JP3630248B2 - データ記録方法及び装置、データ再生方法及び装置、データ伝送方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【目次】
以下の順序で本発明を説明する。
産業上の利用分野
従来の技術
発明が解決しようとする課題
課題を解決するための手段
作用
実施例
（１）記録方法及び再生方法の原理
（２）基本システム構成
（２−１）記録装置と再生装置の構成
（２−２）記録手順及び再生手順
（３）応用システム
（３−１）一体型システム
（３−２）分離型システム
（４）他の実施例
発明の効果
【０００２】
【産業上の利用分野】
本発明は動画像信号を圧縮符号化して記録し又は再生するデータ記録装置、データ再生装置等に関する。
また本発明は動画像信号を圧縮符号化して遠隔地に伝送するデータ伝送装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
一般にデイジタル動画像信号を記録再生するシステムや遠隔地に伝送するシステムにおいては、記録媒体の容量や伝送路を効率良く利用するため、画像信号を圧縮符号化する方法が採用されている。この際、フレーム内相関を利用したり、フレーム間相関を利用して動画像信号を圧縮符号化するのが一般的である。因にこれら圧縮符号化フオーマツトにはＭＰＥＧ１、ＭＰＥＧ２の他、Ｈ．２６１等がある。
さてこれら符号化フオーマツトに基づいて動作する圧縮符号化装置等においては、ある時間内に発生される動画像信号のデータ量が一定となるように符号化している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが圧縮符号化によつて発生されるデータ量は通常一定になることはなく、しかもフレームごとに発生されるデータ量が異なる。
しかし時間当たりに発生するデータ量が一定しないと、発生されたデータを記録媒体に直接記録したり、直接伝送することはきわめて困難である。
これは一般にデータの記録レート又はデータの伝送レートが一定であることによる。
【０００５】
そこで通常は、動画像圧縮符号化処理部と媒体記録部との間又は動画像圧縮符号化処理部と伝送部との間にバツフアメモリを設置し、記録装置や伝送路等に出力される可変量の符号化データのデータレートが一定になるようになされている。このとき動画像圧縮符号化処理部ではバツフアメモリが破錠しないように符号化データの発生量を調整する。
【０００６】
従つて動画像圧縮符号化時に動画像圧縮符号化処理部で単位時間に発生されるデータ量の平均レートは、バツフアメモリから出力される符号化データのデータレートと同じである。
一般にこれらの動作を行う装置は、バツフアメモリを含めてエンコーダと呼ばれている。
【０００７】
一方、圧縮符号化されたデータを元の動画像信号に復号する装置側では、記録装置や伝送路の出力端と伸長復号化処理部との間に、上述と同様のバツフアメモリが置かれるようになされている。一般に、これらの動作を行う装置は、バツフアメモリを含めてデコーダと呼ばれている。
このように従来のエンコーダやデコーダでは用途に応じて、動画像信号のデータ量がある時間単位で一定量に近づくよう、又は目標となる符号化データ発生量に近づくよう圧縮符号化処理がなされている。
【０００８】
ここでは時間長Ｔの動画像信号を圧縮符号化した符号化データを書き込みレートＲで記録媒体に記録し、その後、読み出しレートＲでこの記録データを読み出して復号することにより動画像信号を再生する場合を考える。この場合、目標となる符号化データ発生量Ｅｉ は、次式
【数１】
となる。
【０００９】
ところが実際のデータ発生量Ｅｒ は、次式
【数２】
に示すように、一定値Ｒ×Ｔにはならない。ここでＢはエンコーダ内に設けられているバツフアメモリの容量である。
【００１０】
このデータをそのまま記録媒体に記録し、その後読み出した場合を考えると、読み出し時間ｔは、次式
【数３】
となる。読み出されたデータはデコーダによつて動画像信号へ復号されるが、復号後の動画像信号の再生時間はやはりＴとなる。このことから画像の再生時間と、それに必要なデータの読み出し時間は異なることが分かる。
【００１１】
ところでＡＶサーバのように、ある一定時間分の動画像信号を圧縮符号化したデータ（以後これをクリツプと呼ぶ）を任意の個数だけ媒体に書き込み、その媒体から任意の個数のクリツプを読み出し、その画像信号を連続再生する場合、以下のような問題点がある。
ある一定時間分の動画像信号を圧縮符号化したクリツプを任意の個数だけ媒体に書き込み、その媒体から任意の個数のクリツプ画像信号を連続再生する場合、必要なデータを読み出す時間がそれぞれ異なるため、データの読み出し時間が再生時間より長くなると、実際のクリツプ画像信号を途切れなく連続再生することができないという問題があつた。
【００１２】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、任意の時間長でなるクリツプ画像を途切れなく再生することができるデータ記録方法及び装置、データ再生方法及び装置、データ伝送方法及び装置を提案しようとするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、ある一定時間分の動画像信号を圧縮符号化して記録媒体に記録する際又は伝送路に出力する際、圧縮符号化データの出力開始から一定時間の間は圧縮符号化データを先入れ先出し方式のバツフアメモリに書き込むだけで記録媒体又は伝送路への読み出しを禁止する。
やがて圧縮符号化データの出力開始から一定時間が経過した後は、圧縮符号化した圧縮符号化データを先入れ先出し方式のバツフアメモリに書き込む一方で当該先入れ先出し方式のバツフアメモリに書き込まれている圧縮符号化データを書き込み時以上のデータレートで読み出してパケツト化すると共に、先入れ先出し方式のバツフアメモリから圧縮符号化データを書き込み時以上のデータレートで読み出すことで当該先入れ先出し方式のバツフアメモリが一時的に空になる毎に、パケツトのデータ不足分を充填するスタツフイングデータをパケツト化する。そしてこのようにパケツト化して得たパケツトデータを記録媒体に記録し、又は伝送路に出力するようにする。
【００１４】
一方、ある一定時間分の動画像信号を圧縮符号化してなる圧縮符号化データを出力開始から一定時間先入れ先出し方式のバツフアメモリに蓄積し、その後、当該バツフアメモリへの書き込みを継続しながら書き込みレートより高いレートで読み出してパケツト化すると共に、バツフアメモリから圧縮符号化データを書き込みレートより高いレートで読み出すことで当該バツフアメモリが一時的に空になる毎に、パケツトのデータ不足分を充填するスタツフイングデータをパケツト化し、得られたパケツトデータが記録された記録媒体からパケツトデータを読み出す際又はそのパケツトデータを伝送路から受信する際、当該パケツトデータを記録媒体に書き込むときのデータレート又は伝送路に出力するときのデータレート以上のデータレートによつて読み出す。そして読み出したパケツトデータからスタツフイングデータを抽出して破棄すると共に、その読み出したパケツトデータから圧縮符号化データを抽出して先入れ先出し方式のバツフアメモリに書き込むようにする。その後、先入れ先出し方式のバツフアメモリより書き込まれている圧縮符号化データを、圧縮符号化したときと同じデータレートで読み出して復号する。
【００１５】
【作用】
通常、動画像信号を圧縮符号化する場合、発生データ量が変動するが、これら変動に係わらず記録媒体に記録される時点又は伝送路に出力される時点における圧縮符号化データはスタツフイングデータと共に一定サイズのパケツトデータに変換される。従つて発生データ量の多寡によらず一定時間内に動画像信号を、伝送形態に破綻が生じないようにして記録又は伝送できる。
一方、再生側又は受信側は、パケツトデータから抽出したスタツフイングデータを破棄することで、発生データ量の多寡によらず一定時間内に真の動画像信号のみを再生又は受信できる。
【００１６】
【実施例】
以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。
【００１７】
（１）記録方法及び再生方法の原理
ある一定時間分の動画像を圧縮符号化したデータ、すなわちクリツプを任意の個数だけ記録媒体に書き込み、その記録媒体から任意の個数の画像信号を途切れなく連続再生をするため、この実施例に示す記録装置は、圧縮符号化したデータをＦＩＦＯバツフアメモリに一定時間書き込んだ後、書き込み時以上のデータレートでデータを読み出してパケツト化したデータを記録媒体に記録するようにする。
【００１８】
またこの実施例に示す再生装置は、記録媒体から記録時と同レート又はそれ以上のレートで読み出したパケツトからデータを抽出し、このデータを記録時以上の容量をもつＦＩＦＯバツフアメモリに書き込んだ後、符号時と同じレートで読み出して伸長復号処理するようにする。
【００１９】
（２）基本システム構成
（２−１）記録装置と再生装置の構成
図１にこれら記録方式を実現する記録装置１と、これら読み出し方式を実現する再生装置２のハードウエア構成例を示す。
まず記録装置１の構成を説明する。記録装置１はエンコーダ１Ａ、ＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｂ、パケツト化処理部１Ｃ及びスタツフイング処理部１Ｄによつて構成されている。
