JP3580310B2

JP3580310B2 - 再生装置

Info

Publication number: JP3580310B2
Application number: JP2003159774A
Authority: JP
Inventors: 義雅細野
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-03-26
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2004-10-20
Anticipated expiration: 2019-10-20
Also published as: JP2004030890A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高能率符号化されたディジタル画像データを記録するのに好適な記録媒体、及びこの記録媒体に高能率符号化されたディジタル画像データを再生する場合に用いて好適な再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、ＣＤ−ＲＯＭ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）は、音楽用ＣＤ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃＤｉｇｉｔａｌＡｕｄｉｏ：以下ＣＤ−ＤＡと略記）をベースに規格化されたものである。まず、その物理フォーマットについて簡単に説明する。物理フォーマットとは、ＣＤ−ＲＯＭのディスクを、ＣＤ−ＲＯＭドライブに装着した場合、少なくとも物理的にデータを読み出すことができるフォーマットを意味する。
【０００３】
１枚のディスクには、最大９９トラックの音楽トラック又はデータトラックを含むことができる。このトラックに関する情報は、ＴＯＣ（ＴａｂｌｅＯｆＣｏｎｔｅｎｔｓ）と呼ばれるディスクの先頭部分、すなわちディスクの最内周部分に記録されている。このＴＯＣが記録された部分がリードイントラック（ＬｅａｄｉｎＴｒａｃｋ）と呼ばれる。一方、最終トラック、すなわちＣＤ−ＤＡでは最後の曲が終わる部分はリードアウトトラック（ＬｅａｄｏｕｔＴｒａｃｋ）と呼ばれる。
【０００４】
ＣＤ−ＤＡでは、１６ビット、４４．１ｋＨｚのサンプリングレートでステレオ音声信号をディジタル化して記録しているので、１秒間では、２（ステレオ）×２（１６ビット）×４４，１００＝１７６，４００バイトのデータが記録されていることになる。ＣＤ−ＲＯＭでは、１秒を７５等分したセクタを最小単位として扱うので、１セクタは２，３５２バイトとなる。
【０００５】
ＣＤ−ＲＯＭＭＯＤＥ−１の場合、１セクタ内に、同期のためのＳＹＮＣデータ（１２バイト）およびヘッダ（４バイト）と、エラー訂正のためのＥＣＣ（ＥｒｒｏｒＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎＣｏｄｉｎｇ：２７６バイト）およびＥＤＣ（ＥｒｒｏｒＤｅｔｅｃｔＣｏｄｉｎｇ：４バイト）等を含むため、残り２０４８バイトがユーザデータとして記録される。また、音声や画像データ等、データ補間処理などにより厳密なエラー訂正が必要とされないデータに関しては、ＥＣＣおよびＥＤＣを省略し、ＳＹＮＣとヘッダを除く２，３３６バイトが、ユーザデータとして１セクタ内に記録される。これはＣＤ−ＲＯＭＭＯＤＥ−２と呼ばれる。
【０００６】
さて、近年、ミニディスク（商標）・システムと呼ばれる録音再生可能なパーソナル・オーディオ機器が開発され、商品化されている。
【０００７】
このミニディスクでは、ディスクに書き込む変調方式としてＥＦＭ（ＥｉｇｈｔｔｏＦｏｕｒｔｅｅｎＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、誤り訂正符号としてＣＩＲＣ（ＣｒｏｓｓＩｎｔｅｒｌｅａｖｅＲｅｅｄ−ＳｏｌｏｍｏｎＣｏｄｅ）を採用している。このフォーマットに、ＡＴＲＡＣ（ＡｄａｐｔｉｖｅＴｒａｎｓｆｏｒｍＡｃｏｕｓｔｉｃＣｏｄｉｎｇ）方式で圧縮したオーディオ・データを記録する。圧縮したデータは、図６に示すように、クラスタと呼ばれるブロックごとにまとめて記録する。上述したＣＤ−ＲＯＭＭＯＤＥ−２に非常に近いフォーマットとなっている。
【０００８】
ＣＤ−ＲＯＭはＣＤの９８フレームを１セクタとしている。再生時間に換算すると、１３．３ｍｓとなる。ＣＩＲＣのインターリーブ長は、１０８フレーム（１４．５ｍｓ）である。ＣＤ−ＲＯＭの１セクタよりも長い。ＣＩＲＣの誤り訂正符号を使ってデータを記録するには、少なくとも３セクタを余分に確保する必要がある。この領域をリンク領域と呼ぶ。データを書き始める前に、１０８フレーム（１セクタ＋α）以上のリンク領域を確保しなければならない。データを書き終わった後も、同じように１０８フレーム以上の領域を確保する必要がある。このようにしないと、誤り訂正のインターリーブが完結しないからである。
【０００９】
任意の場所からデータを書き込めるようにすると、リンク領域がディスクの各部に分散しデータの記録再生効率が悪くなる。そこで、ある程度大きな記録単位ごとにデータを書き込むようにした。ミニディスクでは、この記録単位をクラスタと呼ぶ。１クラスタは３６セクタからなる。書き換えは必ず１クラスタの整数倍で行う。記録するデータを一旦ＲＡＭに蓄積し、ディスクに書き込む。このＲＡＭは再生の際の耐振防止機能を実現するためのショックプルーフ・メモリと共用できる。
【００１０】
録音再生可能な光磁気ディスク型のミニディスクでは、１クラスタ（＝３６セクタ）の内、３セクタをリンク・セクタとし、さらに次の１セクタをサブデータ用に確保しておく。圧縮データは、残りの３２セクタに記録する。
【００１１】
データを記録するときには、前のクラスタの第２番目のリンク・セクタの途中から書き始める。３６セクタ目を書き終わるときは、先頭のリンク・セクタと第２番目のリンクセクタの途中まで誤り訂正用のデータを書かなければならない。
【００１２】
再生専用のＣＤと同様なミニディスクでは、クラスタ単位での書き換えを考慮する必要がなく、データが連続的に記録されているので、リンク領域の３セクタは不要である。この３セクタにサブデータ用の１セクタを合わせた４セクタを、全てサブデータ用に割り当て、グラフィックスのデータなどを格納することができるようになっている。
【００１３】
このように、ミニディスクでは、録音用のディスクと再生専用ディスクのサブデータ容量が異なり、サブデータまで含めると、再生専用ディスクから録音用ディスクへの完全な複写はできないようになっている。
【００１４】
また、録音用のディスクで、既に記録されているデータの一部を書き換えようとする場合においては、その更新データが例え僅かであったとしても、クラスタ全体を書き換える必要がある。クラスタを単位としてインターリーブされているからである。
【００１５】
一方、画像信号を高能率符号化する方式として、ＭＰＩＧ１（ＭｏｖｉｎｇＰｉｃｔｕｒｅＩｍａｇｅＣｏｄｉｎｇＥｘｐｅｒｔｓＧｒｏｕｐＰｈａｓｅｌ）による標準化案に従って、ディジタル・ストレージ・メディア用の画像信号の高能率符号化方式が規定されている。ここで、当該方式で対象としているストレージ・メディアは、ＣＤやＤＡＴ（ディジタル・オーディオ・テープ）、ハードディスク等のように、連続的な転送速度が約１．５Ｍｂｉｔ／ｓｅｃ以下のものである。また、これは、直接復号器に接続されるだけでなく、コンピュータのバス、ＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）、テレコミュニケーション等の伝送媒体を介して接続されることも想定されており、更に、正順再生だけでなく、ランダムアクセスや高速再生、逆順再生等のような特殊機能についても考慮されている。
【００１６】
このようなＭＰＥＧ１による画像信号の高能率符号化方式の原理は、以下に示すようなものである（例えば、非特許文献１参照）。
【００１７】
この高能率符号化方式では、まず、画像間の差分を取ることで時間軸方向の冗長度を削減し、その後、離散コサイン変換（ＤＣＴ）処理と可変長符号化処理を使用して時間軸方向の冗長度を削減するようになっている。
【００１８】
まず、時間軸方向の冗長度について以下に述べる。
