JP3674717B2 - 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。
【００１２】
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。
【００１３】
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、記録媒体、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。
【００１４】
【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後パケツト化したパケツトデータを記録媒体に記録する際又は伝送路に出力する際、パケツトデータの出力開始から一定時間の間はパケツト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。
やがてパケツトデータの出力開始から一定時間が経過した後は、圧縮符号化後パケツト化したパケツトデータを先入れ先出し方式のバツフアメモリへの書き込む一方で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パケツトデータを書き込み時以上のデータレートで読み出して記録媒体に記録し、又は伝送路に出力するようにする。
【００１５】
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が当該圧縮符号化データのデータ発生量に係わらず常に一定サイズのパケツトデータに変換されて記録されている記録媒体からパケツトデータを読み出す際又は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、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パケツトデータをパケツト化したときとほぼ同じデータレートで読み出して復号する。
【００１６】
【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の記録又は伝送を完了することができる。
一方、再生側又は受信側も発生データ量の多寡によらず一定時間内に動画像信号についての圧縮符号化データを再生又は受信できる。
【００１７】
【実施例】
以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。
【００１８】
（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、圧縮符号化後パケツト化したデータを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記録媒体に記録するようにする。
【００１９】
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。
【００２０】
（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、パケツト化処理部１Ｂ、ＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｃ及びパデイングパケツト処理部１Ｄによつて構成されている。
【００２１】
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。
【００２２】
パケツト処理部１Ｂは、エンコーダ１Ａから出力される符号化データＳ３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、パケツト処理部１Ｂ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、これを符号化時と同じ一定レートＲｅでＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｃに出力するようになされている。
【００２３】
ＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｃ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１ＣはレートＲｅで書き込まれるパケツトデータＳ４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で読み出し、これを記録媒体３に記録するようになされている。
【００２４】
この結果、符号化時の発生情報量の多寡によらず必ずクリツプ時間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ようになされている。
因にこの読み出し動作時におけるＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｃの蓄積時間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】
【００２５】
因にＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｃは、Ｒｗ＞Ｒｅという関係からデータを記録媒体３に書き込む途中で内部のデータがなくなるおそれがあり得る。この事態に備えて設けられているのがパデイングパケツト処理部１Ｄである。
パデイングパケツト処理部１ＤはＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｃのバツフア残量Ｂｅを常時検出しており、バツフア残量Ｂｅが０になつたとき、データに直接関係のない無意味なパケツト（すなわちパデイングパケツト）を出力して空白期間に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。
【００２６】
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は読み出される再生データＳ６の中からパデイングパケツトを取り除いて破棄すると共に、動画像信号に対応する符号化データＳ７のみを抽出して読み出し用のＦＩＦＯバツフアメモリ２Ｂに送出するようになされている。
【００２７】
このときデータ抽出処理部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】
となり、常にクリツプの表示時間内に収めることができることが分かる。
【００２８】
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。
【００２９】
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を用る。
【００３０】
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、これを伸張復号処理部２Ｃ２に与えるようになされている。伸張復号処理部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。
【００３１】
（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。
【００３２】
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。
【００３３】
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を順次パケツト化する。またこれと同時に、記録装置１はパケツト化されたパケツトデータＳ４をＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｃに書き込み始める。
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。
【００３４】
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からパケツトデータＳ５の読み出しを開始する。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１Ｃ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。