【００２０】
エンコーダ１Ａは圧縮符号化処理部１Ａ１と、エンコードバツフアメモリ１Ａ２の２つによつて構成されている。圧縮符号化処理部１Ａ１は動画像信号Ｓ１を平均レートＲｅで可変量圧縮符号化し、符号化データＳ２を容量Ｂｅのエンコードバツフアメモリ１Ａ２に順次出力するようになされている。
またエンコードバツフアメモリ１Ａ２は符号化データＳ２が一定量メモリ内に蓄積されると、符号化データＳ２をレートＲｅで出力するようになされている。因にエンコードバツフアメモリ１Ａ２のバツフア残量Ｂｅは圧縮符号化処理部１Ａ１にフイードバツクされ、バツフアが破綻しないようになされている。
【００２１】
ＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｂはデータレートの変換用に設けられた容量Ｂｗのバツフアメモリである。ＦＩＦＯバツフアメモリ１ＢはレートＲｅで書き込まれた符号化データＳ３を所定の時間Ｔｗの間蓄積し、その後、書き込み時のレートＲｅより高い読み出しレートＲｗでパケツト化処理部１Ｃに送出するようになされている。ここで蓄積時間Ｔｗ、読み出しレートＲｗ、バツフア容量Ｂｗは、それぞれ以下のように計算される。
【数４】
【数５】
【数６】
【００２２】
パケツト化処理部１Ｃは、ＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｂによつて時間的に圧縮された符号化データＳ４を順次入力し、これらを１又は複数のパケツト内に格納して出力する。この際、パケツト化処理部１Ｃはパケツトサイズやデータの種類、時間情報等必要な情報をパケツトヘツダに書き込み、これを一定レートＲｗで記録媒体３に記録するようになされている。
この結果、発生情報量の多寡によらず必ずクリツプの再生時間Ｔに相当する時間内にパケツトデータＳ５を記録媒体３に書き込むことができる。
【００２３】
因にパケツト化処理部１Ｃは、Ｒｗ＞Ｒｅという関係からパケツト処理の途中でＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｂ内のデータがなくなつた場合、スタツフイング処理部１Ｄから与えられるデータに直接関係のない無意味なデータ（すなわちスタツフイングデータ）をパケツトに挿入し、充填するようになされている。これにより伝送形態に破綻が生じないようになされている。
【００２４】
続いて再生装置２の構成を説明する。再生装置２はデータ抽出処理部２Ａ、ＦＩＦＯバツフアメモリ２Ｂ及びデコーダ２Ｃによつて構成されている。
再生装置２は記録媒体３に記録されている記録データを一定レートＲｗで読み出し、これを再生データＳ６としてデータ抽出処理部２Ａに読み込む。
データ抽出処理部２Ａはパケツトからヘツダ情報等を基に動画像信号に対応する符号化データＳ７を抽出し、これを読み出し用のＦＩＦＯバツフアメモリ２Ｂに送出するようになされている。このときデータ抽出処理部２Ａはパケツト内からスタツフイングデータが抽出されると、スタツフイングデータが復号化処理されないよう破棄するようになされている。
【００２５】
さてデータ抽出処理部２Ａが記録媒体３から記録データＳ６を読み出す際の読み出しレートを書き込みレートと同じＲｗとすると、読み出しに必要な時間Ｔｄは、次式
【数７】
に示すように、常にクリツプの表示時間内に収めることができる。
【００２６】
このようにデータ抽出処理部２Ａによつて抽出された符号化データＳ７は読み出し用のＦＩＦＯバツフアメモリ２Ｂに書き込まれ、データレートを本来のデータレートに戻される。この読み出し用のＦＩＦＯバツフアメモリ２Ｂの容量Ｂｒは次の条件を満たす。
【００２７】
一般にデコーダ２Ｃに内蔵されているデコードバツフアメモリ２Ｃ１の容量は、エンコードバツフアメモリ１Ａ２の容量以上もつとされているので、本実施例の場合、読み出し用のＦＩＦＯバツフアメモリ２Ｂの容量Ｂｒは、次式
【数８】
に示すように、書き込み用のＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｂの容量Ｂｗと同じかそれ以上のものが用いられる。
【００２８】
最後にデコーダ２Ｃについて説明する。デコーダ２Ｃはデコードバツフアメモリ２Ｃ１と伸張復号化処理部２Ｃ２とによつて構成されている。
デコードバツフアメモリ２Ｃ１はＦＩＦＯバツフアメモリ２Ｂから一定レートＲｅで符号化データＳ８を読み出し、これを伸張復号化処理部２Ｃ２に与えるようになされている。伸張復号化処理部２Ｃ２は符号化データＳ８を平均復号化レートＲｅによつて復号し、復号結果を動画像信号Ｓ１０として出力する。
【００２９】
（２−２）記録手順及び再生手順
以上の構成において、記録時及び再生時に記録装置１及び再生装置２内で実行される記録動作及び再生動作を順に説明する。
まず複数のクリツプを途切れなく連続再生できるようにすることを想定した記録時の記録動作を図２を用いて説明する。
【００３０】
記録装置１は記録動作が開始されると、ステツプＳＰ１からステツプＳＰ２に移り、動画像信号を記録する記録媒体３上の位置を書き込みポインタによつて指定する。因にこのポインタは再生時に動画像信号の記録データを読み出すための読み出しポインタとして使用される。
書き込みポインタの指定が完了すると、記録装置１の処理はステツプＳＰ３に移り、エンコーダ１Ａに動画像信号Ｓ１が入力され、可変量符号化が開始される。
【００３１】
符号化が開始されると、記録装置１はエンコーダ１Ａによつて動画像信号Ｓ１を平均レートＲｅによつて符号化し、ステツプＳＰ４に示すように、符号化によつて得られた符号化データＳ３をエンコードバツフアメモリ１Ａ２よりＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｂに書き込む。
記録装置１は、次のステツプＳＰ５に示すように、書き込み開始時刻からの経過時間を確認し、経過時間が（４）式で与えられる蓄積時間Ｔｗより大きいか否か判定する。
【００３２】
やがて肯定結果が得られると、記録装置１はステツプＳＰ６に示すように、ＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｂからパケツト化処理部１Ｃへ符号化データＳ４の読み出しが開始される。この読み出し時におけるデータレートＲｗは前項において説明したように、ＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｂに書き込まれる際のデータレートＲｅに比して大きいデータレートである。
【００３３】
この後、ステツプＳＰ７〜ステツプＳＰ９に示すように、ＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｂのバツフア残量Ｂｅが０になつたことが確認されるまで、記録装置１はパケツト化処理部１Ｃにおいて符号化データＳ４をパケツト化し、パケツトデータＳ５として記録媒体３に記録する。
ステツプＳＰ９において肯定結果が得られ、ＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｂが空になつたことが確認されると、記録装置１はステツプＳＰ１０において、エンコーダ１ＡによるＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｂへの書き込みが終了したか否かの判定処理に移る。
【００３４】
このとき否定結果が得られると、ＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｂからの読み出しレートＲｗが書き込みレートＲｅに対して大きいために一時的に空になつたものと判断し、ステツプＳＰ１１−ステツプＳＰ７−ステツプＳＰ８−ステツプＳＰ９において、パケツトのデータ不足分をスタツフイングデータによつて充填するよう動作する。この処理ルーチンはＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｂからの読み出しが再開されるまで継続される。
【００３５】
やがてＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｂからの読み出しが再開されると、再び、ステツプＳＰ９−ステツプＳＰ７−ステツプＳＰ８−ステツプＳＰ９の処理ルーチンが繰り返し実行される。
そしてステツプＳＰ９及びステツプＳＰ１０において肯定結果が得られたとき、一連の動画像信号Ｓ１の記録終了がステツプＳＰ１２で確認され、次のステツプＳＰ１３において次のクリツプの動画像信号Ｓ１を記録するか否かの判定に移る。
ここで肯定結果が得られている間、記録装置１はステツプＳＰ２〜ステツプＳＰ１３の処理を繰り返し実行する。否定結果が得られたとき、複数のクリツプの記録を終了する。
【００３６】
続いてこのように記録された記録媒体３から記録データを再生する時の再生動作を図３を用いて説明する。
再生装置２は再生動作が開始されると、ステツプＳＰ２１からステツプＳＰ２２に移り、記録データを読み出す記録媒体３上の位置を読み出しポインタによつて指定する。
この読み出しポインタの指定が終了すると、ステツプＳＰ２３に示すように、記録媒体３からの読み出しが開始される。
【００３７】
