】 またこの考案は、前記データユニットから分離した前記符号化映像データを復 号して出力するとともに、前記特定のフレーム映像データを出力するときは出画 通知信号を出力する映像デコーダと、前記データユニットから分離した前記符号 化音声データを復号する音声デコーダと、前記音声デコーダから、前記映音同期 情報で指定されている音声フレーム番号及び音声サンプル番号に対応した音声デ ータがデコードされ出力された時点から次の垂直同期信号までの時間を計測し、 この時間が許容値にあるかどうかを判定し、許容値の範囲外であるときは前記音 声デコーダで用いるクロック周波数を調整する手段とを備えるものである。
【0012】
上記の手段によると、再生時には音声と映像との同期が正確に得られる。また 、再生中は同期状態を常時監視し、同期ずれを自動調整することができる。
【0013】
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、データユニットヘッダ(DH)と副映像データ(Ext)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。またデー タユニットヘッダ(DH)は、データユニット内の個別管理情報であり、音声と 映像の同期情報が含まれる。副映像データ(Ext)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 のディスクでは最大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3600000セクタの場合は、容量低下率は、0.2%となる(た だし1KB/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、1152サンプル長 の場合は原音声時間に換算すると24ms〜36ms、符号化データ量は、28 8バイト〜576バイトとなる。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。データユニ 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 より最初のデータユニット番号が決まる。今、データユニット番号が1であった とすると、次のリンクポインタは0である。データユニット番号0のリンクポイ ンタはNmax-1 である。そしてデータユニット番号Nmax-1 のリンクポインタは 、2である。ここで上記のデータ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。 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、映 音同期情報を示している。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、映音同期情報(8(C))は、先にも説明したようにデータユニットヘ ッダ(DH)に含まれる。映音同期情報には、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、これに対応する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 フレーム(k−1)、特2でフレーム(k+6)、特5でフレーム(k+n)で あるものとすると、これらがそれぞれ組み合わせらる。さらに、さらに映音同期 情報には、特1、特2、…にそれぞれ対応する音声データの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】 図9には、データユニットヘッダ(DUTヘッダ)に含まれる情報の種類を各 種示している。 DUTヘッダには、プログラム番号、プログラム時間、データユニットのサイ ズ、映像データの先頭位置、音声データの先頭位置、映音同期、副映像データの 先頭位置等の情報が含まれている。プログラム番号(当該プログラムの番号)、 プログラム時間(当該プログラムにおけるデータユニットの処理の経過時間)は 2バイトである。データユニットのサイズは、全体のバイトサイズを示し、映像 データの先頭位置情報は、データユニットの先頭から何バイト目がデータの先頭 であるのかを示している。音声データの先頭位置情報もデータユニットの先頭か ら何バイト目がデータの先頭であるのかを示している。映音同期情報は、先の説 明したように特定映像フレームに対応する音声データのフレーム番号及びサンプ ル番号が対応付けられている。副映像データの先頭位置情報は、データユニット の先頭から何バイト目がデータの先頭であるのかを示している。データユニット のサイズ、映像データの先頭位置、音声データの先頭位置、映音同期情報として は、それぞれまったく同じ情報が3つずつ記録されており、1つが読み取り不可 能となっても他の同一内容の情報を読み取ることができるように、安全対策が施 されている。
