JP3801894B2 - ディスク状記録媒体の記録方法及び記録装置、並びに再生方法及び再生装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク及び該ディスクに圧縮動画像を記録する光ディスクの録画方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ディジタル映像情報の圧縮技術が進むにつれて、圧縮情報を光ディスク等のディスク状記録媒体に記録することで、従来のVTR等に代表されるようなテープ状記録媒体に比べて情報の検索性に優れたきわめて使い勝手のよい映像ファイリング装置を実現することが可能になってきている。また、このようなディスクファイル装置はディジタル情報を取り扱っているため、アナログ信号を記録した場合に比べてダビングによる情報の劣化が無いこと、及び、光記録再生であるため非接触で信頼性に富んだシステムが構築できること等、非常に優れたものである。
【0003】
では、以下、従来の光ディスク装置を図に基づき説明する。図18は、光ディスク等に圧縮動画像を記録あるいは該光ディスクから圧縮動画像を再生する従来の光ディスク装置の回路ブロック図である。
【0004】
図において、1は入力されたオーディオ信号や映像信号等のアナログ信号をディジタル信号に変換するA/D変換手段、2はA/D変換手段1でディジタル変換された信号を圧縮する情報圧縮手段、3は情報圧縮手段2で圧縮された信号を符号化するエンコーダ(符号化手段)、4は記録媒体における符号間干渉を小さくするため、符号化された信号を所定の変調符号に変換する変調手段、5は上記変調符号に従ってレーザを駆動するレーザ駆動手段、6はレーザ駆動手段による変調信号に対応した光ビームを出射し、光ディスク7上に情報を記録する光ヘッド、8は光ヘッド6からの光ビームをトラッキングさせるためのトラッキングアクチュエータ、9は光ヘッド6を光ディスク7の半径方向に往復動作させるトラバースモータ、10は光ディスク7を所定の周波数で回転させるディスクモータ、11は上記トラッキングアクチュエータ8,トラバースモータ9及びディスクモータ10を制御するモータ駆動手段である。
【0005】
また、12は光ヘッド6からの再生信号を増幅する再生アンプ、13は上記変調手段4により変調された再生信号を復調する復調手段、14は上記エンコーダ3により符号化された再生信号を復号するデコーダ(復号化手段)、15は上記情報圧縮手段2で情報圧縮された再生信号を伸長するための情報伸長手段、16はディジタル信号をアナログ信号に変換することで元の映像信号やオーディオ信号等を得るD/A変換手段である。
【0006】
図19は、ディジタル動画情報を圧縮して電送・蓄積するために現在規格化の進められているMPEG方式のデータ配列構造(レイヤ構造)を簡略化して表したものである。図において、17は所定の複数枚のフレーム情報から構成されるGOP(Group of picture)である。本例では1GOPが15枚のフレーム情報から構成されたものを示している。
【0007】
18は1枚のフレーム情報を表すGOPレイヤであっていくつかのピクチャレイヤから構成されている。19はピクチャレイヤであって1ピクチャをいくつかのブロックに分割したSlice構造を有している。ここで、Yは輝度情報、Cb,Crは色情報を表している。
【0008】
また、20はいくつかのマクロブロック(MB)で構成されるSliceレイヤ、21はマクロブロックを構成するマクロブロックレイヤ、22は8×8画素で構成されるブロックレイヤである。
【0009】
図20は、10枚のフレーム情報から1GOPを構成したときの符号化構造を示したもので、図において、23はフレーム内DCT(離散コサイン変換)により情報圧縮された映像情報であるIピクチャ、24は時間的に前方向に位置するIピクチャ23を参照画面とした動き補償をDCT符号化に加えてIピクチャ23以上の情報圧縮を行っている映像情報であるPピクチャ、25は時間的に前後に位置するIピクチャ23,Pピクチャ24を参照画面とした動き補償をDCT符号化に加えてPピクチャ24以上の情報圧縮を行っている映像情報であるBピクチャである。
【0010】
このような符号化構造を採用することで、符号化効率を高め、光ディスク7へのデータ記録容量を高めることが可能である。
【0011】
しかし、上記Iピクチャ23はフレーム内DCTを行っているため、このフレーム単独で画像情報を再生することが可能であるが、Pピクチャ24はフレーム内DCTに加え、前方向の動き補償を行っているため、Iピクチャ23を再生した後でなければ画像再生を行うことができず、また、Bピクチャ25については、前後両方向の動き補償を用いた予測画面であるためIピクチャ23,Pピクチャ24の両ピクチャを再生した後でなければ再生不可能であるという欠点がある。このため、Bピクチャ25の枚数を増やせば処理回路におけるバッファメモリ量が増えるとともに、データ入力から映像再生までの遅延時間が増大する問題が生じるが、光ディスク7等の蓄積系メディアにおいては、長時間記録のために圧縮効率の良い符号化方式が望まれる一方、映像再生処理の遅延時間はあまり問題とならないので、このような符号化構造が適している。
【0012】