再生装置２は再生データＳ６をデータ抽出処理部２Ａに読み込むと、ステツプＳＰ２４に示すように、一定レートＲｗで読み出される再生データＳ６からスタツフイングデータを抽出し、ステツプＳＰ２５において動画像信号部分の符号化データＳ７をＦＩＦＯバツフアメモリ２Ｂに与えるよう動作する。
続くステツプＳＰ２６に移ると、再生装置２はＦＩＦＯバツフアメモリ２Ｂによつてレート変換した符号化データＳ８をデコーダ２Ｃに与え、このデコーダ２Ｃによつて動画像信号Ｓ１０の再生を開始する。
【００３８】
そして次のステツプＳＰ２８において、再生装置２はデータの読み出しが全て終了したか否か判定し、否定結果が得られている間、ステツプＳＰ２８−ステツプＳＰ２４−ステツプＳＰ２５−ステツプＳＰ２６−ステツプＳＰ２７−ステツプＳＰ２８の処理を繰り返す。
この処理ループを繰り返すことによりクリツプ１つ分のデータ読み出しが終了すると、再生装置２はステツプＳＰ２８からステツプＳＰ２９に移り、連続再生される次のクリツプがあるか否かの判定処理に移る。
【００３９】
ここで肯定結果が得られている間、再生装置２はステツプＳＰ２２〜ステツプＳＰ２８の処理を繰り返し、否定結果が得られた時点でステツプＳＰ３０の処理に移る。
そしてステツプＳＰ３０において、デコードバツフアメモリ２Ｃ１のバツフア残量が０になつたことを確認した時点でステツプＳＰ３１に移り、再生動作を終了するようになされている。
【００４０】
以上の記録再生動作例として２つのクリツプ１及びクリツプ２を連続記録する場合のデータ量と処理時間との関係を表したのが図４及び図５である。
まず連続記録されるクリツプ１及びクリツプ２の画像時間はそれぞれ図４（Ａ）に示すようにＴ及びＴ’であるとする。一般に、エンコーダ１Ａのエンコードバツフアメモリ１Ａ２には直前に符号化された画像データが残つているためＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｂからクリツプ１及びクリツプ２の符号化データＳ３を読み出すには図４（Ｂ）に示すようにＴ＋ΔＴ及びＴ’＋ΔＴ’の時間がかかる。
【００４１】
この符号化データＳ３を従来のようにそのまま記録媒体３に記録すると、記録媒体３からクリツプ１及びクリツプ２を再生するのに同じくＴ＋ΔＴ及びＴ’＋ΔＴ’の時間が必要となり、表示時間に対して長くなつてしまう。このため従来の再生装置では２つのクリツプ１及びクリツプ２を連続的に再生しても表示時にΔＴの空白時間が生じるおそれがあつた。
【００４２】
これに対して、本実施例に示す記録装置１はＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｂから平均符号化レートＲｅより大きいデータレートであり、かつ（５）式を満たす条件でデータを読み出すため、クリツプ１及びクリツプ２を含むデータ部分はいずれもバツフア残量Ｂｅの多寡によらず画像時間Ｔ及びＴ’以内に記録媒体３に書き込みを終了することができる。これを表しているのが図４（Ｃ）である。因に図中斜線で示す時間は、スタツフイングデータが充填される期間である。
記録媒体３には記録終了時、図４（Ｃ）に示すデータ構造でデータが記録されることになる。
【００４３】
一方、再生時、再生装置２は図５（Ａ）に示すようにクリツプ１及びクリツプ２に対応する動画像信号の記録データをそれぞれ時間Ｔ及びＴ’内に読み出すことができる。
しかも読み出された再生データＳ６からスタツフイングデータが抽出されるため図５（Ｂ）に示すようにＦＩＦＯバツフアメモリ２Ｂに読み出されるデータは真に動画像信号に相当するデータだけになる。
【００４４】
この後、符号化データＳ８は図５（Ｃ）に示すようにＦＩＦＯバツフアメモリ２Ｂからデコーダ２Ｃに元のデータレートＲｅによつて読み出され、復号される。このとき図５（Ｃ）ではバツフア残量分、みかけのデータ読み出し時間がクリツプ１及びクリツプ２の表示時間に対して長くなつているが、各符号化データの復号動作は時間Ｔ及びＴ’で終了するため図５（Ｄ）に示すような２つのクリツプ１及び２の連続再生が可能となる。
【００４５】
以上の構成によれば、連続再生しようとする２つのクリツプの動画像信号を各表示時間Ｔ及びＴ’内に記録媒体３から読み出すことができることにより、復号動作の遅れによるクリツプの表示遅れを回避できる。これにより複数のクリツプを空白期間なく連続して再生できる記録装置１及び再生装置２を実現できる。また連続再生の可能な記録媒体３を実現できる。
【００４６】
（３）応用システム
次にこの基本システムを応用したシステム構成例を示す。ここでは記録装置１、記録媒体３及び再生装置２間がそれぞれ通信回線で接続された一体型のシステムと、記録装置１と記録媒体３との間又は記録媒体３と再生装置２との間が有線路で接続されていな分離型のシステムとについて説明する。
【００４７】
（３−１）一体型システム
ここでは一体型システムの例として、ＡＶ信号（オーデイオ信号及びビデオ信号）を通信回線を介して多数の端末装置に分配するサーバシステム（以下ＡＶサーバシステムという）について説明する。図６にＡＶサーバシステム１１の全体構成を示す。
このＡＶサーバシステム１１はデータ供給源１２、エンコード部１３及びサーバ部１４の３つの部分によつて構成されており、サーバ部１４から多数の端末１５Ａ１ 〜１５ＡＮ にＡＶ信号を分配するのに用いられる。各部は次のように構成されている。
【００４８】
データ供給源１２はビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）や光磁気デイスク装置等の再生装置１２Ａで構成されている。各再生装置１２ＡはＡＶデータ信号ＳＤ１、ＳＤ２……を伝送路や信号線を通じてエンコード部１３に供給する。因にこの例ではデータ供給源１２を複数台設けるものとする。
エンコード部１３は基本システムの記録装置１に対応する部分であり、エンコーダ１３Ａ、ＦＩＦＯバツフア／パケツト化処理部１３Ｂ及びコントロール部１３Ｃで構成されている。
【００４９】
このうちエンコーダ１３Ａは各データ供給源１２から入力されるＡＶデータ信号ＳＤ１、ＳＤ２……をそれぞれＭＰＥＧ２の規格に従うデータフオーマツトの信号に符号化し、データストリームＤ１、Ｄ２……に変換するようになされている。
ＦＩＦＯバツフア／パケツト化処理部１３ＢはこれらデータストリームＤ１、Ｄ２……をそれぞれＦＩＦＯバツフアメモリに一旦記憶してレート変換し、レート変換された符号化データをパケツト化処理部でパケツトデータに変換する。
【００５０】
コントロール部１３Ｃはコントロール信号ＳＣＴＬ によつてデータ供給源１２、エンコーダ１３Ａ及びサーバ部１４を制御すると共に各部の動作状態を管理するようになされている。
【００５１】
サーバ部１４は記録再生部１４Ａ及びデコード部１４Ｂにより構成されている。ここで記録再生部１４Ａは圧縮符号化された符号化データをさらに時間軸方向に圧縮した符号化データを記録媒体に記録するようになされ、ユーザから指示があつたとき対応するＡＶデータを読み出してデコード部１４Ｂに出力するのに用いられる。因にユーザからの指示は要求信号Ｓｒｅｑｕｅｓｔとして入力される。
【００５２】
さて記録再生部１４Ａはメデイア制御部１４Ａ１と複数のメデイアユニツト１４Ａ２〜１４Ａ８とによつて構成されている。ここでメデイア制御部１４Ａ１は複数のメデイアユニツト１４Ａ２〜１４Ａ８の記録再生動作を制御するユニツトである。またメデイアユニツト１４Ａ２〜１４Ａ８はそれぞれ複数のハードデイスク装置を内蔵しており、複数の信号を同時並列的に記録再生できるようになされている。これにより多数の端末１５Ａ１〜１５ＡＮからのマルチアクセスが実現できる。またこれらハードデイスクには連続再生が要求されるクリツプの動画像信号が記録されている。
【００５３】
またデコード部１４Ｂはデータ抽出処理部／ＦＩＦＯバツフアメモリ１４Ｂ０と複数台のデコーダ１４Ｂ１〜１４ＢＭとによつて構成されている。ここでデコード部１４Ｂに用意されるデコーダ１４Ｂ１〜１４ＢＭの数は最終的に接続される端末１５Ａ１〜１５ＡＮの数と、記録再生部１４Ａが同時に再生できる符号化データの数とに応じて定まる。
【００５４】
デコード部１４Ｂは各デコーダ１４Ｂ１〜１４ＢＭによつて各メデイアユニツト１４Ａ２〜１４Ａ８を介して読み出された符号化データを復号し、各端末１５Ａ１〜１５ＡＮに出力する。
因にこのＡＶサーバシステム１１は１つの部屋の中に必ずしも設けられている必要はなく、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等によつて互いに接続されていても良い。
【００５５】
（３−２）分離型システム
次に分離型システムの例として、ＡＶ信号（オーデイオ信号及びビデオ信号）を記録媒体の物理的な配送を介して多数の端末装置に分配するＡＶサーバシステムについて説明する。図７にＡＶサーバシステム２１の全体構成を示す。
このＡＶサーバシステム２１はそれぞれ地理的に離れた位置にある制作局２２、キー局２３、人工衛星２４、ケーブル局２５、支局２６、家庭２７等によつて構成されるシステムである。
【００５６】
この例の場合、基本システムにて説明した記録装置１は制作局２２のエンコーダ２２Ａに相当し、再生装置２は支局２６のデコーダ２６Ａに相当する。
制作局２２は映像ソースを編集してコマーシヤル（ＣＭ）やプログラム（番組）を制作する制作会社や制作室であり、番組やＣＭの動画像がここで圧縮符号化され記録媒体３に記録されるようになされている。記録媒体３はキー局２３やケーブル局２５に物理的に配送される。