【0045】 図10には、再生システムの中で、特に映音同期処理を行う部分を取り上げて 示している。 201は、再生データ列(映像・音声パケットデータ)が出力されるバスであ り、映像デコーダ202、音声デコーダ203に接続されている。図7では、分 離手段121により分離されているとして説明したが、この例では分離手段を省 略している。映像デコーダ202は、映像デコード部211、作業バッファ21 2を有し、圧縮データの復号処理を行い、復号したデータを出力端213に導出 する。音声デコーダ203は、デコード部213で圧縮されている音声データを 復号し、復号された音声データを出力端232に導出する。241はホストコン ピュータであり、再生システムの全体を制御するが、図ではこれから説明する映 音同期処理に必要な部分に対する接続を示している。このホストコンピュータ2 41は図7の第2のシステム制御手段126に含まれる。ホストコンピュータ2 41は、PLL回路242を制御して、その出力クロックの周波数を例えば+1 0%、あるいは−10%制御することができる。PLL回路242の出力クロッ クは、デコード部231で用いられている。
【0046】 デコード部231は、圧縮符号化音声データのデコードを行う。またホストコ ンピュータ241から映音同期情報も送られてくる。映音同期情報は、図8及び 図9で説明したように、映像信号の特定フレームに対応した音声フレーム番号# k及びサンプル番号#nを有する。映像デコーダ202においては、同期信号発 生回路251から出力される垂直同期信号にフレーム同期させて、復号した映像 データを出力している。ここで、映像デコーダ202は、特定映像フレームが出 力されるときには、出画通知信号を発生し、これをホストコンピュータ241、 及びデコード部231に供給している。デコード部231は、出画通知信号が到 来すると、デコードしてバッファに蓄えておいた音声サンプルデータの中から、 映音同期情報により指定されているサンプルデータ#nのアドレスから読み出し を開始する。これにより、特定映像フレームに対しては、常に、所定(対応関係 が指定されている)の音声サンプルデータが対応して読み出され、映像音声の同 期が取れることになる。したがって、デコード部231は、符号化されている音 声データを復号し、一時的に蓄えておくバッファと、このバッファに対して読み 出し開始アドレスを指定する手段が含まれる。読み出し開始アドレスを指定する 手段は、映音同期情報をデコードして指定されている音声フレーム番号(1)を 検出する手段と、実際の符号化音声データの音声フレーム番号(2)を検出する 手段と、音声フレーム番号(1)、音声フレーム番号(2)の一致を検出する手 段を有する。そして一致が得られたら、そのフレームの復号を行い復号された音 声サンプルデータを、先のバッファに格納する手段と、このバッファの読み出し 開始アドレスを決める手段とを有する。読み出し開始アドレスは、映音同期情報 に含まれるサンプル番号により決定される。読み出しアドレスが決まり準備状態 になると、あとは、出画通知信号が到来したときに、実際の読み出しが開始され る。以後は、次の特定映像フレームの到来までは、到来する符号化音声データの 復号処理が次々と連続して行われる。
【0047】 図11は、上記同期開始を得るための動作をタイミングチャートで示している 。すなわちホストコンピュータ241により、特定映像フレームに対応する音声 フレーム番号、サンプル番号がインターフェースラインを通じてデコード部23 1に設定される。設定の後、バス201のデータを転送すべき音声フレームの転 送指令が行われる。データバス201からデコード部231へデータの転送が行 われると、デコード部231は指定されている番号の音声フレームがあるかどう かを検出し、指定されている番号の音声フレームが到来すると、デコードを開始 する。このときにデコードされた音声サンプルデータは、先に説明したようにバ ッファに蓄積される。次に出画通知信号が到来すると、音声デコード出力が実際 の出力バス232に導出される。
【0048】 上記のような同期処理が行われた後は、特定映像フレームの出力タイミング毎 に以下のような処理が行われる。 図10に戻って、デコード部231は、ホストコンピュータから特定映像フレ ーム(図8(C)の特1〜特5)に対応する音声フレーム番号及び音声サンプル 番号の情報を受けている。また、データバス201から受けとる音声フレームの 番号も監視している。ここで、今、特2の映像の出画通知信号が到来したとする 。すると、デコード部231は、特2の映像フレームに対応する音声フレームの デコードを行っている最中であるが、指定されている音声サンプル番号のデータ 出力時点を検出する。これは当該音声フレーム番号を監視し、当該音声フレーム のデコード処理を開始したときから、当該音声サンプル番号のデータの出力時点 をカウントすることにより可能である。例えば1つの音声フレームには、音声デ ータの1152サンプルが符号化されて含まれている。そこで、指定されている 音声サンプル番号は、サンプル数に対応しているので、何時の時点で指定されて いる音声サンプルが出力されるのかはデコードサンプル単位で認識することがで きる。今、指定されている音声サンプルが出力されるものとすると、そのタイミ ング信号がデコード部231から出力され、出力検出器251に供給される。出 力検出器251は、タイミング信号が入力すると、カウンタ252のカウントを スタートさせる。カウンタ252は、クロックを計数するが、垂直同期信号発生 回路251からの垂直同期信号によりクリアされる。