【００３５】
この後、ステツプＳＰ７に示すように、ＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｃ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はステツプＳＰ７からステツプＳＰ６に戻り、ＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｃから読み出したパケツトデータＳ５の記録媒体３への書き込みを継続する。
因にステツプＳＰ７において肯定結果が得られ、ＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｃ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ＳＰ８において、ＦＩＦＯバツフアメモリ１ＢへのパケツトデータＳ４の書き込みが全て終了したか否かの判定処理に移る。
【００３６】
このとき否定結果が得られると、記録装置１は読み出しレートＲｗが書き込みレートＲｅに対して大きいために一時的にＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｃが空になつたものと判断し、ステツプＳＰ８に移つてパケツトの不足分をパデイングパケツトによつて充填する。
かかる後、記録装置１はステツプＳＰ７に戻つて再度バツフア残量Ｂｅが０か否か判断し、０でない場合には記録媒体３への書き込みを再開し、０である場合には再びステツプＳＰ８においてＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｃへの書き込みが終了したか否か判断する。
【００３７】
やがてステツプＳＰ８において肯定結果が得られると、一連の動画像信号Ｓ１の記録終了がステツプＳＰ１０で確認され、次のステツプＳＰ１１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ＳＰ１１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。
【００３８】
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。
【００３９】
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からパデイングパケツト等、符号化データと無関係なデータを抽出して取り除く。
その後、再生装置２はステツプ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。
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。
【００４０】
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ＳＰ２９−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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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、パデイングパケツト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。
【００４５】
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からパデイングパケツト等、符号化データと無関係な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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
（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。
【００４９】
（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。
【００５０】
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／パケツト処理部１３Ｂ及びコントロール部１３Ｃで構成されている。
【００５１】
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処理部でパケツトデータに変換する。
【００５２】
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。
【００５３】
サーバ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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
（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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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２２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。
【００６１】
（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とパケツト化処理部１Ｂ、ＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｃ及びパデイングパケツト処理部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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
【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の記録又は伝送を完了できる。これにより再生時又は受信時において、発生データ量の多寡によらず常に一定時間内に動画像信号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……パケツト化処理部、１Ｃ……ＦＩＦＯバツフアメモリ、１Ｄ……パデイングパケツト処理部、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。
【００１２】
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。
【００１３】
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、記録媒体、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。
【００１４】
【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後パケツト化したパケツトデータを記録媒体に記録する際又は伝送路に出力する際、パケツトデータの出力開始から一定時間の間はパケツト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。
やがてパケツトデータの出力開始から一定時間が経過した後は、圧縮符号化後パケツト化したパケツトデータを先入れ先出し方式のバツフアメモリへの書き込む一方で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パケツトデータを書き込み時以上のデータレートで読み出して記録媒体に記録し、又は伝送路に出力するようにする。
【００１５】
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が当該圧縮符号化データのデータ発生量に係わらず常に一定サイズのパケツトデータに変換されて記録されている記録媒体からパケツトデータを読み出す際又は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、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パケツトデータをパケツト化したときとほぼ同じデータレートで読み出して復号する。