【００５７】
キー局２３は記録媒体３から再生した画像データを圧縮符号化データのまま人工衛星２４に送出し、これを遠隔地の支局２６に伝送する際に使用される。このデータ伝送は基本システムにおける記録媒体３と再生装置２間が無線伝送になつたものである。
一方、ケーブル局２５は記録媒体３から再生した画像データを圧縮符号化データのままケーブルを介して遠隔地の支局２６に伝送する際に使用される。この他、ケーブル局２５と支局２６との間のデータ伝達には記録媒体３によるものもある。
【００５８】
支局２６にはデコーダ２６Ａ及びフアイルサーバ２６Ｂが設けられており、受信された符号化データを元のデータレートで復号し、動画像信号として各家庭２７に配信するのに使用される。
基本システムはこのような応用も可能である。またこの例ではエンコーダ２２Ａが制作局２２に設けられている例を表したが、キー局２３内にあつても良い。
またデコーダ２６Ａを支局２６内に設ける例について表したが、各家庭２７内に設けられている例についても実現できる。
【００５９】
（４）他の実施例
なお上述の実施例においては、記録装置１としてエンコーダ１ＡとＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｂ、パケツト化処理部１Ｃ及びスタツフイング処理部１Ｄが一体化されているものについて述べたが、本発明はこれに限らず、それぞれ別筺体内に内蔵されていても良い。
同様に再生装置２としてデータ抽出処理部２Ａ、ＦＩＦＯバツフアメモリ２Ｂ及びデコーダ２Ｃが一体化されているものについて述べたが、本発明はこれに限らず、それぞれ別筺体内に内蔵されていても良い。
【００６０】
さらに上述の実施例においては、記録媒体３の例としてハードデイスクやビデオテープを用いる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、他の記録媒体にも適用し得る。例えばビデオデイスクや光磁気デイスク、また相変化型デイスクのような光デイスクやいわゆる光カードにも適用し得る。またフロツピーデイスク等の磁気記録媒体にも適用し得る。
【００６１】
さらに上述の実施例においては、記録媒体３からデータを読み出すとき、記録媒体に書き込むときと同じレートＲｗで読み出す場合について述べたが、読み出し時のレートはこれ以上であつても良い。
【００６２】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、通常、動画像信号を圧縮符号化する場合、発生データ量が変動するが、これら変動に係わらず記録媒体に記録される時点又は伝送路に出力される時点における圧縮符号化データはスタツフイングデータと共に一定サイズのパケツトデータに変換されており、発生データ量の多寡によらず一定時間内に動画像信号を、伝送形態に破綻が生じないようにして記録又は伝送を完了できる。そして再生時又は受信時において、パケツトデータから抽出したスタツフイングデータを破棄することで、発生データ量の多寡によらず一定時間内に真の動画像信号のみを再生又は受信でき、伸張復号化した動画像信号の連続再生が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるデータ記録装置及びデータ再生装置の基本構成を示すブロツク図である。
【図２】データ記録装置による記録動作を示すフローチヤートである。
【図３】データ再生装置による再生動作を示すフローチヤートである。
【図４】記録時におけるデータ発生量と処理時間の関係を示す略線図である。
【図５】再生時におけるデータ発生量と処理時間の関係を示す略線図である。
【図６】ＡＶサーバシステムの構成例を示すブロツク図である。
【図７】ＡＶサーバシステムの構成例を示すブロツク図である。
【符号の説明】
１……記録装置、１Ａ……エンコーダ、１Ａ１……圧縮符号化処理部、１Ａ２……エンコードバツフアメモリ、１Ｂ……ＦＩＦＯバツフアメモリ、１Ｃ……パケツト化処理部、１Ｄ……スタツフイング処理部、２……再生装置、２Ａ……データ抽出処理部、２Ｂ……ＦＩＦＯバツフアメモリ、２Ｃ……デコーダ、２Ｃ１……デコードバツフアメモリ、２Ｃ２……伸張復号化処理部、１１、２１……ＡＶサーバシステム、１２……データ供給源、１３……エンコーダ部、１４……サーバ部、１４Ａ……記録再生部、１４Ｂ……デコーダ部、１５Ａ１〜１５ＡＮ……端末、２２……制作局、２３……キー局、２４……人工衛星、２５……ケーブル局、２６……支局、２７……家庭。
【目次】
以下の順序で本発明を説明する。
産業上の利用分野
従来の技術
発明が解決しようとする課題
課題を解決するための手段
作用
実施例
（１）記録方法及び再生方法の原理
（２）基本システム構成
（２−１）記録装置と再生装置の構成
（２−２）記録手順及び再生手順
（３）応用システム
（３−１）一体型システム
（３−２）分離型システム
（４）他の実施例
発明の効果
【０００２】
【産業上の利用分野】
本発明は動画像信号を圧縮符号化して記録し又は再生するデータ記録装置、データ再生装置等に関する。
また本発明は動画像信号を圧縮符号化して遠隔地に伝送するデータ伝送装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
一般にデイジタル動画像信号を記録再生するシステムや遠隔地に伝送するシステムにおいては、記録媒体の容量や伝送路を効率良く利用するため、画像信号を圧縮符号化する方法が採用されている。この際、フレーム内相関を利用したり、フレーム間相関を利用して動画像信号を圧縮符号化するのが一般的である。因にこれら圧縮符号化フオーマツトにはＭＰＥＧ１、ＭＰＥＧ２の他、Ｈ．２６１等がある。
さてこれら符号化フオーマツトに基づいて動作する圧縮符号化装置等においては、ある時間内に発生される動画像信号のデータ量が一定となるように符号化している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが圧縮符号化によつて発生されるデータ量は通常一定になることはなく、しかもフレームごとに発生されるデータ量が異なる。
しかし時間当たりに発生するデータ量が一定しないと、発生されたデータを記録媒体に直接記録したり、直接伝送することはきわめて困難である。
これは一般にデータの記録レート又はデータの伝送レートが一定であることによる。
【０００５】
そこで通常は、動画像圧縮符号化処理部と媒体記録部との間又は動画像圧縮符号化処理部と伝送部との間にバツフアメモリを設置し、記録装置や伝送路等に出力される可変量の符号化データのデータレートが一定になるようになされている。このとき動画像圧縮符号化処理部ではバツフアメモリが破錠しないように符号化データの発生量を調整する。
【０００６】
従つて動画像圧縮符号化時に動画像圧縮符号化処理部で単位時間に発生されるデータ量の平均レートは、バツフアメモリから出力される符号化データのデータレートと同じである。
一般にこれらの動作を行う装置は、バツフアメモリを含めてエンコーダと呼ばれている。
【０００７】
一方、圧縮符号化されたデータを元の動画像信号に復号する装置側では、記録装置や伝送路の出力端と伸長復号化処理部との間に、上述と同様のバツフアメモリが置かれるようになされている。一般に、これらの動作を行う装置は、バツフアメモリを含めてデコーダと呼ばれている。
このように従来のエンコーダやデコーダでは用途に応じて、動画像信号のデータ量がある時間単位で一定量に近づくよう、又は目標となる符号化データ発生量に近づくよう圧縮符号化処理がなされている。
【０００８】
ここでは時間長Ｔの動画像信号を圧縮符号化した符号化データを書き込みレートＲで記録媒体に記録し、その後、読み出しレートＲでこの記録データを読み出して復号することにより動画像信号を再生する場合を考える。この場合、目標となる符号化データ発生量Ｅｉ は、次式
【数１】
【０００９】
ところが実際のデータ発生量Ｅｒ は、次式
【数２】
【００１０】
このデータをそのまま記録媒体に記録し、その後読み出した場合を考えると、読み出し時間ｔは、次式
【数３】
【００１１】
ところでＡＶサーバのように、ある一定時間分の動画像信号を圧縮符号化したデータ（以後これをクリツプと呼ぶ）を任意の個数だけ媒体に書き込み、その媒体から任意の個数のクリツプを読み出し、その画像信号を連続再生する場合、以下のような問題点がある。
ある一定時間分の動画像信号を圧縮符号化したクリツプを任意の個数だけ媒体に書き込み、その媒体から任意の個数のクリツプ画像信号を連続再生する場合、必要なデータを読み出す時間がそれぞれ異なるため、データの読み出し時間が再生時間より長くなると、実際のクリツプ画像信号を途切れなく連続再生することができないという問題があつた。
【００１２】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、任意の時間長でなるクリツプ画像を途切れなく再生することができるデータ記録方法及び装置、データ再生方法及び装置、データ伝送方法及び装置を提案しようとするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、ある一定時間分の動画像信号を圧縮符号化して記録媒体に記録する際又は伝送路に出力する際、圧縮符号化データの出力開始から一定時間の間は圧縮符号化データを先入れ先出し方式のバツフアメモリに書き込むだけで記録媒体又は伝送路への読み出しを禁止する。