【0049】 この結果、カウンタ252の計数値は、特定の音声サンプルの出力タイミング と、垂直同期信号(出画通知信号)との同期ずれを表すことになる。カウンタ2 52の計数値は、比較器254に入力され、許容値レジスタ253からの許容値 と比較され、同期ずれが許容値以内であるかどうかの判定が行われる。同期ずれ が許容値よりも大きい場合には、同期ずれ通知信号発生回路255からホストコ ンピュータ241に対してずれが許容値よりも大きいことを示す同期ずれ通知信 号が与えられる。
【0050】 なおカウンタ252では、そのクロックとして例えばfs=48000が用い らており、(1/30)秒(垂直同期信号間隔)で(fs/30)=1600の 計数値となる。
【0051】 同期ずれ通知信号を受け取ったホストコンピュータ241は、クロックを発生 しているPLL回路242に対してその出力クロックの周波数を例えば+10% あるいは−10%シフトさせるための制御信号を与える。するとデコード部23 1は、そのデコード処理スピードが制御され、出力データの出力レートも制御さ れることになる。これにより、先の同期ずれが改善され許容値範囲に制御される ことになる。
【0052】 図12は、同期ずれが生じた状態を示している。図12(A)は垂直同期信号 に対して音声データの出力タイミングが早い場合であり、図12(B)は垂直同 期信号に対して音声データの出力タイミングが遅い場合である。カウンタ252 (図10)は、所定の音声サンプルデータが出力されるタイミングで計数をスタ ートし、垂直同期信号でクリアされる。
【0053】 比較器254は、垂直同期信号が到来すると、カウンタ252の計数値を取り 込む。この後でカウンタ252はクリアされる。比較器254は、まずカウンタ 252の計数値Xが0〜800の間に設定された第1の所定値Cを越えているか どうかの判定を行う。所定値Cを越えていない場合には、垂直同期信号に対して 音声データの出力タイミングが早い(図12(A)の状態)が許容範囲内である と判定する。次に、カウンタ252の計数値Xが所定値Cを越えている場合には 、さらにXが800を越えているかどうかを判定する。
【0054】 もしXが800を越えていなければ音声データの出力タイミングが許容値以上 に早いと判定する。もしXが800を越えているときは、音声データの出力タイ ミングが遅い場合である。この場合には(1600−X)がCを越えていなけれ ば許容範囲内でありCを越えていれば許容範囲外と判定する。進みまたは遅れが 許容範囲外の場合には、ずれ通知信号がホストコンピュータ214に与えらえる 。すると、ホストコンピュータ241は、先に説明したようにPLL回路242 のクロック周波数を制御する。 この場合、ホストコンピュータ241に対して、クロック周波数の修正方向( +10%あるいは−10%)を示す情報を共に与える。
【0055】
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、特 に、映像と音声との同期再生が正確に得られる。
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
詳細を示す図。
【図9】上記データユニットのヘッダに含まれる情報の
説明図。
説明図。
【図10】上記データユニットを処理するデコーダ例を
示す図。
示す図。
【図11】上記デコーダの動作例を説明するためのタイ
ミング図。
ミング図。
【図12】同じく上記デコーダの動作例を説明するため
のタイミング図。
のタイミング図。
【図13】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。
に示した説明図。
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、201…データバス、202…映像デコー
ダ、203…音声デコーダ、211…映像デコード部、
212…作業用バッファ、231…デコード部、241
…ホストコンピュータ、242…PLL回路、251…
出力検出器、252…カウンタ、253…許容値レジス
タ、254…比較器、255…同期ずれ通知信号発生回
路。
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、201…データバス、202…映像デコー
