JP3004105U - 圧縮信号の再生及び同期装置 - Google Patents

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。

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 効な圧縮信号の再生及び同期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】

【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。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】

【課題を解決するための手段】

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】

【作用】

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】

【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、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】

【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、特 に、映像と音声との同期再生が正確に得られる。

【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】上記データユニットのヘッダに含まれる情報の
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。

【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。

【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。

【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。

【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、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)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。
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。
6. 【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。
7. 【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。
8. 【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。