やがて圧縮符号化データの出力開始から一定時間が経過した後は、圧縮符号化した圧縮符号化データを先入れ先出し方式のバツフアメモリに書き込む一方で当該先入れ先出し方式のバツフアメモリに書き込まれている圧縮符号化データを書き込み時以上のデータレートで読み出してパケツト化すると共に、先入れ先出し方式のバツフアメモリから圧縮符号化データを書き込み時以上のデータレートで読み出すことで当該先入れ先出し方式のバツフアメモリが一時的に空になる毎に、パケツトのデータ不足分を充填するスタツフイングデータをパケツト化する。そしてこのようにパケツト化して得たパケツトデータを記録媒体に記録し、又は伝送路に出力するようにする。
【００１４】
一方、ある一定時間分の動画像信号を圧縮符号化してなる圧縮符号化データを出力開始から一定時間先入れ先出し方式のバツフアメモリに蓄積し、その後、当該バツフアメモリへの書き込みを継続しながら書き込みレートより高いレートで読み出してパケツト化すると共に、バツフアメモリから圧縮符号化データを書き込みレートより高いレートで読み出すことで当該バツフアメモリが一時的に空になる毎に、パケツトのデータ不足分を充填するスタツフイングデータをパケツト化し、得られたパケツトデータが記録された記録媒体からパケツトデータを読み出す際又はそのパケツトデータを伝送路から受信する際、当該パケツトデータを記録媒体に書き込むときのデータレート又は伝送路に出力するときのデータレート以上のデータレートによつて読み出す。そして読み出したパケツトデータからスタツフイングデータを抽出して破棄すると共に、その読み出したパケツトデータから圧縮符号化データを抽出して先入れ先出し方式のバツフアメモリに書き込むようにする。その後、先入れ先出し方式のバツフアメモリより書き込まれている圧縮符号化データを、圧縮符号化したときと同じデータレートで読み出して復号する。
【００１５】
【作用】
通常、動画像信号を圧縮符号化する場合、発生データ量が変動するが、これら変動に係わらず記録媒体に記録される時点又は伝送路に出力される時点における圧縮符号化データはスタツフイングデータと共に一定サイズのパケツトデータに変換される。従つて発生データ量の多寡によらず一定時間内に動画像信号を、伝送形態に破綻が生じないようにして記録又は伝送できる。
一方、再生側又は受信側は、パケツトデータから抽出したスタツフイングデータを破棄することで、発生データ量の多寡によらず一定時間内に真の動画像信号のみを再生又は受信できる。
【００１６】
【実施例】
以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。
【００１７】
（１）記録方法及び再生方法の原理
ある一定時間分の動画像を圧縮符号化したデータ、すなわちクリツプを任意の個数だけ記録媒体に書き込み、その記録媒体から任意の個数の画像信号を途切れなく連続再生をするため、この実施例に示す記録装置は、圧縮符号化したデータをＦＩＦＯバツフアメモリに一定時間書き込んだ後、書き込み時以上のデータレートでデータを読み出してパケツト化したデータを記録媒体に記録するようにする。
【００１８】
またこの実施例に示す再生装置は、記録媒体から記録時と同レート又はそれ以上のレートで読み出したパケツトからデータを抽出し、このデータを記録時以上の容量をもつＦＩＦＯバツフアメモリに書き込んだ後、符号時と同じレートで読み出して伸長復号処理するようにする。
【００１９】
（２）基本システム構成
（２−１）記録装置と再生装置の構成
図１にこれら記録方式を実現する記録装置１と、これら読み出し方式を実現する再生装置２のハードウエア構成例を示す。
まず記録装置１の構成を説明する。記録装置１はエンコーダ１Ａ、ＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｂ、パケツト化処理部１Ｃ及びスタツフイング処理部１Ｄによつて構成されている。
【００２０】
エンコーダ１Ａは圧縮符号化処理部１Ａ１と、エンコードバツフアメモリ１Ａ２の２つによつて構成されている。圧縮符号化処理部１Ａ１は動画像信号Ｓ１を平均レートＲｅで可変量圧縮符号化し、符号化データＳ２を容量Ｂｅのエンコードバツフアメモリ１Ａ２に順次出力するようになされている。
またエンコードバツフアメモリ１Ａ２は符号化データＳ２が一定量メモリ内に蓄積されると、符号化データＳ２をレートＲｅで出力するようになされている。因にエンコードバツフアメモリ１Ａ２のバツフア残量Ｂｅは圧縮符号化処理部１Ａ１にフイードバツクされ、バツフアが破綻しないようになされている。
【００２１】
ＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｂはデータレートの変換用に設けられた容量Ｂｗのバツフアメモリである。ＦＩＦＯバツフアメモリ１ＢはレートＲｅで書き込まれた符号化データＳ３を所定の時間Ｔｗの間蓄積し、その後、書き込み時のレートＲｅより高い読み出しレートＲｗでパケツト化処理部１Ｃに送出するようになされている。ここで蓄積時間Ｔｗ、読み出しレートＲｗ、バツフア容量Ｂｗは、それぞれ以下のように計算される。
【数４】
パケツト化処理部１Ｃは、ＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｂによつて時間的に圧縮された符号化データＳ４を順次入力し、これらを１又は複数のパケツト内に格納して出力する。この際、パケツト化処理部１Ｃはパケツトサイズやデータの種類、時間情報等必要な情報をパケツトヘツダに書き込み、これを一定レートＲｗで記録媒体３に記録するようになされている。
この結果、発生情報量の多寡によらず必ずクリツプの再生時間Ｔに相当する時間内にパケツトデータＳ５を記録媒体３に書き込むことができる。
【００２３】
因にパケツト化処理部１Ｃは、Ｒｗ＞Ｒｅという関係からパケツト処理の途中でＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｂ内のデータがなくなつた場合、スタツフイング処理部１Ｄから与えられるデータに直接関係のない無意味なデータ（すなわちスタツフイングデータ）をパケツトに挿入し、充填するようになされている。これにより伝送形態に破綻が生じないようになされている。
【００２４】
続いて再生装置２の構成を説明する。再生装置２はデータ抽出処理部２Ａ、ＦＩＦＯバツフアメモリ２Ｂ及びデコーダ２Ｃによつて構成されている。
再生装置２は記録媒体３に記録されている記録データを一定レートＲｗで読み出し、これを再生データＳ６としてデータ抽出処理部２Ａに読み込む。
データ抽出処理部２Ａはパケツトからヘツダ情報等を基に動画像信号に対応する符号化データＳ７を抽出し、これを読み出し用のＦＩＦＯバツフアメモリ２Ｂに送出するようになされている。このときデータ抽出処理部２Ａはパケツト内からスタツフイングデータが抽出されると、スタツフイングデータが復号化処理されないよう破棄するようになされている。
【００２５】
さてデータ抽出処理部２Ａが記録媒体３から記録データＳ６を読み出す際の読み出しレートを書き込みレートと同じＲｗとすると、読み出しに必要な時間Ｔｄは、次式
【数７】
【００２６】
このようにデータ抽出処理部２Ａによつて抽出された符号化データＳ７は読み出し用のＦＩＦＯバツフアメモリ２Ｂに書き込まれ、データレートを本来のデータレートに戻される。この読み出し用のＦＩＦＯバツフアメモリ２Ｂの容量Ｂｒは次の条件を満たす。
【００２７】
一般にデコーダ２Ｃに内蔵されているデコードバツフアメモリ２Ｃ１の容量は、エンコードバツフアメモリ１Ａ２の容量以上もつとされているので、本実施例の場合、読み出し用のＦＩＦＯバツフアメモリ２Ｂの容量Ｂｒは、次式
【数８】
【００２８】
最後にデコーダ２Ｃについて説明する。デコーダ２Ｃはデコードバツフアメモリ２Ｃ１と伸張復号化処理部２Ｃ２とによつて構成されている。
デコードバツフアメモリ２Ｃ１はＦＩＦＯバツフアメモリ２Ｂから一定レートＲｅで符号化データＳ８を読み出し、これを伸張復号化処理部２Ｃ２に与えるようになされている。伸張復号化処理部２Ｃ２は符号化データＳ８を平均復号化レートＲｅによつて復号し、復号結果を動画像信号Ｓ１０として出力する。
【００２９】
（２−２）記録手順及び再生手順
以上の構成において、記録時及び再生時に記録装置１及び再生装置２内で実行される記録動作及び再生動作を順に説明する。
まず複数のクリツプを途切れなく連続再生できるようにすることを想定した記録時の記録動作を図２を用いて説明する。
【００３０】
記録装置１は記録動作が開始されると、ステツプＳＰ１からステツプＳＰ２に移り、動画像信号を記録する記録媒体３上の位置を書き込みポインタによつて指定する。因にこのポインタは再生時に動画像信号の記録データを読み出すための読み出しポインタとして使用される。
書き込みポインタの指定が完了すると、記録装置１の処理はステツプＳＰ３に移り、エンコーダ１Ａに動画像信号Ｓ１が入力され、可変量符号化が開始される。
【００３１】
符号化が開始されると、記録装置１はエンコーダ１Ａによつて動画像信号Ｓ１を平均レートＲｅによつて符号化し、ステツプＳＰ４に示すように、符号化によつて得られた符号化データＳ３をエンコードバツフアメモリ１Ａ２よりＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｂに書き込む。