一般に、連続した動画では、時間的に前後の画像と、現在注目している画像（ある時刻の画像）とは良く似ているものである。このため、例えば図１６に示すように、今から符号化しようとしている画像と、時間的に前方の画像の差分を取り、その差分を伝送するようにすれば、時間軸方向の冗長度を減らして伝送する情報量を少なくすることが可能となる。このようにして符号化される画像は、後述する前方予測符号化画像（Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ−ｃｏｄｅｄｐｉｃｔｕｒｅ、ＰピクチャあるいはＰフレーム）と呼ばれる。同様に、今から符号化しようとしている画像と、時間的に前方あるいは後方もしくは、前方及び後方から生成された補間画像との差分を取り、それらのうち小さな値の差分を伝送するようにすれば、時間軸方向の冗長度を減らして伝送する情報量を少なくすることが可能となる。このようにして符号化される画像は、後述する両方向予測符号化画像（ＢｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｌｙＰｒｅｄｉｃｔｉｖｅ−ｃｏｄｅｄｐｉｃｔｕｒｅ、ＢピクチャあるいはＢフレーム）と呼ばれる。なお、図１６において、図中符号Ｉで示す画像は、後述する画像内符号化画像（イントラ符号化画像：Ｉｎｔｒａ−ｃｏｄｅｄｐｉｃｔｕｒｅ、ＩピクチャあるいはＩフレーム）を示し、同図中符号Ｐで示す画像はＰピクチャを示し、符号Ｂで示す画像はＢピクチャを示している。
【００１９】
また、予測画像を生成するためには、動き補償が行われる。
この動き補償によれば、例えば８×８画素の単位ブロックにより構成される１６×１６画素のブロック（以下、マクロブロックと呼ぶ）を抽出し、前画像の対応するマクロブロックの位置の近傍で一番差分の少ないマクロブロックを探索し、この探索されたマクロブロックとの差分を取ることにより、送らなければならないデータを削減することができる。実際には、例えば、Ｐピクチャ（前方予測符号化画像）では、動き補償後の予測画像と差分を取ったものと、この動き補償後の予測画像と差分を取らないものとの内、データ量の少ないものを１６×１６画素のマクロブロック単位で選択して符号化する。
【００２０】
しかし、上述したような場合、例えば、物体が動いた後に見えてくる背景などの画像の部分に関しては、多くのデータを伝送しなければならない。そこで、例えば、Ｂピクチャ（両方向予測符号化画像）では、既に復号化された動き補償後の時間的に前方あるいは後方の画像および、その両者を加算して生成した補間画像と今から符号化しようとしている画像との差分と、この差分を取らないもの、すなわち今から符号化しようとしている画像の四者の内、一番データ量の少ないものが符号化される。
【００２１】
次に、空間軸方向の冗長度について以下に述べる。
画像データの差分は、そのまま伝送するのではなく、８×８画素の単位ブロック毎に離散コサイン変換（ＤＣＴ）を施す。このＤＣＴは、画像を画素レベルでなく、コサイン関数のどの周波数成分がどれだけ含まれているかで表現するものであり、例えば２次元ＤＣＴにより、８×８画素の単位ブロックのデータが、８×８のコサイン関数の成分の係数ブロックに変換される。一般に、テレビカメラで撮影された自然画の画像信号は、滑らかな信号になることが多く、この場合、画像信号に対してＤＣＴ処理を施すことにより、効率良くデータ量を削減することができる。
【００２２】
すなわち、上述した自然画の画像信号のような滑らかな信号の場合、ＤＣＴ処理を施すことで、特定の係数の近傍に大きな値が集中するようになる。この係数を量子化すると、８×８の係数ブロックはほとんどが０になり、大きな係数のみが残るようになる。
【００２３】
そこで、この８×８の係数ブロックのデータを伝送する際に、ジグザグスキャンの順で、非零係数とその係数の前にどれだけ０が続いたかを示す０ランを一組としたハフマン符号で伝送することで、伝送量を削減することが可能となる。復号側では、逆の手順で画像を再構成する。
【００２４】
ここで、上述した符号化方式が取り扱うデータの構造を図１７に示す。この図１７に示すデータ構造は、下から順に、ブロック層と、マクロブロック層と、スライス層と、ピクチャ層と、グループオブピクチャ（ＧＯＰ：ＧｒｏｕｐＯｆＰｉｃｔｕｒｅ）層と、ビデオシーケンス層とからなる。以下、この図１７の下層から順に説明する。
【００２５】
まず、ブロック層において、このブロック層の各単位ブロックは、輝度又は色差の隣合った８×８の画素（８ライン×８画素の画素）から構成される。上述したＤＣＴは、この単位ブロック毎に施される。
【００２６】
マクロブロック層において、各マクロブロックは、左右および上下に隣合った４つの輝度ブロック（輝度の単位ブロック）Ｙ０，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３と、画像上では輝度ブロックと同じ位置に相当する色差ブロック（色差の単位ブロック）Ｃｒ，Ｃｂとの全部で６個のブロックで構成される。これらブロックの伝送の順は、Ｙ０，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｃｒ，Ｃｂの順である。ここで、本符号化方式において、予測画（差分を取る基準の画像）に何を用いるか、あるいは差分を送らなくても良いか等は、このマクロブロック単位で判断される。
【００２７】
スライス層は、画像の走査順に連なる１つ又は複数のマクロブロックで構成されている。このスライスのヘッダにおいては、画像内における動きベクトル及びＤＣ（直流）成分の差分がリセットされ、また、最初のマクロブロックは、画像内での位置を示すデータを持っており、したがってエラーが生じた場合でも復帰できるようになっている。そのため、スライスの長さや開始位置は任意となっており、伝送路のエラー状態によって、変更可能となっている。
【００２８】
ピクチャ層において、ピクチャすなわち１枚１枚の画像は、少なくとも１つ又は複数のスライスから構成される。そして、それぞれが符号化の方式に従って、上述したイントラ符号化画像（ＩピクチャあるいはＩフレーム）、前方予測符号化画像（ＰピクチャあるいはＢフレーム）、ＤＣイントラ符号化画像（ＤＣｃｏｄｅｄ（Ｄ）ｐｉｃｔｕｒｅ）の４種類の画像に分類される。
【００２９】
ここで、上述したイントラ符号化画像（Ｉピクチャ）においては、符号化される時に、その画像１枚の中だけで閉じた情報のみを使用する。したがって、換言すれば、復号化するときにＩピクチャ自身の情報のみで画像が再構成できることになる。実際には、差分を取らずにそのままＤＣＴ処理して符号化を行う。この符号化方式は、一般的に効率が悪いが、このＩピクチャを随所に挿入しておけば、ランダムアクセスや高速再生が可能となる。
【００３０】
上記前方予測符号化画像（Ｐピクチャ）においては、予測画像（差分を取る基準となる画像）として、入力で時間的に前に位置し既に復号化されたＩピクチャ又はＰピクチャを使用する。実際には、動き補償された予測画像との差を符号化するのと、差を取らずにそのまま（イントラ）符号化するのと何れか効率の良い方を上記マクロブロック単位で選択する。
【００３１】
上記両方向予測符号化画像（Ｂピクチャ）においては、予測画像として時間的に前に位置し、既に復号化されたＩピクチャ又はＰピクチャおよび、その両方から生成された補間画像の３種類を使用する。これにより、上記３種類の動き補償後の差分の符号化とイントラ符号化との中で一番効率の良いものをマクロブロック単位で選択できる。
【００３２】
上記ＤＣイントラ符号化画像は、ＤＣＴのＤＣ係数のみで構成されるイントラ符号化画像であり、他の３種類の画像と同じシーケンスには存在できないものである。
【００３３】
上記グループオブピクチャ（ＧＯＰ）層は、１又は複数枚のＩピクチャと、０又は複数枚の非Ｉピクチャとから構成されている。
【００３４】
ここで、符号器への入力順を、例えば、
１Ｉ，２Ｂ，３Ｂ，４Ｐ＊５Ｂ，６Ｂ，７Ｉ，８Ｂ，９Ｂ，１０Ｉ，１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｐ，１４Ｂ，１５Ｂ，１６Ｐ＊１７Ｂ，１８Ｂ，１９Ｉ，２０Ｂ，２１Ｂ，２２Ｐのようにした場合、この符号器の出力すなわち復号器の入力は、例えば、１Ｉ，４Ｐ，２Ｂ，３Ｂ＊７Ｉ，５Ｂ，６Ｂ，１０Ｉ，８Ｂ，９Ｂ，１３Ｐ，１１Ｂ，１２Ｂ，１６Ｐ，１４Ｂ，１５Ｂ＊１９Ｉ，１７Ｂ，１８Ｂ，２２Ｐ，２０Ｂ，２１Ｂとなる。
【００３５】