【００１６】
【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の記録又は伝送を完了することができる。
一方、再生側又は受信側も発生データ量の多寡によらず一定時間内に動画像信号についての圧縮符号化データを再生又は受信できる。
【００１７】
【実施例】
以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。
【００１８】
（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、圧縮符号化後パケツト化したデータを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記録媒体に記録するようにする。
【００１９】
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。
【００２０】
（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、パケツト化処理部１Ｂ、ＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｃ及びパデイングパケツト処理部１Ｄによつて構成されている。
【００２１】
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。
【００２２】
パケツト処理部１Ｂは、エンコーダ１Ａから出力される符号化データＳ３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、パケツト処理部１Ｂ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、これを符号化時と同じ一定レートＲｅでＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｃに出力するようになされている。
【００２３】
ＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｃ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１ＣはレートＲｅで書き込まれるパケツトデータＳ４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で読み出し、これを記録媒体３に記録するようになされている。
【００２４】
この結果、符号化時の発生情報量の多寡によらず必ずクリツプ時間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ようになされている。
因にこの読み出し動作時におけるＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｃの蓄積時間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】
因にＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｃは、Ｒｗ＞Ｒｅという関係からデータを記録媒体３に書き込む途中で内部のデータがなくなるおそれがあり得る。この事態に備えて設けられているのがパデイングパケツト処理部１Ｄである。
パデイングパケツト処理部１ＤはＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｃのバツフア残量Ｂｅを常時検出しており、バツフア残量Ｂｅが０になつたとき、データに直接関係のない無意味なパケツト（すなわちパデイングパケツト）を出力して空白期間に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。
【００２６】
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は読み出される再生データＳ６の中からパデイングパケツトを取り除いて破棄すると共に、動画像信号に対応する符号化データＳ７のみを抽出して読み出し用のＦＩＦＯバツフアメモリ２Ｂに送出するようになされている。
【００２７】
このときデータ抽出処理部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】
【００２８】
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。
【００２９】
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】
【００３０】
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、これを伸張復号処理部２Ｃ２に与えるようになされている。伸張復号処理部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。
【００３１】
（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。
【００３２】
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。
【００３３】
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を順次パケツト化する。またこれと同時に、記録装置１はパケツト化されたパケツトデータＳ４をＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｃに書き込み始める。
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。
【００３４】
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からパケツトデータＳ５の読み出しを開始する。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１Ｃ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。
【００３５】
この後、ステツプＳＰ７に示すように、ＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｃ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はステツプＳＰ７からステツプＳＰ６に戻り、ＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｃから読み出したパケツトデータＳ５の記録媒体３への書き込みを継続する。
因にステツプＳＰ７において肯定結果が得られ、ＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｃ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ＳＰ８において、ＦＩＦＯバツフアメモリ１ＢへのパケツトデータＳ４の書き込みが全て終了したか否かの判定処理に移る。
【００３６】
このとき否定結果が得られると、記録装置１は読み出しレートＲｗが書き込みレートＲｅに対して大きいために一時的にＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｃが空になつたものと判断し、ステツプＳＰ８に移つてパケツトの不足分をパデイングパケツトによつて充填する。
かかる後、記録装置１はステツプＳＰ７に戻つて再度バツフア残量Ｂｅが０か否か判断し、０でない場合には記録媒体３への書き込みを再開し、０である場合には再びステツプＳＰ８においてＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｃへの書き込みが終了したか否か判断する。
【００３７】