記録装置１は、次のステツプＳＰ５に示すように、書き込み開始時刻からの経過時間を確認し、経過時間が（４）式で与えられる蓄積時間Ｔｗより大きいか否か判定する。
【００３２】
やがて肯定結果が得られると、記録装置１はステツプＳＰ６に示すように、ＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｂからパケツト化処理部１Ｃへ符号化データＳ４の読み出しが開始される。この読み出し時におけるデータレートＲｗは前項において説明したように、ＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｂに書き込まれる際のデータレートＲｅに比して大きいデータレートである。
【００３３】
この後、ステツプＳＰ７〜ステツプＳＰ９に示すように、ＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｂのバツフア残量Ｂｅが０になつたことが確認されるまで、記録装置１はパケツト化処理部１Ｃにおいて符号化データＳ４をパケツト化し、パケツトデータＳ５として記録媒体３に記録する。
ステツプＳＰ９において肯定結果が得られ、ＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｂが空になつたことが確認されると、記録装置１はステツプＳＰ１０において、エンコーダ１ＡによるＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｂへの書き込みが終了したか否かの判定処理に移る。
【００３４】
このとき否定結果が得られると、ＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｂからの読み出しレートＲｗが書き込みレートＲｅに対して大きいために一時的に空になつたものと判断し、ステツプＳＰ１１−ステツプＳＰ７−ステツプＳＰ８−ステツプＳＰ９において、パケツトのデータ不足分をスタツフイングデータによつて充填するよう動作する。この処理ルーチンはＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｂからの読み出しが再開されるまで継続される。
【００３５】
やがてＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｂからの読み出しが再開されると、再び、ステツプＳＰ９−ステツプＳＰ７−ステツプＳＰ８−ステツプＳＰ９の処理ルーチンが繰り返し実行される。
そしてステツプＳＰ９及びステツプＳＰ１０において肯定結果が得られたとき、一連の動画像信号Ｓ１の記録終了がステツプＳＰ１２で確認され、次のステツプＳＰ１３において次のクリツプの動画像信号Ｓ１を記録するか否かの判定に移る。
ここで肯定結果が得られている間、記録装置１はステツプＳＰ２〜ステツプＳＰ１３の処理を繰り返し実行する。否定結果が得られたとき、複数のクリツプの記録を終了する。
【００３６】
続いてこのように記録された記録媒体３から記録データを再生する時の再生動作を図３を用いて説明する。
再生装置２は再生動作が開始されると、ステツプＳＰ２１からステツプＳＰ２２に移り、記録データを読み出す記録媒体３上の位置を読み出しポインタによつて指定する。
この読み出しポインタの指定が終了すると、ステツプＳＰ２３に示すように、記録媒体３からの読み出しが開始される。
【００３７】
再生装置２は再生データＳ６をデータ抽出処理部２Ａに読み込むと、ステツプＳＰ２４に示すように、一定レートＲｗで読み出される再生データＳ６からスタツフイングデータを抽出し、ステツプＳＰ２５において動画像信号部分の符号化データＳ７をＦＩＦＯバツフアメモリ２Ｂに与えるよう動作する。
続くステツプＳＰ２６に移ると、再生装置２はＦＩＦＯバツフアメモリ２Ｂによつてレート変換した符号化データＳ８をデコーダ２Ｃに与え、このデコーダ２Ｃによつて動画像信号Ｓ１０の再生を開始する。
【００３８】
そして次のステツプＳＰ２８において、再生装置２はデータの読み出しが全て終了したか否か判定し、否定結果が得られている間、ステツプＳＰ２８−ステツプＳＰ２４−ステツプＳＰ２５−ステツプＳＰ２６−ステツプＳＰ２７−ステツプＳＰ２８の処理を繰り返す。
この処理ループを繰り返すことによりクリツプ１つ分のデータ読み出しが終了すると、再生装置２はステツプＳＰ２８からステツプＳＰ２９に移り、連続再生される次のクリツプがあるか否かの判定処理に移る。
【００３９】
ここで肯定結果が得られている間、再生装置２はステツプＳＰ２２〜ステツプＳＰ２８の処理を繰り返し、否定結果が得られた時点でステツプＳＰ３０の処理に移る。
そしてステツプＳＰ３０において、デコードバツフアメモリ２Ｃ１のバツフア残量が０になつたことを確認した時点でステツプＳＰ３１に移り、再生動作を終了するようになされている。
【００４０】
以上の記録再生動作例として２つのクリツプ１及びクリツプ２を連続記録する場合のデータ量と処理時間との関係を表したのが図４及び図５である。
まず連続記録されるクリツプ１及びクリツプ２の画像時間はそれぞれ図４（Ａ）に示すようにＴ及びＴ’であるとする。一般に、エンコーダ１Ａのエンコードバツフアメモリ１Ａ２には直前に符号化された画像データが残つているためＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｂからクリツプ１及びクリツプ２の符号化データＳ３を読み出すには図４（Ｂ）に示すようにＴ＋ΔＴ及びＴ’＋ΔＴ’の時間がかかる。
【００４１】
この符号化データＳ３を従来のようにそのまま記録媒体３に記録すると、記録媒体３からクリツプ１及びクリツプ２を再生するのに同じくＴ＋ΔＴ及びＴ’＋ΔＴ’の時間が必要となり、表示時間に対して長くなつてしまう。このため従来の再生装置では２つのクリツプ１及びクリツプ２を連続的に再生しても表示時にΔＴの空白時間が生じるおそれがあつた。
【００４２】
これに対して、本実施例に示す記録装置１はＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｂから平均符号化レートＲｅより大きいデータレートであり、かつ（５）式を満たす条件でデータを読み出すため、クリツプ１及びクリツプ２を含むデータ部分はいずれもバツフア残量Ｂｅの多寡によらず画像時間Ｔ及びＴ’以内に記録媒体３に書き込みを終了することができる。これを表しているのが図４（Ｃ）である。因に図中斜線で示す時間は、スタツフイングデータが充填される期間である。
記録媒体３には記録終了時、図４（Ｃ）に示すデータ構造でデータが記録されることになる。
【００４３】
一方、再生時、再生装置２は図５（Ａ）に示すようにクリツプ１及びクリツプ２に対応する動画像信号の記録データをそれぞれ時間Ｔ及びＴ’内に読み出すことができる。
しかも読み出された再生データＳ６からスタツフイングデータが抽出されるため図５（Ｂ）に示すようにＦＩＦＯバツフアメモリ２Ｂに読み出されるデータは真に動画像信号に相当するデータだけになる。
【００４４】
この後、符号化データＳ８は図５（Ｃ）に示すようにＦＩＦＯバツフアメモリ２Ｂからデコーダ２Ｃに元のデータレートＲｅによつて読み出され、復号される。このとき図５（Ｃ）ではバツフア残量分、みかけのデータ読み出し時間がクリツプ１及びクリツプ２の表示時間に対して長くなつているが、各符号化データの復号動作は時間Ｔ及びＴ’で終了するため図５（Ｄ）に示すような２つのクリツプ１及び２の連続再生が可能となる。
【００４５】
以上の構成によれば、連続再生しようとする２つのクリツプの動画像信号を各表示時間Ｔ及びＴ’内に記録媒体３から読み出すことができることにより、復号動作の遅れによるクリツプの表示遅れを回避できる。これにより複数のクリツプを空白期間なく連続して再生できる記録装置１及び再生装置２を実現できる。また連続再生の可能な記録媒体３を実現できる。
【００４６】
（３）応用システム
次にこの基本システムを応用したシステム構成例を示す。ここでは記録装置１、記録媒体３及び再生装置２間がそれぞれ通信回線で接続された一体型のシステムと、記録装置１と記録媒体３との間又は記録媒体３と再生装置２との間が有線路で接続されていな分離型のシステムとについて説明する。
【００４７】
（３−１）一体型システム
ここでは一体型システムの例として、ＡＶ信号（オーデイオ信号及びビデオ信号）を通信回線を介して多数の端末装置に分配するサーバシステム（以下ＡＶサーバシステムという）について説明する。図６にＡＶサーバシステム１１の全体構成を示す。
このＡＶサーバシステム１１はデータ供給源１２、エンコード部１３及びサーバ部１４の３つの部分によつて構成されており、サーバ部１４から多数の端末１５Ａ１ 〜１５ＡＮ にＡＶ信号を分配するのに用いられる。各部は次のように構成されている。
【００４８】
データ供給源１２はビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）や光磁気デイスク装置等の再生装置１２Ａで構成されている。各再生装置１２ＡはＡＶデータ信号ＳＤ１、ＳＤ２……を伝送路や信号線を通じてエンコード部１３に供給する。因にこの例ではデータ供給源１２を複数台設けるものとする。