このように符号器の中で順序の入れ換えがなされるのは、例えば、上記Ｂピクチャを符号化または復号化する場合に、その予測画像となる時間的に後方のＩピクチャ又はＰピクチャが先に符号化されていなければならないからである。ここで、上記Ｉピクチャの間隔（例えば９）及び、Ｉピクチャ又はＢピクチャの間隔（例えば３）は任意に設定できる。また、Ｉピクチャ又はＰピクチャの間隔は、当該グループオブピクチャ層の内部で変更されて構わないものである。なお、グループオブピクチャ層の切れ目は、上記「＊」で表しており、上記ＩはＩピクチャ、ＰはＰピクチャ、ＢはＢピクチャを示している。
【００３６】
図１７で最も上に示すビデオシーケンス層は、画像サイズ、画像レート等が同じ１又は複数のグループオブピクチャ層から構成される。
【００３７】
【非特許文献１】
テレビジョン学会編，「総合マルチメディア選書ＭＰＥＧ」，第１版，オーム社，平成８年４月２０日，ｐ８５〜１０９
【００３８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したＭＰＥＧ１の方式で高能率符号化されたディジタル画像データを、先に述べたミニディスクに記録することを想定した場合、次のような問題が考えられる。
１．ＧＯＰの記録単位をクラスタと無関係な任意の大きさに設定した場合、１ＧＯＰの画像データが２つ以上のクラスタにわたって記録される可能性が生じる。この場合、ＧＯＰがクラスタの途中から始まったり、途中で終了することになり、そのＧＯＰをカットの単位として、他のＧＯＰと置き換える等の編集処理を行うことが困難となり、仮に、編集処理し得たとしても、平均転送レートが低下するという問題が生じる。
【００３９】
２．ＧＯＰの先頭に、直前のＧＯＰの最終フレームを予測画像（基準となる画像）とするＰピクチャ又はＢピクチャを配置した場合、そのＧＯＰのＰピクチャ又はＢピクチャを復号するのに、直前のＧＯＰをも復号しなければならず、早送りや逆送り再生等のシーク再生時に、迅速な画像再生が困難になるという問題が生じる。
【００４０】
本発明の目的は、高能率符号化されたディジタル画像データを、ミニディスク等のディスク状記録媒体に記録するに際し、ＧＯＰを単位とする編集処理を簡単かつ迅速な処理によって可能にすると共に、ＧＯＰを単位とする高速早送りや逆送り再生等の特殊再生をも簡単かつ迅速な処理によって可能とすることにある。
【００４１】
【課題を解決するための手段】
本発明による再生装置は、所定のデータ量が記録可能なセクタを複数連結した再生の単位となるクラスタがディスクの記録データ領域内の外周側に再生専用に設けられ、動画像の連続する所定数のフレームから構成されるグループオブピクチャの各々のフレームが画像圧縮処理されて上記クラスタの所定数のセクタから成る第１のセクタ領域に記録され、クラスタの他のセクタから成る第２のセクタ領域に、隣接するグループオブピクチャのフレームの再生に必要なフレームの画像内符号化方式の圧縮データが記録された記録媒体を再生する再生装置において、記録媒体からクラスタ単位でデータを読出す再生手段と、再生手段にて読出されたデータを記憶する記憶手段と、再生手段にて再生された第１のセクタ領域の画像圧縮されたデータ及び第２のセクタ領域の画像内符号化方式で画像圧縮されたデータを復号する復号手段と、復号するグループオブピクチャが記録媒体から記憶手段へ読出されるように再生手段を制御し、さらに復号するグループオブピクチャに隣接するグループオブピクチャが記録されているクラスタの所定のセクタのデータが読出されるように再生手段を制御し、再生された隣接するグループオブピクチャの第２のセクタ領域に記録されているデータと復号する記録媒体から読出されたグループオブピクチャとに基づいて動画像が再生されるように復号手段を制御する制御手段とを備えることを特徴としている。
【００４４】
上記構成の本発明による再生装置によれば、グループオブピクチャの各フレームが画像圧縮されてクラスタの第１のセクタ領域に記録されると共に、隣接するグループオブピクチャのフレームの再生に必要なフレームの画像内符号化の圧縮データがこのクラスタの第２のセクタ領域に記録されており、復号するグループオブピクチャと隣接するグループオブピクチャの第２のセクタ領域に記録されているデータとに基づいて動画像を再生することができるので、ＧＯＰを単位とする編集処理や早送りや逆早送り再生等の特殊再生が可能となると共に、より高品質の画像を高速に再生することが可能となる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の実施例の外観構成について、図１および図２を参照して説明する。
図１は、本発明によるディスク状記録媒体およびディスク記録再生装置の一実施例の外観構成を示す斜視図である。この図に示すカートリッジ１の内部には、光磁気ディスクもしくは光ディスクで構成されるミニディスク（通常は、カートリッジ１も含めてミニディスクと称される）が収納されており、光磁気ディスクの場合は、光磁気的にディジタル・データを記録し、再生することが可能となっている。ディスク記録再生装置２の手前側の面には、挿入孔３が形成されており、この挿入孔３に挿入されたミニディスク入りカートリッジ１をローディングまたはアンローディングするローディング機構がディスク記録再生装置２の内部に設けられている。ディスク記録再生装置２の正面右側には、種々の操作キー４が配置され、ディスク記録再生装置２に対して種々の指示を入力可能となっている。また、ディスク記録再生装置２の正面上方には、カラーＬＣＤ（液晶ディスプレイ）５が設けられており、このカラーＬＣＤ５に、ミニディスクから再生されて復号されたカラー動画像が表示されるようになっている。
【００４６】
図２は、本発明によるディスク記録再生装置の他の実施例の外観構成を示す斜視図である。この実施例においては、図１の実施例におけるカラーＬＣＤ５が省略され、ディスク記録再生装置２から出力された映像信号がケーブル１１を介してカラーＣＲＴディスプレイ・モニタ１２へ供給され、表示されるようになっている。すなわち、図１に示す実施例においては、携帯型のディスク記録再生装置であるのに対して、図２に示す実施例においては、据置型のディスク記録再生装置となっている。
【００４７】
次に図３は、ディスク記録再生装置２の内部の電気的構成を示している。ＭＤ（ミニディスク）ドライブ装置２０は、カートリッジ１に収納されているミニディスク１ａに対してディジタル・データを記録再生するものである。
【００４８】
このＭＤドライブ装置２０は、本来、携帯用、据置用、もしくは車載用のパーソナル・オーディオ機器の用途で開発されたミニディスク・システムを基に設計されている。このミニディスク・システムは、ミニディスクと呼ばれる小型で薄型の記録メディアが使用される。ミニディスクは、直径６４ｍｍの読出専用光ディスク、書換可能なＭＯ（光磁気）ディスク、又は書換領域と読出専用領域が混在して設けられたハイブリッドディスク（パーシャルＲＯＭディスクとも呼ばれる）の何れかを、カートリッジ（Ｗ×Ｌ×Ｈ＝７２ｍｍ×６８ｍｍ×５ｍｍ）内に収納したものである。そして、読出専用光ディスクが収納されたミニディスクからは、ＣＤ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ）と同様の原理によって、データが読み出されるようになっている。一方、ＭＯディスクやハイブリッドディスクが収納されたミニディスクに対しては、磁界変調ダイレクトオーバーライト方式によってデータが記録される。磁界変調ダイレクトオーバーライト方式とは、回転しているディスクに下方から高出力のレーザー光を照射し、記録すべき部分の光磁気膜を磁性体の保磁力がなくなるキュリー温度まで上昇させ、その部分に、ディスクの上方から磁気ヘッドでデータの書き込みを行う方式である。
【００４９】
このようなミニディスク・システムは、パーソナルオーディオ機器としての開発過程により、各回路素子の集積化や各機構部品の最適化が図られ、装置全体の小型・軽量化が達成されていると共に、低消費電力化によりバッテリー・オペレーションが可能となっている。さらに、既存の３．５インチＭＯディスクとほぼ同じ記憶容量（１４０Ｍｂｙｔｅｓ）を有し、記録メディアの交換が可能であるという特徴に加え、量産効果により、他のＭＯディスクと比較して、記録メディアの製造コストが抑えられていることは勿論の事、ドライブ装置本体の製造コストも抑えられている。また、パーソナルオーディオ機器としての使用実績からして、信頼性も充分に実証されている。
【００５０】