やがてステツプＳＰ８において肯定結果が得られると、一連の動画像信号Ｓ１の記録終了がステツプＳＰ１０で確認され、次のステツプＳＰ１１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ＳＰ１１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。
【００３８】
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。
【００３９】
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からパデイングパケツト等、符号化データと無関係なデータを抽出して取り除く。
その後、再生装置２はステツプ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。
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。
【００４０】
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ＳＰ２９−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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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、パデイングパケツト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。
【００４５】
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からパデイングパケツト等、符号化データと無関係な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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
（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。
【００４９】
（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。
【００５０】
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／パケツト処理部１３Ｂ及びコントロール部１３Ｃで構成されている。
【００５１】
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処理部でパケツトデータに変換する。
【００５２】
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。
【００５３】
サーバ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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
（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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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２２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。
【００６１】
（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とパケツト化処理部１Ｂ、ＦＩＦＯバツフアメモリ１Ｃ及びパデイングパケツト処理部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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
【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の記録又は伝送を完了できる。これにより再生時又は受信時において、発生データ量の多寡によらず常に一定時間内に動画像信号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……パケツト化処理部、１Ｃ……ＦＩＦＯバツフアメモリ、１Ｄ……パデイングパケツト処理部、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)
- 一定時間分の動画像信号に対して圧縮符号化処理及びパケツト化処理が順次施されることにより生成された複数のパケツトデータを記録媒体に記録するデータ記録方法であつて、
データ書込開始から所定の設定期間に、上記パケツトデータをバツフアメモリに順次書き込む第１のステツプと、
上記設定期間の経過後に、残りの上記パケツトデータを上記バツフアメモリに順次書き込むと共に、当該バツフアメモリに書き込まれたパケツトデータを、書き込まれた順に、書き込み時以上のデータレートで上記記録媒体へ転送する第２のステツプと
を具え、
上記設定期間は、
上記圧縮符号化処理を施す符号化処理部に設けられた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とされる時間以上に設定された
ことを特徴とするデータ記録方法。 - 一定時間分の動画像信号に対して圧縮符号化処理及びパケツト化処理が順次施されることにより生成された複数のパケツトデータを記録媒体に記録するデータ記録方法であつて、
データ書込開始から所定の設定期間に、上記パケツトデータをバツフアメモリに順次書き込む第１のステツプと、
上記設定期間の経過後に、残りの上記パケツトデータを上記バツフアメモリに順次書き込むと共に、当該バツフアメモリに書き込まれたパケツトデータを、書き込まれた順に、書き込み時以上のデータレートで上記記録媒体へ転送する第２のステツプと
を具え、
上記データレートは、
上記一定時間分の動画像信号に対して圧縮符号化処理が施された結果得られる圧縮符号化データと、当該圧縮符号化処理を施す符号化処理部に設けられた符号化バツフアメモリの全容量に相当するデータとを上記設定期間内に上記記録媒体へ転送することのできるデータレートである
ことを特徴とするデータ記録方法。 - 一定時間分の動画像信号に対して圧縮符号化処理を施す符号化処理部と、
上記圧縮符号化処理により生成される圧縮符号化データに対してパケツト化処理を施すパケツト化処理部と、
データ書込開始から所定の設定期間の間には、上記パケツト化処理により生成される複数のパケツトデータを順次書き込み、当該設定期間の経過後には、残りの上記パケツトデータを順次書き込むと共に、当該書き込まれたパケツトデータを、書き込まれた順に、書き込み時以上のデータレートで記録媒体へ転送するためのバツフアメモリと
を具え、
上記一定期間は、
上記符号化処理部に設けられた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とされる時間以上に設定された
ことを特徴とするデータ記録装置。 - 一定時間分の動画像信号に対して圧縮符号化処理を施す符号化処理部と、
上記圧縮符号化処理により生成される圧縮符号化データに対してパケツト化処理を施すパケツト化処理部と、
データ書込開始から所定の設定期間の間には、上記パケツト化処理により生成される複 数のパケツトデータを順次書き込み、当該設定期間の経過後には、残りの上記パケツトデータを順次書き込むと共に、当該書き込まれたパケツトデータを、書き込まれた順に、書き込み時以上のデータレートで記録媒体へ転送するためのバツフアメモリと
を具え、
上記データレートは、
上記圧縮符号化データと、上記符号化処理部に設けられた符号化バツフアメモリの全容量に相当するデータとを上記設定期間内に上記記録媒体へ転送することのできるデータレートである
ことを特徴とするデータ記録装置。 - 一定時間分の動画像信号に対して圧縮符号化処理及びパケツト化処理が順次施された結果得られる複数のパケツトデータが第１のバツフアメモリに順次書き込まれ、所定の設定期間の経過後に、当該書き込まれた順に、書き込み時以上のデータレートで上記第１のバツフアメモリから読み出されて記録媒体に記録された上記パケツトデータを再生するデータ再生方法であつて、