エンコード部１３は基本システムの記録装置１に対応する部分であり、エンコーダ１３Ａ、ＦＩＦＯバツフア／パケツト化処理部１３Ｂ及びコントロール部１３Ｃで構成されている。
【００４９】
このうちエンコーダ１３Ａは各データ供給源１２から入力されるＡＶデータ信号ＳＤ１、ＳＤ２……をそれぞれＭＰＥＧ２の規格に従うデータフオーマツトの信号に符号化し、データストリームＤ１、Ｄ２……に変換するようになされている。
ＦＩＦＯバツフア／パケツト化処理部１３ＢはこれらデータストリームＤ１、Ｄ２……をそれぞれＦＩＦＯバツフアメモリに一旦記憶してレート変換し、レート変換された符号化データをパケツト化処理部でパケツトデータに変換する。
【００５０】
コントロール部１３Ｃはコントロール信号ＳＣＴＬ によつてデータ供給源１２、エンコーダ１３Ａ及びサーバ部１４を制御すると共に各部の動作状態を管理するようになされている。
【００５１】
サーバ部１４は記録再生部１４Ａ及びデコード部１４Ｂにより構成されている。ここで記録再生部１４Ａは圧縮符号化された符号化データをさらに時間軸方向に圧縮した符号化データを記録媒体に記録するようになされ、ユーザから指示があつたとき対応するＡＶデータを読み出してデコード部１４Ｂに出力するのに用いられる。因にユーザからの指示は要求信号Ｓｒｅｑｕｅｓｔとして入力される。
【００５２】
さて記録再生部１４Ａはメデイア制御部１４Ａ１と複数のメデイアユニツト１４Ａ２〜１４Ａ８とによつて構成されている。ここでメデイア制御部１４Ａ１は複数のメデイアユニツト１４Ａ２〜１４Ａ８の記録再生動作を制御するユニツトである。またメデイアユニツト１４Ａ２〜１４Ａ８はそれぞれ複数のハードデイスク装置を内蔵しており、複数の信号を同時並列的に記録再生できるようになされている。これにより多数の端末１５Ａ１〜１５ＡＮからのマルチアクセスが実現できる。またこれらハードデイスクには連続再生が要求されるクリツプの動画像信号が記録されている。
【００５３】
またデコード部１４Ｂはデータ抽出処理部／ＦＩＦＯバツフアメモリ１４Ｂ０と複数台のデコーダ１４Ｂ１〜１４ＢＭとによつて構成されている。ここでデコード部１４Ｂに用意されるデコーダ１４Ｂ１〜１４ＢＭの数は最終的に接続される端末１５Ａ１〜１５ＡＮの数と、記録再生部１４Ａが同時に再生できる符号化データの数とに応じて定まる。
【００５４】
デコード部１４Ｂは各デコーダ１４Ｂ１〜１４ＢＭによつて各メデイアユニツト１４Ａ２〜１４Ａ８を介して読み出された符号化データを復号し、各端末１５Ａ１〜１５ＡＮに出力する。
因にこのＡＶサーバシステム１１は１つの部屋の中に必ずしも設けられている必要はなく、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等によつて互いに接続されていても良い。
【００５５】
（３−２）分離型システム
次に分離型システムの例として、ＡＶ信号（オーデイオ信号及びビデオ信号）を記録媒体の物理的な配送を介して多数の端末装置に分配するＡＶサーバシステムについて説明する。図７にＡＶサーバシステム２１の全体構成を示す。
このＡＶサーバシステム２１はそれぞれ地理的に離れた位置にある制作局２２、キー局２３、人工衛星２４、ケーブル局２５、支局２６、家庭２７等によつて構成されるシステムである。
【００５６】
この例の場合、基本システムにて説明した記録装置１は制作局２２のエンコーダ２２Ａに相当し、再生装置２は支局２６のデコーダ２６Ａに相当する。
制作局２２は映像ソースを編集してコマーシヤル（ＣＭ）やプログラム（番組）を制作する制作会社や制作室であり、番組やＣＭの動画像がここで圧縮符号化され記録媒体３に記録されるようになされている。記録媒体３はキー局２３やケーブル局２５に物理的に配送される。
【００５７】
キー局２３は記録媒体３から再生した画像データを圧縮符号化データのまま人工衛星２４に送出し、これを遠隔地の支局２６に伝送する際に使用される。このデータ伝送は基本システムにおける記録媒体３と再生装置２間が無線伝送になつたものである。
一方、ケーブル局２５は記録媒体３から再生した画像データを圧縮符号化データのままケーブルを介して遠隔地の支局２６に伝送する際に使用される。この他、ケーブル局２５と支局２６との間のデータ伝達には記録媒体３によるものもある。
【００５８】
支局２６にはデコーダ２６Ａ及びフアイルサーバ２６Ｂが設けられており、受信された符号化データを元のデータレートで復号し、動画像信号として各家庭２７に配信するのに使用される。
基本システムはこのような応用も可能である。またこの例ではエンコーダ２２Ａが制作局２２に設けられている例を表したが、キー局２３内にあつても良い。
またデコーダ２６Ａを支局２６内に設ける例について表したが、各家庭２７内に設けられている例についても実現できる。
【００５９】
（４）他の実施例
なお上述の実施例においては、記録装置１としてエンコーダ１ＡとＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｂ、パケツト化処理部１Ｃ及びスタツフイング処理部１Ｄが一体化されているものについて述べたが、本発明はこれに限らず、それぞれ別筺体内に内蔵されていても良い。
同様に再生装置２としてデータ抽出処理部２Ａ、ＦＩＦＯバツフアメモリ２Ｂ及びデコーダ２Ｃが一体化されているものについて述べたが、本発明はこれに限らず、それぞれ別筺体内に内蔵されていても良い。
【００６０】
さらに上述の実施例においては、記録媒体３の例としてハードデイスクやビデオテープを用いる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、他の記録媒体にも適用し得る。例えばビデオデイスクや光磁気デイスク、また相変化型デイスクのような光デイスクやいわゆる光カードにも適用し得る。またフロツピーデイスク等の磁気記録媒体にも適用し得る。
【００６１】
さらに上述の実施例においては、記録媒体３からデータを読み出すとき、記録媒体に書き込むときと同じレートＲｗで読み出す場合について述べたが、読み出し時のレートはこれ以上であつても良い。
【００６２】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、通常、動画像信号を圧縮符号化する場合、発生データ量が変動するが、これら変動に係わらず記録媒体に記録される時点又は伝送路に出力される時点における圧縮符号化データはスタツフイングデータと共に一定サイズのパケツトデータに変換されており、発生データ量の多寡によらず一定時間内に動画像信号を、伝送形態に破綻が生じないようにして記録又は伝送を完了できる。そして再生時又は受信時において、パケツトデータから抽出したスタツフイングデータを破棄することで、発生データ量の多寡によらず一定時間内に真の動画像信号のみを再生又は受信でき、伸張復号化した動画像信号の連続再生が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるデータ記録装置及びデータ再生装置の基本構成を示すブロツク図である。
【図２】データ記録装置による記録動作を示すフローチヤートである。
【図３】データ再生装置による再生動作を示すフローチヤートである。
【図４】記録時におけるデータ発生量と処理時間の関係を示す略線図である。
【図５】再生時におけるデータ発生量と処理時間の関係を示す略線図である。
【図６】ＡＶサーバシステムの構成例を示すブロツク図である。
【図７】ＡＶサーバシステムの構成例を示すブロツク図である。
【符号の説明】
１……記録装置、１Ａ……エンコーダ、１Ａ１……圧縮符号化処理部、１Ａ２……エンコードバツフアメモリ、１Ｂ……ＦＩＦＯバツフアメモリ、１Ｃ……パケツト化処理部、１Ｄ……スタツフイング処理部、２……再生装置、２Ａ……データ抽出処理部、２Ｂ……ＦＩＦＯバツフアメモリ、２Ｃ……デコーダ、２Ｃ１……デコードバツフアメモリ、２Ｃ２……伸張復号化処理部、１１、２１……ＡＶサーバシステム、１２……データ供給源、１３……エンコーダ部、１４……サーバ部、１４Ａ……記録再生部、１４Ｂ……デコーダ部、１５Ａ１〜１５ＡＮ……端末、２２……制作局、２３……キー局、２４……人工衛星、２５……ケーブル局、２６……支局、２７……家庭。
Claims (12)
- ある一定時間分の動画像信号を圧縮符号化して記録媒体に記録する際、圧縮符号化データの出力開始から一定時間の間は上記圧縮符号化データを先入れ先出し方式のバツフアメモリに書き込むだけで上記記録媒体への記録を禁止し、上記一定時間の経過後は上記圧縮符号化データを上記先入れ先出し方式のバツフアメモリへの書き込みを継続する一方で当該先入れ先出し方式のバツフアメモリに書き込まれている上記圧縮符号化データを書き込み時以上のデータレートで読み出してパケツト化すると共に、上記先入れ先出し方式のバツフアメモリから上記圧縮符号化データを上記書き込み時以上の上記データレートで読み出すことで当該先入れ先出し方式のバツフアメモリが一時的に空になる毎に、上記パケツトのデータ不足分を充填するスタツフイングデータをパケツト化し、常に一定サイズのパケツトデータを上記記録媒体に記録する
ことを特徴とするデータ記録方法。 - 上記一定時間は、上記動画像信号を上記圧縮符号化データに符号化して出力する符号化処理部に設けられている符号化バツフアメモリから当該符号化バツフアメモリの全容量に相当するデータを読み出すのに最低限必要な時間以上に設定される