なお、ＭＤドライブ装置２０の詳細な構成については、図８を参照して後述する。このＭＤドライブ装置２０は、図３に示すように、Ｉ／Ｏインタフェース回路２１を介してバスラインに接続されている。
【００５１】
図３において、ＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）２２は、バスラインを介して各部に必要なアドレスやデータを供給し、各部を制御するようになっている。メインメモリ２３は、ＭＰＵ２２で実行されるプログラムが予め格納されたＲＯＭと、ワークエリアとして各種データが一時的に格納されるＲＡＭとから構成されており、ＭＰＵ２２などからバスラインを介してアドレスされ、これに伴って各種データが書き込まれると共に読み出されるようになっている。
【００５２】
ＤＭＡＣ（ダイレクトメモリアクセスコントローラ）２４は、メインメモリ２３に対するデータの入出力を、ＭＰＵ２２を介さずに、直接制御してＤＭＡ転送するものである。
【００５３】
オーディオＡＤ／ＤＡ（アナログディジタル／ディジタルアナログ）変換回路２５は、アナログ・オーディオ入力端子Ａｉｎに入力されたアナログ・オーディオ信号をＡ／Ｄ変換し、オーディオ・エンコーダ／デコーダ２６へ供給する一方、オーディオ・エンコーダ／デコーダ２６から供給されたディジタル・オーディオ・データをＤ／Ａ変換して、アナログ・オーディオ出力端子Ａｏｕｔへ出力するものである。オーディオ・エンコーダ／デコーダ２６は、オーディオＡＤ／ＤＡ変換回路２５から供給されたディジタル・オーディオ・データを、ＭＰＥＧオーディオ規格で規定される所定の方式でエンコードして圧縮し、エンコードされた符号化オーディオ・データは、ＤＭＡＣ２４の制御の下に、メインメモリ２３に一旦記憶される。また、メインメモリ２３から読み出された符号化オーディオ・データをデコードして元のディジタル・オーディオ・データを復元し、オーディオＡＤ／ＤＡ変換回路２５に供給するようになっている。このメインメモリ２３とオーディオ・エンコーダ／デコーダ２６との間の符号化オーディオ・データの授受は、ＤＭＡＣ２４によって制御される。
【００５４】
ビデオ・エンコード部２７は、アナログ・ビデオ入力端子Ｖｉｎに入力されたアナログ・ビデオ信号をＡ／Ｄ変換するＡＤ変換器２７ａと、このＡＤ変換器２７ａで変換されたディジタル・ビデオ・データを、ＭＰＥＧ１規格に基づいてエンコードして圧縮するＭＰＥＧビデオ・エンコーダ２７ｂとから構成されている。このＭＰＥＧビデオ・エンコーダ２７ｂでエンコードされた符号化ビデオ・データは、ＤＭＡＣ２４の制御の下に、メインメモリ２３に一旦記憶される。
【００５５】
また、ＡＤ変換器２７ａで変換されたディジタル・ビデオ・データは、ＬＣＤコントローラ２８にも供給され、このＬＣＤコントローラ２８の制御の下にＬＣＤ５によって表示されるようになっている。なお、ＬＣＤ５を有しない構成では、図２に示すように、外部のケーブル１１を介してＣＲＴディスプレイ・モニタ１２へ供給され、表示されるようになっている。
【００５６】
ビデオ・デコード部２９は、メインメモリ２３から読み出された符号化ビデオ・データをデコードして元のディジタル・ビデオ・データに復元するＭＰＥＧビデオ・デコーダ２９ｂと、このＭＰＥＧビデオ・デコーダ２９ｂでデコードされたディジタル・ビデオ・データをＤ／Ａ変換して、アナログ・ビデオ出力端子Ｖｏｕｔへ出力するＤＡ変換器２９ａとから構成されている。
【００５７】
また、ＭＰＥＧビデオ・デコーダ２９ｂでデコードされたディジタル・ビデオ・データは、ＬＣＤコントローラ２８にも供給され、このＬＣＤコントローラ２８の制御の下にＬＣＤ５によって表示されるようになっている。
【００５８】
これらＭＰＥＧビデオ・エンコーダ２７ｂおよびＭＰＥＧビデオ・デコーダ２９ｂとメインメモリ２３との間の符号化ビデオ・データの授受に関しても、ＤＭＡＣ２４によって制御される。
【００５９】
さらに、メインメモリ２３とＭＤドライブ装置２０との間における、Ｉ／Ｏインタフェース２１を介した各種データの授受に関しても、ＤＭＡＣ２４によって制御されるようになっている。
【００６０】
操作パネルコントローラ３０は、操作キー４によって入力された各種指示データをバスラインを介してＭＰＵ２２に供給するものである。
【００６１】
ここで、上記ＭＰＥＧビデオ・エンコーダ２７ｂの具体的構成例を図４を参照して説明する。入力端子６１よりのブロック化ディジタルビデオ信号が減算器６２及び動きベクトル検出回路７２に供給される。このブロック化ディジタルビデオ信号は、離散的な画素データ列からなるディジタルビデオ信号が、画面毎に、画面の水平方向及び垂直方向に、例えば、８×８個ずつのマトリクス状に配された画素データからなる複数の単位ブロック信号に細分化される如く時系列変換された信号である。
【００６２】
減算器６２では、このブロック化ディジタルビデオ信号の単位ブロック信号と、この単位ブロック信号に類似した画素データ構成の単位ブロック信号、即ち、予測単位ブロック信号であって、動き補償回路７１から得られたものとの減算が行われる。
【００６３】
減算器６２の減算出力である差分単位ブロック信号（尚、時には差分単位ブロック信号ではなく、単位ブロック信号の場合もある）が、直交変換回路の一種である２次元離散コサイン変換回路（２次元ＤＣＴ回路）６３に供給されてコサイン変換される。２次元ＤＣＴ回路６３より得られた変換係数が量子化回路（再量子化回路）６４に供給されて量子化される。
【００６４】
この量子化された変換係数は、可変長符号化回路６５に供給されて符号化された後、出力端子６６に可変長符号化され、量子化された変換係数（符号化データ）として出力される。
【００６５】
そして、フレームメモリ７０に記憶されているフレーム信号を構成する単位ブロック信号が動き補償回路７１に供給され、その動き補償回路７１が動きベクトル検出回路７２よりの検出出力によって制御されて、フレームメモリ７０内の各単位ブロック信号の相関性が判別され最も相関性の高い単位ブロック信号が予測単位ブロック信号として動き補償回路７１から出力されて、減算器６２及び加算器６９にそれぞれ供給される。
【００６６】
次に、上記ＭＰＥＧビデオ・デコーダ２９ｂの具体的構成例を図５を参照して説明する。図４の出力端子６６の出力信号に対応する可変長符号化され、量子化された変換係数（符号化データ）が入力端子８１から可変長復号化回路８２に供給されて復号化される。可変長復号化回路８２よりの量子化された変換係数が逆量子化回路８３に供給されて逆量子化される。その得られた変換係量子化回路６４よりの量子化された変換係数は逆量子化回路６７に供給されて逆量子化されて変換係数が出力される。その変換係数は２次元離散コサイン逆変換回路（２次元離散ＩＤＣＴ回路）６８に供給されて、元の差分単位ブロック信号が得られる。
【００６７】
この差分単位ブロック信号は加算器６９で、動き補償回路７１よりの予測単位ブロック信号に加算される。加算器６９よりの単位ブロック信号がフレームメモリ７０に供給されて、その単位ブロック信号の属するフレーム信号を構成する全単位ブロック信号が記憶される。
【００６８】
動きベクトル検出回路７２では、入力端子６１よりのブロック化ディジタルビデオ信号の各単位ブロック信号に対する、フレームメモリ７０内の入力端子６１よりのブロック化ディジタルビデオ信号の各単位ブロック信号に対応する単位ブロック信号の近辺で、最も相関性の高い単位ブロック信号が検出される。
【００６９】
そして、フレームメモリ７０に記憶されているフレーム信号を構成するブロック信号が動き補償回路７１に供給され、その動き補償回路７１が動きベクトル検出回路７２より検出出力によって制御されて、フレームメモリ７０内の各ブロック信号の相関性が判別され最も相関性の高いブロック信号が予測ブロック信号として動き補償回路７１から出力されて、減算器６２及び加算器６９にそれぞれ供給される。
【００７０】
次に、上記ＭＰＥＧビデオ・デコーダ２９ｂの具体的構成例を図５を参照して説明する。図４の出力端子６６の出力信号に対応する可変長符号化され、量子化された変換係数（符号化データ）が入力端子８１から可変長復号化回路８２に供給されて可変長復号化される。可変長復号化回路８２よりの量子化された変換係数が逆量子化回路８３に供給されて逆量子化される。その得られた変換係数が２次元離散逆コサイン変換回路（２次元ＩＤＣＴ回路）８４に供給されて逆変換されて、差分単位ブロック信号（時には差分単位ブロック信号ではなく、単位ブロック信号の場合もある）が得られる。