ダ、203…音声デコーダ、211…映像デコード部、
212…作業用バッファ、231…デコード部、241
…ホストコンピュータ、242…PLL回路、251…
出力検出器、252…カウンタ、253…許容値レジス
タ、254…比較器、255…同期ずれ通知信号発生回
路。
Claims (8)
- 【請求項1】映像データの複数フレームを圧縮符号化し
た符号化映像データと、符号化する前に時間的に前記映
像データに対応する音声データを圧縮符号化してフレー
ム化した符号化音声データと、前記映像データの複数フ
レームのうち特定フレームの映像データに対応する音声
データに対して符号化時に付されている音声フレーム番
号及びこの音声フレーム内の音声サンプル番号を組み合
わせた映音同期情報とを有したデータユニットが次々と
入力される装置であって、 前記データユニットから分離した前記符号化映像データ
を復号して出力するとともに、前記特定のフレーム映像
データを出力するときは出画通知信号を出力する映像デ
コーダと、 前記データユニットから分離した前記符号化音声データ
を復号して、その復号した音声データをバッファに蓄積
しておき、前記出画通知信号が到来した時点から前記音
声サンプル番号の音声データから順次出力を開始する音
声デコーダとを具備したことを特徴とする圧縮信号の再
生及び同期装置。 - 【請求項2】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て
フレーム化した符号化音声データと、 前記映像データのうち特定の映像データと、この特定の
映像データに対応する音声データを含む音声フレーム番
号及び対応する音声サンプル番号を組み合わせた映音同
期情報を含むデータユニットヘッダとを有したデータユ
ニットが次々と入力される装置であって、 前記データユニットから分離した前記符号化映像データ
を復号し、前記特定の映像データを出力するときは出画
通知信号を出力する映像デコーダと、 前記データユニットから分離した前記符号化音声データ
を復号するが、立上がり時には、前記映音同期情報の音
声フレーム番号に対応する符号化音声データが入力した
ときから、この符号化音声データをデコードし、デコー
ドされた音声データをバッファに蓄積し、前記出画通知
信号が到来した時点で、前記バッファに蓄積されている
音声データのうち前記音声サンプル番号に対応する音声
データから読み出しを開始し、デコード処理を続行する
音声デコーダとを具備したことを特徴とする圧縮信号の
再生及び同期装置。 - 【請求項3】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て
フレーム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、 前記映像データのうち特定の映像データと、この特定の
映像データに対応する音声データを含む音声フレーム番
号及び対応する音声サンプル番号を組み合わせた映音同
期情報を含むデータユニットヘッダとを有したデータユ
ニットが次々と入力される装置であって、 前記データユニットから分離した前記符号化映像データ
を復号し、前記特定の映像データを出力するときは出画
通知信号を出力する映像デコーダと、 前記データユニットから分離した前記符号化音声データ
を復号する音声デコーダと、 前記データユニットヘッダに含まれる前記映音同期情報
を取り出し、前記音声デコーダにセットする制御手段
と、 前記音声デコーダに含まれ、前記映音同期情報の音声フ
レーム番号に対応する符号化音声データが入力したとき
から、この符号化音声データをデコードし、デコードさ
れた音声データをバッファに蓄積し、前記出画通知信号
が到来した時点で、前記バッファに蓄積されている音声
データのうち前記映音同期情報で指定されている音声サ
ンプル番号に対応する音声データから読み出しを開始す
る手段とを具備したことを特徴とする圧縮信号の再生及
び同期装置。 - 【請求項4】映像データの複数フレームを圧縮符号化し
た符号化映像データと、符号化する前に時間的に前記映
像データに対応する音声データを圧縮符号化してフレー
ム化した符号化音声データと、前記映像データの複数フ
レームのうち特定フレームの映像データに対応する音声
データに対して符号化時に付されている音声フレーム番
号及びこの音声フレーム内の音声サンプル番号を組み合
わせた映音同期情報とを有したデータユニットが次々と
入力される装置であって、 前記データユニットから分離した前記符号化映像データ
を復号して出力するとともに、前記特定のフレーム映像
データを出力するときは出画通知信号を出力する映像デ
コーダと、 前記データユニットから分離した前記符号化音声データ
を復号する音声デコーダと、 前記音声デコーダから、前記映音同期情報で指定されて
いる音声フレーム番号及び音声サンプル番号に対応した
音声データがデコードされ出力された時点から次の垂直