ことを特徴とする請求項１に記載のデータ記録方法。 - 上記一定時間の経過後に上記先入れ先出し方式のバツフアメモリから上記圧縮符号化データを読み出す際の上記データレートは、上記一定時間分の上記動画像信号に相当する上記圧縮符号化データと当該動画像信号を圧縮符号化して出力する符号化処理部に設けられているバツフアメモリの全容量に相当するデータとを上記一定時間内に読み出すのに十分なデータレートである
ことを特徴とする請求項１に記載のデータ記録方法。 - ある一定時間分の動画像信号を圧縮符号化して出力する符号化処理部と、
上記符号化処理部より圧縮符号化データを入力し、当該圧縮符号化データの入力開始から一定時間が経過するまでの間は上記圧縮符号化データを書き込むだけで読み出しを禁止し、上記一定時間の経過後は上記圧縮符号化データの書き込みを継続する一方で既に書き込まれている当該圧縮符号化データを書き込み時以上のデータレートで読み出す先入れ先出し方式のバツフアメモリと、
上記先入れ先出し方式のバツフアメモリから読み出された上記圧縮符号化データをパケツト化し、常に一定サイズのパケツトデータとして記録媒体に記録するパケツト化処理部と、
上記先入れ先出し方式のバツフアメモリから上記圧縮符号化データが上記書き込み時以上の上記データレートで読み出されることで、当該先入れ先出し方式のバツフアメモリが一時的に空になる毎に、上記パケツト化処理部に対し、上記パケツトのデータ不足分をスタツフイングデータによって充填するスタツフイング処理部と
を具えることを特徴とするデータ記録装置。 - 上記一定時間は、上記符号化処理部に設けられている符号化バツフアメモリから当該符号化バツフアメモリの全容量に相当するデータを読み出すのに最低限必要な時間以上に設定される
ことを特徴とする請求項４に記載のデータ記録装置。 - 上記一定時間の経過後に上記先入れ先出し方式のバツフアメモリから上記圧縮符号化データを読み出す際の上記データレートは、上記一定時間分の上記動画像信号に相当する上記圧縮符号化データと上記符号化処理部に設けられているバツフアメモリの全容量に相当するデータとを上記一定時間内に読み出すのに十分なデータレートである
ことを特徴とする請求項４に記載のデータ記録装置。 - ある一定時間分の動画像信号を圧縮符号化してなる圧縮符号化データを出力開始から一定時間先入れ先出し方式のバツフアメモリに蓄積し、その後、当該バツフアメモリへの書き込みを継続しながら書き込みレートより高いレートで読み出してパケツト化すると共に、上記バツフアメモリから上記圧縮符号化データを上記書き込みレートより高い上記レートで読み出すことで当該バツフアメモリが一時的に空になる毎に、上記パケツトのデータ不足分を充填するスタツフイングデータをパケツト化し、得られたパケツトデータが記録された記録媒体から当該パケツトデータを再生する際、
上記パケツトデータを、上記記録媒体に書き込まれたときのデータレート以上のデータレートによつて読み出し、当該読み出した上記パケツトデータから上記スタツフイングデータを抽出して破棄すると共に、上記読み出した上記パケツトデータから上記圧縮符号化データを抽出して上記先入れ先出し方式のバツフアメモリに書き込み、その後、当該先入れ先出し方式のバツフアメモリに書き込まれた上記圧縮符号化データを圧縮符号化時の出力データレートとほぼ同じデータレートで読み出して復号する
ことを特徴とするデータ再生方法。 - ある一定時間分の動画像信号を圧縮符号化してなる圧縮符号化データを出力開始から一定時間先入れ先出し方式のバツフアメモリに蓄積し、その後、当該バツフアメモリへの書き込みを継続しながら書き込みレートより高いレートで読み出してパケツト化すると共に、上記バツフアメモリから上記圧縮符号化データを上記書き込みレートより高い上記レートで読み出すことで当該バツフアメモリが一時的に空になる毎に、上記パケツトのデータ不足分を充填するスタツフイングデータをパケツト化し、得られたパケツトデータが記録された記録媒体から当該パケツトデータを読み出し、当該読み出した上記パケツトデータから上記スタツフイングデータを抽出して破棄すると共に、上記読み出した上記パケツトデータから上記圧縮符号化データを抽出するデータ抽出処理部と、
上記データ抽出処理部から上記圧縮符号化データを順次入力して書き込んだ後、上記圧縮符号化データを上記データ抽出処理部から読み出す際のデータレートより遅く、かつ上記圧縮符号化データを圧縮符号化したときとのデータレートとほぼ同じデータレートで読み出す先入れ先出し方式のバツフアメモリと、
上記先入れ先出し方式のバツフアメモリから読み出した上記圧縮符号化データを復号して上記動画像信号を得る復号化処理部と
を具えることを特徴とするデータ再生装置。 - ある一定時間分の動画像信号を圧縮符号化した圧縮符号化データを伝送路を介して伝送する際、上記圧縮符号化データの出力開始から一定時間の間は当該圧縮符号化データを先入れ先出し方式のバツフアメモリに書き込むだけで上記伝送路への出力を禁止し、上記一定時間の経過後は上記圧縮符号化データを上記先入れ先出し方式のバツフアメモリへの書き込みを継続する一方で当該先入れ先出し方式のバツフアメモリに既に書き込まれている上記圧縮符号化データを書き込み時以上のデータレートで読み出してパケツト化すると共に、上記先入れ先出し方式のバツフアメモリから上記圧縮符号化データを上記書き込み時以上の上記データレートで読み出すことで当該先入れ先出し方式のバツフアメモリが一時的に空になる毎に、上記パケツトのデータ不足分を充填するスタツフイングデータをパケツト化し、常に一定サイズのパケツトデータを上記伝送路に出力する
ことを特徴とするデータ伝送方法。 - ある一定時間分の動画像信号を圧縮符号化して出力する符号化処理部と、
上記符号化処理部より圧縮符号化データを入力し、当該圧縮符号化データの入力開始から一定時間が経過するまでの間は上記圧縮符号化データを書き込むだけで出力を禁止し、上記一定時間の経過後は上記圧縮符号化データの書き込みを継続する一方で既に書き込まれている当該圧縮符号化データを書き込み時以上のデータレートで読み出す先入れ先出し方式のバツフアメモリと、
上記先入れ先出し方式のバツフアメモリから読み出された上記圧縮符号化データをパケツト化し、常に一定サイズのパケツトデータとして伝送路に出力するパケツト化処理部と、
上記先入れ先出し方式のバツフアメモリから上記圧縮符号化データが上記書き込み時以上の上記データレートで読み出されることで、当該先入れ先出し方式のバツフアメモリが一時的に空になる毎に、上記パケツト化処理部に対し、上記パケツトのデータ不足分をスタツフイングデータによって充填するスタツフイング処理部と
を具えることを特徴とするデータ伝送装置。 - ある一定時間分の動画像信号を圧縮符号化してなる圧縮符号化データを出力開始から一定時間先入れ先出し方式のバツフアメモリに蓄積し、その後、当該バツフアメモリへの書き込みを継続しながら書き込みレートより高いレートで読み出してパケツト化すると共に、上記バツフアメモリから上記圧縮符号化データを上記書き込みレートより高い上記レートで読み出すことで当該バツフアメモリが一時的に空になる毎に、上記パケツトのデータ不足分を充填するスタツフイングデータをパケツト化し、得られたパケツトデータを伝送路を介して受信する際、
上記パケツトデータを、上記伝送路に送出されたときのデータレート以上のデータレートによつて読み出し、当該読み出した上記パケツトデータから上記スタツフイングデータを抽出して破棄すると共に、上記読み出した上記パケツトデータから上記圧縮符号化データを抽出して上記先入れ先出し方式のバツフアメモリに書き込み、その後、当該先入れ先出し方式のバツフアメモリに書き込まれた上記圧縮符号化データを圧縮符号化時の出力データレートとほぼ同じデータレートで読み出して復号する
ことを特徴とするデータ伝送方法。 - ある一定時間分の動画像信号を圧縮符号化してなる圧縮符号化データを出力開始から一定時間先入れ先出し方式のバツフアメモリに蓄積し、その後、当該バツフアメモリへの書き込みを継続しながら書き込みレートより高いレートで読み出してパケツト化すると共に、上記バツフアメモリから上記圧縮符号化データを上記書き込みレートより高い上記レートで読み出すことで当該バツフアメモリが一時的に空になる毎に、上記パケツトのデータ不足分を充填するスタツフイングデータをパケツト化し、得られたパケツトデータを伝送路を介して受信し、当該受信した上記パケツトデータから上記スタツフイングデータを抽出して破棄すると共に、上記受信した上記パケツトデータから上記動画像信号に相当する上記圧縮符号化データを抽出するデータ抽出処理部と、
上記データ抽出処理部から読み出された上記圧縮符号化データを順次入力して書き込んだ後、当該圧縮符号化データを上記データ抽出処理部から読み出す際のデータレートより遅く、かつ上記圧縮符号化データを圧縮符号化したときとのデータレートとほぼ同じデータレートで読み出す先入れ先出し方式のバツフアメモリと、
上記先入れ先出し方式のバツフアメモリから読み出した上記圧縮符号化データを復号して上記動画像信号を得る復号化処理部と
を具えることを特徴とするデータ伝送装置。
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