【００７１】
この２次元ＩＤＣＴ回路８４から差分単位ブロック信号ではなく、単位ブロック信号（Ｉピクチャの単位ブロック信号）が出力されるときは、切換えスイッチ８５の可動接点ｍが固定接点ａ側に切換えられ、その単位ブロック信号が切換えスイッチ８５を通じて出力端子８６に出力される。
【００７２】
２次元ＩＤＣＴ回路８４から差分単位ブロック信号が出力されるときは、切換えスイッチ８５の可動接点ｍが固定接点ｂ側に切換えられる。この場合には、２次元ＩＤＣＴ回路８４よりの差分単位ブロック信号が加算器９３に供給されて、切換えスイッチ９２よりの予測単位ブロック信号と加算され、加算器９３よりの単位ブロック信号が、切換えスイッチ８５を通じて、出力端子８６に出力される。
【００７３】
加算器９３よりの予測単位ブロック信号は切換えスイッチ８５の固定接点ｂ及び可動接点ｍを通じてフレームメモリ８７に供給される。フレームメモリ８７では、加算器９３よりの予測単位ブロック信号の属するフレーム信号を構成する全単位ブロック信号がフレームメモリ８７に記憶される。
【００７４】
フレームメモリ８７より読み出されたフレーム信号は、他のフレームメモリ９０に供給されて記憶される。フレームメモリ８７及び９０よりの所定フレーム前及び後のフレーム信号が、それぞれ各別に動き補償前向き予測回路８８、動き補償後ろ向き予測回路９１に供給されると共に、その所定フレーム前及び後のフレーム信号の平均の信号が動き補償前向き後ろ向き予測回路８９に供給される。
【００７５】
予測回路８８，９１，８９では、あるフレームの単位ブロック信号に対し、あるフレームの単位ブロック信号の近辺の単位ブロック信号であって、所定フレーム前及び後のフレームの単位ブロック信号及びその平均の単位ブロック信号それぞれのうちで最も相関性の高い予測単位ブロック信号が選択され、前向き予測単位ブロック信号（Ｐピクチャの予測単位ブロック信号）を得るときは、切換えスイッチ９２の可動接点ｍが固定接点ｃ側に切換えられて、その最も相関性の高い単位ブロック信号が加算器９３に供給されて、２次元ＩＤＣＴ回路８４からの差分単位ブロック信号に加算される。
【００７６】
また、両側予測ブロック信号（Ｂピクチャの予測単位ブロック信号）を得るときは、３つの相関性の最も高い予測単位ブロック信号のうち、更にその中で最も相関性の高い予測単位ブロック信号が、切換えスイッチ９２の可動接点ｍの固定接点ｃ、ｄ、ｅに対する切換えによって選択されて、加算器９３に供給されて、２次元ＩＤＣＴ回路８４からの差分単位ブロック信号に加算される。
【００７７】
因みに、図４及び図５で説明したＭＰＥＧビデオ・エンコーダ及びデコーダの具体回路は、特開平０５−９５５４５号公報等に詳述されている。
【００７８】
次に、上述した構成のディスク記録再生装置の動作について説明する。
キー４の内、所定のものを操作して、入力されるオーディオ信号とビデオ信号の記録を指示すると、この指令が操作パネルコントローラ３０によりバスラインを介してＭＰＵ２２に供給される。ＭＰＵ２２は、この指令に応じ、以下に説明する手順で各部を制御し、ＭＰＥＧ１規格に基づいてエンコードした符号化オーディオ・データと符号化ビデオ・データをミニディスク１ａに記録させる。
【００７９】
ここで、アナログ・オーディオ入力端子Ａｉｎに入力されたオーディオ信号は、オーディオＡＤ／ＤＡ変換回路２５によりＡ／Ｄ変換され、オーディオ・エンコーダ／デコーダ２６に供給される。オーディオ・エンコーダ／デコーダ２６は、エンコードした符号化オーディオ・データを、前述した１クラスタ分（３２セクタ分）内蔵しているＲＡＭに一旦記憶する。
【００８０】
そして、オーディオ・エンコーダ／デコーダ２６によって、１クラスタ分の符号化オーディオ・データ（約６４ＫＢｙｔｅｓ）が生成された時点で、そのデータがＤＭＡＣ２４の制御の下にメインメモリ２３にＤＭＡ転送されて記憶される。メインメモリ２３に記憶された１クラスタ分のデータは。ＤＭＡＣ２４により所定のタイミングで読み出され、Ｉ／Ｏインターフェイス回路２１を介してＭＤドライブ装置２０にＤＭＡ転送され、ミニディスク１ａに記録される。
【００８１】
ここで、ＭＤドライブ装置２０において、１クラスタ分のデータは、クラスタを単位としてインターリーブ処理されて、ミニディスク１ａに記録される。すなわち、記録再生可能な光磁気ディスク型のミニディスクでは、図６に示すように、１クラスタの内、３セクタをリンク・セクタとし、さらに次の１セクタをサブデータ用に確保しておく。データは、残りの３２セクタに記録される。データを記録するときには、前のクラスタの第２番目のリンク・セクタの途中から書き始める。３６セクタ目を書き終わるときは、先頭のリンク・セクタと第２番目のリンク・セクタの途中まで誤り訂正用のデータが書き込まれる。
【００８２】
本実施例においては、１クラスタが図６に示すように、３６セクタによって構成され、その内の最初の３２セクタに実質的なデータが記録され、最後の４セクタには、実質的なデータが記録されないようになっている。この最後の４セクタの内の最初の３セクタ分のリンク・セクタには、隣接するクラスタに記録されたデータの誤り訂正用のデータが記録される。最後の１セクタはサブデータセクタとされ、最初の３２セクタに記録されるデータに対応する予備のグラフィック・データ等が記録できるようになっているが、本実施例においては、予備的なグラフィック・データは記録されない。各セクタには、アドレス情報とデータが記録される。
【００８３】
同様にして、アナログ・ビデオ入力端子Ｖｉｎに入力されたビデオ信号は、Ａ／Ｄ変換回路２７ａによりＡ／Ｄ変換され、ＭＰＥＧビデオ・エンコーダ２７ｂに供給され、エンコードされる。この符号化ビデオ・データも、前述した符号化オーディオ・データと同様に、１クラスタ分（３２セクタ分）が内蔵しているＲＡＭに一旦記憶される。そして、ＭＰＥＧビデオ・エンコーダ２７ｂによって、１クラスタ分の符号化ビデオ・データが生成された時点で、そのデータがＤＭＡＣ２４の制御の下にメインメモリ２３にＤＭＡ転送されて記憶される。メインメモリ２３に記憶された１クラスタ分のデータは、ＤＭＡＣ２４により所定のタイミングで読み出され、Ｉ／Ｏインターフェイス回路２１を介してＭＤドライブ装置２０にＤＭＡ転送され、クラスタを単位としてインターリーブ処理された後、ミニディスク１ａに記録される。
【００８４】
本実施例において、符号化ビデオ・データと符号化オーディオ・データとは、図７に示すように、クラスタ・インターリーブされてミニディスク１ａに記録される。すなわち、図中に符号Ｖで示す符号化ビデオ・データと、Ａで示す符号化オーディオ・データとは、それぞれ異なるクラスタに交互に配置されるように、ＭＰＵ２２によって制御される。そして、必要に応じて符号化ビデオ・データＶや符号化オーディオ・データＡ以外の、プログラムや文字データ等の所定のデータＤが、符号化ビデオ・データＶあるいは符号化オーディオ・データＡが記録されるクラスタとは異なるクラスタに記録される。このように、同一のクラスタに、相関関係の強い関連データのみを記録することにより、すなわち、符号化ビデオ・データＶ、符号化オーディオ・データＡ、およびその他のデータＤをそれぞれ異なるクラスタに記録することにより、記録再生時の処理速度の向上が可能となる。
【００８５】
但し、シーク動作時における高速再生を可能にするため、符号化ビデオ・データＶ、符号化オーディオ・データＡ、及びその他のデータＤは、それぞれ対応するものを比較的近傍のクラスタに配置される。何故ならば、これら関連するデータは、略同一時刻に再生する必要があるからである。
【００８６】
なお、上述した記録動作の過程で、Ａ／Ｄ変換器２７ａで変換されたディジタル・ビデオ・データは、ＬＣＤコントローラ２８に供給され、このＬＣＤコントローラ２８の制御の下にＬＣＤ５によって表示される。あるいは、ＬＣＤ５を有しない構成では、図２に示すように、外部のケーブル１１を介してＣＲＴディスプレイ・モニタ１２へ供給され、表示される。これにより、使用者は記録中の画像をモニタすることができる。
【００８７】
次に、再生時の動作について説明する。キー４を操作して再生を指示すると、この指令が操作パネルコントローラ３０を介してＭＰＵ２２へ供給される。このとき、ＭＰＵ２２は、ＭＤドライブ装置２０を制御し、ミニディスク１ａに記録されているデータを再生させる。この再生データは、Ｉ／Ｏインターフェイス回路２１を介してメインメモリ２３にＤＭＡ転送される。メインメモリ２３に記憶されたデータの内、符号化オーディオ・データはオーディオ・エンコーダ／デコーダ２６に、また、符号化ビデオ・データはビデオデコード部２９に、それぞれＤＭＡ転送される。