同期信号までの時間を計測し、この時間が許容値にある
かどうかを判定し、許容値の範囲外であるときは前記音
声デコーダで用いるクロック周波数を調整する手段とを
具備したことを特徴とする圧縮信号の再生及び同期装
置。 - 【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て
フレーム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、 前記映像データのうち特定の映像データと、この特定の
映像データに対応する音声データを含む音声フレーム番
号及び対応する音声サンプル番号を組み合わせた映音同
期情報を含むデータユニットヘッダとを有したデータユ
ニットが次々と入力される装置であって、 前記データユニットから分離した前記符号化映像データ
を復号して出力する映像デコーダと、 前記データユニットから分離した前記符号化音声データ
を復号する音声デコーダと、 前記音声デコーダから、前記映音同期情報で指定されて
いる音声フレーム番号及び音声サンプル番号に対応した
音声データがデコードされ出力されたことを検出する検
出手段と、 前記検出手段が前記音声データが出力されたことを検出
した時点からクロックを計数し、前記映像データの画像
出力に同期した垂直同期信号でクリアされるカウンタ手
段と、 前記垂直同期信号の周期で前記カウンタの計数値が許容
値にあるかどうかを判定し、許容値の範囲外であるとき
は前記音声デコーダで用いるクロック周波数を調整する
手段とを具備したことを特徴とする圧縮信号の再生及び
同期装置。 - 【請求項6】前記音声サンプル番号が付されている音声
サンプルは、1垂直期間内で1152存在することを特
徴とする請求項1、2、3、4、5のいずれかに記載の
圧縮信号の再生及び同期装置。 - 【請求項7】前記音声デコーダのクロック周波数を調整
する手段は、前記カウンタ手段の値と許容値とを比較す
る比較手段と、この比較手段の比較結果により同期ずれ
通知信号を発生する通知信号発生手段と、前記通知信号
発生手段から通知信号が到来したときに、前記音声デコ
ーダに前記クロックを供給してる位相ロックループ回路
(PLL回路)を制御する制御手段とを具備したことを
特徴とする請求項4または5記載の圧縮信号の再生及び
同期装置。 - 【請求項8】前記映音同期情報により指定されている映
像データは、フレーム内圧縮符号化されていることを特
徴とする請求項1、2、3、4、5のいずれかに記載の
圧縮信号の再生及び同期装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1994002280U JP3004105U (ja) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | 圧縮信号の再生及び同期装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1994002280U JP3004105U (ja) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | 圧縮信号の再生及び同期装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP3004105U true JP3004105U (ja) | 1994-11-08 |
Family
ID=43140042
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1994002280U Expired - Lifetime JP3004105U (ja) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | 圧縮信号の再生及び同期装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3004105U (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3370457B2 (ja) | 1994-11-10 | 2003-01-27 | 三菱電機株式会社 | 光ディスク、光ディスクの記録方法及び記録装置並びに光ディスクの再生方法及び再生装置 |
-
1994
- 1994-03-17 JP JP1994002280U patent/JP3004105U/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3370457B2 (ja) | 1994-11-10 | 2003-01-27 | 三菱電機株式会社 | 光ディスク、光ディスクの記録方法及び記録装置並びに光ディスクの再生方法及び再生装置 |
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