上記記録媒体に記録された上記パケツトデータを、当該記録時のデータレート以上のデータレートで読み出す第１のステツプと、
上記記録時のデータレート以上のデータレートで読み出され、第２のバツフアメモリに書き込まれた上記パケツトデータを、上記第１のバツフアメモリに書き込まれたときと同じデータレートで読み出す第２のステツプと
を具え、
上記設定期間は、
上記圧縮符号化処理を施す符号化処理部に設けられた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とされる時間以上に設定された
ことを特徴とするデータ再生方法。 - 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に対してパケツト化処理が施された結果得られる複数のパケツトデータが第１のバツフアメモリに順次書き込まれ、所定の設定期間の経過後に、当該書き込まれた順に、書き込み時以上のデータレートで上記第１のバツフアメモリから読み出されて記録媒体に記録された上記パケツトデータを読み出し、当該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部と、
上記記録媒体に記録された上記パケツトデータを、当該記録時のデータレート以上のデータレートで書き込み、当該書き込まれた上記パケツトデータを、上記第１のバツフアメモリに書き込まれたときと同じデータレートで読み出すための第２のバツフアメモリと
を具え、
上記設定期間は、
上記圧縮符号化処理を施す符号化処理部に設けられた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とされる時間以上に設定された
ことを特徴とするデータ再生装置。 - 一定時間分の動画像信号に対して圧縮符号化処理及びパケツト化処理が順次施されることにより生成された複数のパケツトデータを伝送路に出力するデータ伝送方法であつて、
データ書込開始から所定の設定期間に、上記パケツトデータをバツフアメモリに順次書き込む第１のステツプと、
上記設定期間の経過後に、残りの上記パケツトデータを上記バツフアメモリに順次書き込むと共に、当該バツフアメモリに書き込まれたパケツトデータを、書き込まれた順に、書き込み時以上のデータレートで上記伝送路に出力する第２のステツプと
を具え、
上記設定期間は、
上記圧縮符号化処理を施す符号化処理部に設けられた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とされる時間以上に設定された
ことを特徴とするデータ伝送方法。 - 一定時間分の動画像信号に対して圧縮符号化処理及びパケツト化処理が順次施されることにより生成された複数のパケツトデータを伝送路に出力するデータ伝送方法であつて、
データ書込開始から所定の設定期間に、上記パケツトデータをバツフアメモリに順次書き込む第１のステツプと、
上記設定期間の経過後に、残りの上記パケツトデータを上記バツフアメモリに順次書き込むと共に、当該バツフアメモリに書き込まれたパケツトデータを、書き込まれた順に、書き込み時以上のデータレートで上記伝送路に出力する第２のステツプと
を具え、
上記データレートは、
上記一定時間分の動画像信号に対して圧縮符号化処理が施された結果得られる圧縮符号化データと、当該圧縮符号化処理を施す符号化処理部に設けられた符号化バツフアメモリの全容量に相当するデータとを上記設定期間内に上記伝送路に出力することのできるデータレートである
ことを特徴とするデータ伝送方法。 - 一定時間分の動画像信号に対して圧縮符号化処理を施す符号化処理部と、
上記圧縮符号化処理により生成される圧縮符号化データに対してパケツト化処理を施すパケツト化処理部と、
データ書込開始から所定の設定期間の間には、上記パケツト化処理により生成される複数のパケツトデータを順次書き込み、当該設定期間の経過後には、残りの上記パケツトデータを順次書き込むと共に、当該書き込まれたパケツトデータを、書き込まれた順に、書き込み時以上のデータレートで伝送路に出力するためのバツフアメモリと
を具え、
上記一定期間は、
上記符号化処理部に設けられた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とされる時間以上に設定された
ことを特徴とするデータ伝送装置。 - 一定時間分の動画像信号に対して圧縮符号化処理を施す符号化処理部と、
上記圧縮符号化処理により生成される圧縮符号化データに対してパケツト化処理を施すパケツト化処理部と、
データ書込開始から所定の設定期間の間には、上記パケツト化処理により生成される複数のパケツトデータを順次書き込み、当該設定期間の経過後には、残りの上記パケツトデータを順次書き込むと共に、当該書き込まれたパケツトデータを、書き込まれた順に、書き込み時以上のデータレートで伝送路に出力するためのバツフアメモリと
を具え、
上記データレートは、
上記圧縮符号化データと、上記符号化処理部に設けられた符号化バツフアメモリの全容量に相当するデータとを上記設定期間内に上記伝送路に出力することのできるデータレートである
ことを特徴とするデータ伝送装置。 - 一定時間分の動画像信号に対して圧縮符号化処理及びパケツト化処理が順次施された結果得られる複数のパケツトデータが第１のバツフアメモリに順次書き込まれ、所定の設定 期間の経過後に、当該書き込まれた順に、書き込み時以上のデータレートで上記第１のバツフアメモリから読み出されて記録媒体に記録された上記パケツトデータを伝送するデータ伝送方法であつて、
上記記録媒体に記録された上記パケツトデータを、当該記録時のデータレート以上のデータレートで読み出す第１のステツプと、
上記記録時のデータレート以上のデータレートで読み出され、第２のバツフアメモリに書き込まれた上記パケツトデータを、上記第１のバツフアメモリに書き込まれたときと同じデータレートで読み出す第２のステツプと
を具え、
上記設定期間は、
上記圧縮符号化処理を施す符号化処理部に設けられた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とされる時間以上に設定された
ことを特徴とするデータ伝送方法。 - 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に対してパケツト化処理が施された結果得られる複数のパケツトデータが第１のバツフアメモリに順次書き込まれ、所定の設定期間の経過後に、当該書き込まれた順に、書き込み時以上のデータレートで上記第１のバツフアメモリから読み出されて記録媒体に記録された上記パケツトデータを読み出し、当該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部と、
上記記録媒体に記録された上記パケツトデータを、当該記録時のデータレート以上のデータレートで書き込み、当該書き込まれた上記パケツトデータを、上記第１のバツフアメモリに書き込まれたときと同じデータレートで読み出すための第２のバツフアメモリと
を具え、
上記設定期間は、
上記圧縮符号化処理を施す符号化処理部に設けられた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とされる時間以上に設定された
ことを特徴とするデータ伝送装置。
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| US09/067,989 US6064795A (en) | 1995-04-08 | 1998-04-29 | Method of and apparatus for data recording, method of and apparatus for data reproduction, recording medium, and method of and apparatus for data transmission |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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