【００８８】
オーディオ・エンコーダ／デコーダ２６に供給された１クラスタ分の符号化オーディオ・データは、デコードされた後、オーディオＡＤ／ＤＡ変換回路２５においてＤ／Ａ変換された後、アナログ・オーディオ出力端子Ａｏｕｔから出力される。
【００８９】
一方、ビデオデコード部２９に供給された１クラスタ分の符号化ビデオ・データも、デコードされた後、ＬＣＤコントローラ２８に供給され、このＬＣＤコントローラ２８の制御の下にＬＣＤ５によって表示される。あるいは、ＬＣＤ５を有しない構成では、ＤＡ変換器２９ａにおいてＤ／Ａ変換された後、アナログ・ビデオ出力端子Ｖｏｕｔから、図２に示す外部のケーブル１１を介してＣＲＴディスプレイ・モニタ１２へ供給され、表示される。
【００９０】
次に、図８を参照してＭＤドライブ装置２０の構成について説明する。
同図に示すスピンドルモータ４６により回転駆動されるミニディスク１ａに対し、光学ピックアップ４４によりレーザ光を照射した状態で、記録データに応じた変調磁界を磁気ヘッド４１により印加することにより、ミニディスク１ａ上の記録トラックに沿って磁界変調オーバーライト記録を行い、ミニディスク１ａ上の目的トラックを光学ピックアップ４４によりレーザ光でトレースすることによって、光学的にデータの再生を行う。
【００９１】
光学ピックアップ４４は、例えば、レーザダイオード等のレーザ光源、コリメータレンズ、対物レンズ、偏光ビームスプリッタ、シリンドリカルレンズ等の光学部品、ならびに所定の配置に分割されたフォトディテクタ等から構成されており、ミニディスク１ａを挟んで磁気ヘッド４１と対向する位置に、送りモータ４５によって位置づけられる。
【００９２】
光学ピックアップ４４は、ミニディスク１ａにデータを記録するときに、磁気ヘッド駆動回路４３により磁気ヘッド４１が駆動され、記録データに応じた変調磁界が印加されるミニディスク１ａの目的トラックにレーザ光を照射することによって、熱磁気記録によりデータ記録を行う。
【００９３】
また、光学ピックアップ４４は、目的トラックに照射したレーザ光を検出することによって、例えば非点収差法によりフォーカスエラーを検出し、また、例えばプッシュプル法によりトラッキングエラーを検出するとともに、読み出し専用型のミニディスク１ａの目的トラックのピット列における光の回折現象を利用することにより再生信号を検出し、書き込み可能型のミニディスク１ａからデータを再生する場合は、目的トラックからの反射光の偏光角（カー回転角）の違いを検出して再生信号を生成する。
【００９４】
光学ピックアップ４４の出力は、ＲＦアンプ４７に供給される。ＲＦアンプ４７は、光学ピックアップ４４の出力から、フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号を抽出して、サーボ制御回路４８に供給するとともに、再生信号を２値化して、アドレスデコーダ４９に供給する。アドレスデコーダ４９は、供給された２値化再生信号からアドレスをデコードして、ＥＦＭ／ＣＩＲＣエンコーダ／デコーダ５１に供給する。
【００９５】
サーボ制御回路４８は、例えばフォーカスサーボ制御回路、トラッキングサーボ制御回路、スピンドルモータサーボ回路及びスレッドサーボ回路等から構成されている。
【００９６】
フォーカスサーボ制御回路は、フォーカスエラー信号が零になるように、光学ピックアップ４４の光学系のフォーカス制御を行う。トラッキングサーボ制御回路は、トラッキングエラー信号が零になるように、光学ピックアップ４４の送りモータ４５の制御を行う。
【００９７】
さらに、スピンドルモータサーボ制御回路は、ミニディスク１ａを所定の回転速度（例えば、一定線速度）で回転駆動するようにスピンドルモータ４６を制御する。またスレッドサーボ制御回路は、システムコントローラ５０により指定されるミニディスク１ａの目的トラック位置に磁気ヘッド４１及び光学ピックアップ４４を送りモータ４５により移動させる。
【００９８】
ＥＦＭ／ＣＩＲＣエンコーダ／デコーダ５１は、Ｉ／Ｏインターフェイス２１を介して供給されたデータに対して、エラー訂正用の符号化処理すなわちＣＩＲＣ（ＣｒｏｓｓＩｎｔｅｒｌｅａｖｅＲｅｅｄ−ＳｏｌｏｍｏｎＣｏｄｅ）の符号化処理を行うと共に、記録に適した変調処理すなわちＥＦＭ（ＥｉｇｈｔｔｏＦｏｕｒｔｅｅｎＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）符号化処理を行う。
【００９９】
ＥＦＭ／ＣＩＲＣエンコーダ／デコーダ５１から出力される符号化データは、磁気ヘッド駆動回路４３に記録データとして供給される。磁気ヘッド駆動回路４３は、記録データに応じた変調磁界をミニディスク１ａに印加するように磁気ヘッド４１を駆動する。
【０１００】
システムコントローラ５０は、Ｉ／Ｏインターフェイス２１を介してＭＰＵ２２から書き込み命令を受けているときには、記録データがミニディスク１ａの所定の記録トラックに記録されるように、ミニディスク１ａ上の記録位置の制御を行う。この記録位置の制御は、ＥＦＭ／ＣＩＲＣエンコーダ／デコーダ５１から出力される符号化データから得られるミニディスク１ａ上の記録位置情報をシステムコントローラ５０により管理して、システムコントローラ５０からミニディスク１ａの記録トラックの記録位置を指定する制御信号をサーボ制御回路４８に供給することによって行われる。これにより、いわゆる磁界変調光磁気記録方式により、ミニディスク１ａ上に、符号化オーディオ・データ、符号化ビデオ・データ及び必要に応じて付加されるその他のディジタルデータが、上述したように、クラスタ単位で記録される。
【０１０１】
再生時においては、ＥＦＭ／ＣＩＲＣエンコーダ／デコーダ５１は、入力された２値化再生データに対し、ＥＦＭ復調処理を行うと共にエラー訂正のためのＣＩＲＣ複号化処理を行って、Ｉ／Ｏインターフェイス２１に出力する。
【０１０２】
また、システムコントローラ５０は、Ｉ／Ｏインターフェイス２１を介してＭＰＵ２２から読み出し命令を受けているときには、再生データが連続的に得られるようにミニディスク１ａの記録トラックに対する再生位置の制御を行う。この再生位置の制御は、再生データから得られるミニディスク１ａ上の記録位置情報をシステムコントローラ５０により管理して、システムコントローラ５０からミニディスク１ａの記録トラックの再生位置を指定する制御信号をサーボ制御回路４８に供給することによって行われる。
【０１０３】
次に、図９と図１０を参照して、本発明の一実施例におけるＧＯＰとクラスタの関係について説明する。この実施例においては、図９に示すように、例えば、７フレーム（フィールドでもよい）の画像によりＧＯＰが構成されている場合、最初のフレームの画像をＩピクチャＩ０とし、第４番目のフレームの画像を、第１番目のフレームの画像Ｉ０からの前方予測画像であるＰピクチャＰ１とする。さらに、最終の第７番目のフレームの画像を、第４番目のフレームのＰピクチャＰ１からの前方予測画像であるＰピクチャＰ４とする。そして、第２番目と第３番目のフレームの画像は、それぞれ先行するＩピクチャＩ０と、後方のＰピクチャＰ１からの両方向予測画像であるＢピクチャＢ２またはＢ３とする。同様にして、第５番目と第６番目のフレームの画像は、第４番目のフレームのＰピクチャＰ１と、第７番目のフレームのＰピクチャＰ４からの両方向予測画像であるＢピクチャＢ５またはＢ６とする。
【０１０４】
そして、本実施例においては、図１０に示すように、１ＧＯＰの符号化ビデオ・データが１クラスタの３２セクタに納まるようにエンコードされて、ミニディスク１ａに記録される。この場合、再生専用のＲＯＭ型のミニディスク１ａにおいては、予め、ＭＰＥＧ規格に基づく符号化ビデオ・データを生成するに際し、１ＧＯＰを単位として、各クラスタに各々記録されるようにエンコードが施され、これにより生成された符号化ビデオ・データに基づいて、ＣＤと同様の製造工程を経て、スタンピング等が行われ、同一の符号化ビデオ・データが記録されたミニディスク１ａが大量に生産される。
【０１０５】
また、書き込み可能なＲＡＭ型または書き込み可能領域と読み出し専用領域が混在したハイブリッド型（パーシャルＲＯＭ型）のミニディスク１ａにおいては、ビデオ・エンコード部２７のＭＰＥＧビデオ・エンコーダ２７ｂによって、１ＧＯＰを単位として、各１クラスタに各々記録されるようにエンコードが施され、これにより生成された符号化ビデオ・データが、ＭＤドライブ装置２０にＤＭＡ転送されて、ミニディスク１ａに記録される。
【０１０６】
ここで、エンコードの順番は、図９において数字で示されている。すなわち、Ｉ０，Ｂ２，Ｂ３，Ｐ１，Ｂ５，Ｂ６，Ｐ４の順に順次入力される各フレームの画像が、Ｉ０，Ｐ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｐ４，Ｂ５，Ｂ６の順に順次エンコードされる。そして、このようにエンコードされた順番で、符号化ビデオ・データが１クラスタ内の各セクタに配置される。
【０１０７】
但し、例外的に、１ＧＯＰの符号化ビデオ・データが１クラスタ内の３２セクタ内に配置することができない場合においては、連続する複数のクラスタ内に、そのＧＯＰの符号化ビデオ・データが記録される。ＧＯＰの最終フレームに相当する符号化ビデオ・データの記録位置が、クラスタの最後のセクタに対応しない場合は、同クラスタの残りのセクタには，例えば、“０”等の実質的に無効なダミーデータが付加的に記録される。
【０１０８】
このようにして、本実施例においては、１ＧＯＰの先頭のフレームがＩピクチャとして、また、一番最後のフレームがＰピクチャとして、それぞれエンコードされる。そして、先頭のＩピクチャは、必ずクラスタの先頭に配置されている。このようにすることで、例えば、ミニディスク１ａをシークし、所定のクラスタの画像を間欠的に抽出し、再生するような場合においても、各クラスタの先頭に必ずＩピクチャが配置されているため、その抽出したクラスタの少なくとも１フレーム分を完全に復号することが可能になる。また、同一のクラスタ内に、異なるＧＯＰの符号化ビデオ・データが配置されていないため、符号化ビデオ・データを１ＧＯＰ単位で他の符号化ビデオ・データに置換するなどのカット単位での編集を容易に行うことが可能となる。
【０１０９】
図１１と図１２は、本発明のその他の実施例におけるＧＯＰとクラスタの関係を示している。この実施例においては、例えば図１１に示すように、１５フレームにより１ＧＯＰが構成され、順次入力される各フレームの内、第３番目のフレームの画像がＩピクチャＩ０とされ、第６番目のフレームの画像が、第３番目のフレームの画像Ｉ０からの前方予測画像であるＰピクチャＰ３、第９番目のフレームの画像が、第６番目のフレームの画像Ｐ３からの前方予測画像であるＰピクチャＰ６とされる。また、第１２番目のフレームの画像は、第９番目のフレームの画像Ｐ６からの前方予測画像であるＰピクチャＰ９とされる。そして、最後の第１５番目のフレームの画像は、第１２番目のフレームのＰピクチャＰ９からの前方予測画像であるＰピクチャＰ１２とされる。
【０１１０】
そして、ＩピクチャとＰピクチャの間に位置する各フレームの画像は、Ｂピクチャとされ、そのフレームを挟むように前後に位置するＩピクチャまたはＢピクチャから予測される。すなわち、第４番目と第５番目のフレームの画像は、第３番目のフレームのＩピクチャＩ０と、第６番目のフレームのＰピクチャＰ３からの両方向予測画像であるＢピクチャＢ４，Ｂ５とされる。また、第７番目と第８番目のフレームの画像は、第６番目と第９番目のフレームのＰピクチャＰ３とＰ６からのＢピクチャＢ７，Ｂ８とされ、第１０番目と第１１番目のフレームの画像は、第９番目と第１２番目のフレームのＰピクチャＰ６とＰ９からのＢピクチャＢ１０，Ｂ１１とされる。さらに、第１３番目と第１４番目のフレームの画像は、第１２番目と第１５番目のフレームのＰピクチャＰ９とＰ１２からのＢピクチャＢ１３，Ｂ１４とされる。
【０１１１】
そして、ＧＯＰの先頭の２フレームの画像は、直前のＧＯＰの最後のＰピクチャＰ１２と、対応するＧＯＰのＩピクチャＩ０からのＢピクチャＢ１，Ｂ２とされる。
【０１１２】
但し、このようにＧＯＰを構成すると、同一ＧＯＰに対応するクラスタのみを再生した場合、最初の２フレームのＢピクチャＢ１，Ｂ２を復号することができない。なぜならば、このＢピクチャＢ１，Ｂ２を予測するための基準となる一方の画像であるＰピクチャＰ１２が、直前のＧＯＰに属しており、直前のクラスタに記録されているからである。
【０１１３】
そこで、本実施例においては、図１２に示すように、１クラスタを構成する３６セクタの内の最初の３２セクタに、上述したＧＯＰを構成する１５フレーム分の符号化ビデオ・データがエンコードされた順番に順次配置されると共に、最後の４セクタに、直後のＧＯＰの先頭２フレームのＢピクチャＢ１，Ｂ２を予測するための画像であるＰピクチャＰ１２に対応する符号化ビデオ・データを、予測を用いないで自身のデータのみで画像を再構成できる画像内符号化によりエンコードしたＩピクチャＩｓとして記録する。このＩピクチャＩｓは、当然のことながら、同一クラスタ内のＰピクチャＰ１２と重複している冗長なデータとなる。
【０１１４】
しかしながら、このように、冗長なＩピクチャＩｓを記録しておくことで、ＧＯＰの最後の４セクタ分の符号化ビデオ・データのみから、元の画像をデコードすることが可能になる。すなわち、直前のクラスタ内のＧＯＰを全て最初からデコードする必要がなくなる。そこで、再生対象となるＧＯＰの直前のＧＯＰの最後の４セクタ分のＩピクチャＩｓと、再生対象となるＧＯＰの第３番目のＩピクチャＩ０とから、その間に挟まれているＢピクチャＢ１，Ｂ２をデコードすることが可能になる。
【０１１５】
但し、上述したように、書き込み可能なミニディスク１ａ（以下、パーシャルＲＯＭディスクの書き込み可能領域も含めてＭＯクラスタと称す）の場合、各クラスタの最後の４セクタの内の３セクタはリンクセクタとして確保するよう規格上定められている。しかしながら、再生専用のミニディスク１ａ（以下、パーシャルＲＯＭディスクの再生専用領域も含めてＲＯＭクラスタと称す）においては、これら４セクタは、全てサブデータセクタとして自由に利用することができる。そこで、再生専用のミニディスク１ａの場合においては、各クラスタの最後の４セクタのサブデータセクタ（但し、本明細書において、このサブデータセクタとリンクセクタ双方を含めてリンクセクタと総称することとする）に、直後のＧＯＰの先頭の２フレームのＢピクチャＢ１，Ｂ２の予測画像をＩピクチャＩｓとして記録する。
【０１１６】
図１３は、本発明の一実施例における再生専用型のミニディスク１ａ（ＲＯＭクラスタ）に対する１グループオブピクチャ分のデータの作成処理手順を示すフローチャートである。
【０１１７】
この図において、この場合、ＲＯＭクラスタは、ディスク全体がＲＯＭ領域とされている場合はもとより、例えば、１枚のディスクの内、内周の所定の領域がＲＯＭクラスタとされ、その外周が記録可能なＭＯクラスタとされたパーシャルＲＯＭも含む。
【０１１８】
まず、図１３におけるステップＳ１において、記録対象とされているクラスタが、ＲＯＭクラスタであることを想定して、ＧＯＰの先頭のフレームのピクチャ形式を決定する。ここで、記録すべきＧＯＰが、例えば図１０に示すように、その先頭のフレームがＩピクチャとされた場合は、次のステップＳ２からステップＳ３へ進み、最後の４セクタには何も記録しないで（但し、実際には、インターリーブを完結させるためのデータは記録される）、処理を終える。
【０１１９】
一方、ステップＳ１において、例えば図１１に示すように、その先頭のフレームがＩピクチャ以外のＢピクチャまたはＰピクチャにより構成した場合、次のステップＳ２からステップＳ４へ進み、クラスタの最後の４セクタに、ＰピクチャＰ１２に対応したＩピクチャＩＳ（直後のＧＯＰの最初の２フレームの予測画像）を記録可能な容量であるか否かが判定される。
【０１２０】
記録可能な容量であると判定された場合においては、ステップＳ５に進み、このＩピクチャＩＳが記録される。これに対して、ＩピクチャＩＳのデータ量が多過ぎて、４セクタ内にＩピクチャＩＳのデータを記録することができないと判定された場合は、ステップＳ３へ進み、ＩピクチャＩＳを記録しない。
【０１２１】
このように、クラスタの最後の４セクタと、ＩピクチャＩＳのデータ量とを勘案して、可能な限り、直前のＧＯＰを利用するアルゴリズムを用い、より高画質の画像を得るように、エンコードと記録が行われる。
【０１２２】
図１４は、本発明の一実施例における書き込み可能型のミニディスク１ａに対する１グループオブピクチャ分の記録処理手順を示すフローチャートである。この図におけるステップＳ１１において、記録対象とされるクラスタがＭＯクラスタであると判定された場合においては、各クラスタの最後の４セクタには、３セクタ分のリンクセクタを確保することが規格上定められている｛特願平２−２２２８２１号（特開平４−１０５２７１号公報）及びこれに対応する米国特許第５，２４３，５８８号明細書参照｝。したがって、この場合においては、ステップＳ１３へ進み、直前のＧＯＰからの予測処理は不可能であるとの前提の下に、ＧＯＰの先頭のフレームはＩピクチャとされ、一番最後のフレームはＰピクチャとして処理される。そして次にステップＳ１４へ進み、クラスタの最後の４セクタには特にデータは記録しない。これにより、図９および図１０に示した実施例のフォーマットにより符号化ビデオ・データが記録されることになる。
【０１２３】
図１５は、本発明の一実施例におけるミニディスク１ａに対する１グループオブピクチャ分の再生処理手順を示すフローチャートである。
【０１２４】
最初にステップＳ２１において、再生対象とされているクラスタがＲＯＭクラスタであるか否かが判定される。ＲＯＭクラスタであると判定された場合においては、ステップＳ２２に進み、直前のクラスタの最後の４セクタにＩピクチャＩｓが記録されているか否かが判定される。ＩピクチャＩｓが記録されている場合においては、ステップＳ２３に進み、このＩピクチャＩｓを利用して、次のＧＯＰの先頭の２フレームのＢピクチャＢ１，Ｂ２が復号される。
【０１２５】
ステップＳ２２において、クラスタの最後の４セクタにＩピクチャＩｓが記録されていないと判定された場合においては、ステップＳ２４に進み、直前のＧＯＰのピクチャＰ１２を復号して得られたデータ（Ｉピクチャのデータとなっている）が存在するか否かが判定される。例えば、サーチ動作が行われているような場合、直前のＧＯＰは、必ずしもそのクラスタを最初のセクタから全て復号しているとは限らない。このような場合、ＰピクチャＰ１２は、復号されていないことが多い。従って、この場合においては、ステップＳ２６に進み、ＧＯＰの先頭の２フレームのＢピクチャＢ１，Ｂ２を実質的に復号しないようにする（復号したとしても、表示しないようにする）。これにより、乱れた画像が表示されることが防止される。
【０１２６】
これに対して、サーチ動作ではなく、通常の再生を行っているような場合においては、各クラスタが順次再生されるため、ステップＳ２４においては、直前のＧＯＰのＰピクチャＰ１２が復号されていると判定される。この場合においては、ステップＳ２４からステップＳ２５に進み、その復号されたＰピクチャＰ１２を利用して、次のＧＯＰの最初のフレームのＢピクチャＢ１，Ｂ２が復号される。
【０１２７】
一方、ステップＳ２１において、再生対象とされているクラスタがＲＯＭのクラスタでないと判定された場合（ＭＯクラスタであると判定された場合）、ステップＳ２１からステップＳ２７に進み、再生対象とされているクラスタ内のデータのみで復号が行われている。即ち、この場合においては、図１３のステップＳ２において説明したように、クラスタの先頭にＩピクチャが配置され、クラスタの最後にＰピクチャが配置されている。その結果、そのクラスタ内のデータのみで復号が可能となる。
【０１２８】
以上においては、ＭＰＥＧのデジタル圧縮ビデオデータをミニディスクに記録する場合を例として説明したが、本発明はその他の圧縮方式で処理されたデジタルビデオデータをその他のディスクに記録する場合にも応用することが可能である。
【０１２９】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明による再生装置によれば、グループオブピクチャの各フレームが画像圧縮されてクラスタの第１のセクタ領域に記録されると共に、隣接するグループオブピクチャのフレームの再生に必要なフレームの画像内符号化の圧縮データがこのクラスタの第２のセクタ領域に記録されており、復号するグループオブピクチャと隣接するグループオブピクチャの第２のセクタ領域に記録されているデータとに基づいて動画像を再生することができるので、ＧＯＰを単位とする編集処理や早送りや逆早送り再生等の特殊再生が可能となり、特殊再生時に画像が途切れるような事態が防止されると共に、より高品質の画像を高速に再生することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるディスク記録再生装置の外観構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の他の実施例によるディスク記録再生装置の外観構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施例によるディスク記録再生装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】図３に示すＭＰＥＧビデオエンコーダ２７ｂの具体的構成例を示すブロック図である。
【図５】図３に示すＭＰＥＧビデオデコーダ２９ｂの具体的構成例を示すブロック図である。
【図６】本発明の一実施例に適用されるミニディスクの記録フォーマットを説明するための概念図である。
【図７】本発明の一実施例に適用されるクラスタインターリーブを説明するための概念図である。
【図８】本発明の一実施例に適用されるＭＤドライブ装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の一実施例に適用されるグループオブピクチャを説明するための概念図である。
【図１０】本発明の一実施例に適用されるグループオブピクチャとクラスタとの関係を説明するための概念図である。
【図１１】本発明の一実施例に適用されるグループオブピクチャの他の構成例を説明するための概念図である。
【図１２】本発明の一実施例に適用されるグループオブピクチャとクラスタとの他の関係を説明するための概念図である。
【図１３】本発明の一実施例における再生専用型のミニディスクに対する１グループオブピクチャ分のデータの作成処理手順を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の一実施例における書き込み可能型のミニディスクに対する１グループオブピクチャ分の記録処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の一実施例におけるミニディスク１ａに対する１グループオブピクチャ分の再生処理手順を示すフローチャートである。
【図１６】画像間予想を示す線図である。
【図１７】データ構造を示す線図である。
【符号の説明】
１ａ・・・ミニディスク、２・・・ディスク記録再生装置、５・・・カラーＬＣＤ、２０・・・ＭＤドライブ装置、２１・・・Ｉ／Ｏインターフェイス、２２・・・ＭＰＵ、２３・・・メインメモリ、２４・・・ＤＭＡＣ、２６・・・オーディオ・エンコーダ／デコーダ、２７・・・ビデオ・エンコード部、２９・・・ビデオ・デコード部、２８・・・ＬＣＤコントローラ、５０・・・システムコントローラ、５１・・・ＥＦＭ／ＣＩＲＣエンコーダ／デコーダ

Claims

所定のデータ量が記録可能なセクタを複数連結した再生の単位となるクラスタがディスクの記録データ領域内の外周側に再生専用に設けられ、
動画像の連続する所定数のフレームから構成されるグループオブピクチャの各々のフレームが画像圧縮処理されて上記クラスタの所定数のセクタから成る第１のセクタ領域に記録され、
上記クラスタの他のセクタから成る第２のセクタ領域に、隣接するグループオブピクチャのフレームの再生に必要なフレームの画像内符号化方式の圧縮データが記録された記録媒体を再生する再生装置において、
上記記録媒体から上記クラスタ単位でデータを読出す再生手段と、
上記再生手段にて読出されたデータを記憶する記憶手段と、
上記再生手段にて再生された上記第１のセクタ領域の画像圧縮されたデータ及び上記第２のセクタ領域の画像内符号化方式で画像圧縮されたデータを復号する復号手段と、
復号するグループオブピクチャが記録媒体から上記記憶手段へ読出されるように上記再生手段を制御し、さらに上記復号するグループオブピクチャに隣接するグループオブピクチャが記録されているクラスタの所定のセクタのデータが読出されるように上記再生手段を制御し、上記再生された隣接するグループオブピクチャの上記第２のセクタ領域に記録されているデータと上記復号する上記記録媒体から読出されたグループオブピクチャとに基づいて動画像が再生されるように上記復号手段を制御する制御手段とを備える再生装置。