図21は、全ての画像における画質が一定となるように、絵柄に応じてデータ長を可変レートとして、圧縮情報を光ディスク7に記録した場合、1GOP当たりのデータ量が光ディスク7の記録領域に占める割合を示した模式図である。図において、26は各々1GOP当たりのデータ量を示している。
【0013】
図22は光ディスク7の記録領域に圧縮画像を図21と同様の可変レートで記録した場合(a)と、固定レートで記録した場合(b)とを比較したものである。図において、27は光ディスク7の全記録領域、28は上記全記録領域27の始点であるディスク最内周、29は上記記録領域27の終点であるディスク最外周を示している。
【0014】
図23は、再生画像の画質を画像によらず一定に保つのに必要な1GOP当たりのデータ量を横軸を時間としてプロットしたものである。図において、aは1GOP当たりのデータ量の最大値、bは各GOPの平均データ量を示している。
【0015】
図24は、横軸に画質を示す画像S/Nを取り、画像の種類毎に所定の画像S/Nを実現するために必要となる1GOP当たりのデータ量を縦軸としてプロットしたものである。
【0016】
次に、従来の光ディスク装置の動作について説明する。
従来から、圧縮動画情報を光ディスクに記録するには、図18のブロック図に示されるような光ディスクレコーダに図19で示される例えばMPEG方式のようなディジタル圧縮動画情報を記録する方法を採っている。この際、A/D変換手段1にてディジタル化された映像情報は、情報圧縮手段2において例えばMPEG等の標準圧縮動画方式に変換される。この圧縮情報はエンコーダ3により符号化されるとともに、変調手段4によって光ディスク7における符号間干渉の影響を小さくするため所定の変調が施された後、レーザ駆動手段5によって駆動される光ヘッド6によって光ディスク7上に記録される。
【0017】
この時、各GOP単位でのデータ量はほぼ同じ量とする固定レートによる記録を行えば、フレーム周期の整数倍に等しいセクタに情報を振り分けることによって光ディスク7の1枚当たりの録画時間を一定に保つことができる。
【0018】
一方、再生時には、光ディスク7に記録された映像情報は再生アンプ12によって増幅され、復調手段13,デコーダ14において元の映像情報に復元され、さらに情報伸長手段15において情報伸長された後、D/A変換手段16によって元のアナログ映像情報信号としてモニター(図示せず)等に表示可能にされる。
【0019】
このような光ディスク装置におけるディジタル動画圧縮方法としてMPEG方式を用いた場合、図20に示すように、フレーム内DCTによる圧縮映像情報であるIピクチャ23と、時間的に前方向に位置するIピクチャ23を参照画面とした動き補償をDCT符号化に加えた圧縮映像情報であるPピクチャ24と、時間的に前後に位置するIピクチャ23,Pピクチャ24を参照画面とした動き補償をDCT符号化に加えた圧縮映像情報であるBピクチャ25とを、それぞれ同図のように組み合わせた符号化構造を光ディスク7に記録することになる。
【0020】
しかし、固定レートによる記録方法を採用した場合には、上述したように、光ディスク7の1枚当たりの録画時間を一定に保つことはできるが、図22に示したように、絵柄によって1GOP当たりのデータ量を可変にした可変レートによる記録方法(図22(a))に比べ、一般に同一フレーム数の画像情報を記録するためにより多くのデータ記録領域が必要となることから、録画可能時間が短くなり、記録するデータの種類及び記録レートの選択によっては所定記録時間(例えば2時間)を確保できないという問題がある。
【0021】
このことは、図23,図24からより明らかなことである。すなわち、一般的な映像ファイルは絵柄によって画像の細かさや動き量がそれぞれ異なっているため、図24に示されるように、全ての画像において同一の画像S/Nを得るとすれば、1GOP当たりのデータ量はそれぞれの画像により大きく異なったものとなってしまう。
【0022】
従って、全ての絵柄の画質を一定のもの以下にしないためには、図23に示すように、1GOP当たりのデータ量の最大値、つまり図中、aのレートに記録レートを固定しておくことが必要となる。その結果、無駄にデータ量の多いGOPが存在することになり、多くのデータ記録領域が必要とされるわけである。
【0023】
これに対して、可変レートによる記録では、それぞれの画像の種類に応じた記録レートを選択することになるため、図23中、bの記録レートを平均記録レートとして記録することができる。従って、上述の固定レートのような問題は発生せず、結果として最大記録レートaとの差分だけ録画時間を長時間化することが可能になる。
【0024】
このような可変レートの利点を生かし、1つの映像ファイル全体を予め評価可能な再生専用タイプの光ディスク装置においては、エンコードを繰り返すことで全体の平均記録レートを調整し、結果として、映像ファイルの全体において、画質を一定に維持しながら1枚の光ディスク7の録画時間を長くし、所定の記録時間を得ている。
【0025】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のような可変レートによる記録を録画可能な光ディスクに適用した場合には再生専用の光ディスクを製作する場合とは異なり、以下のような問題が発生する。
すなわち、再生専用の光ディスクを製作する場合には、画像を録画する際、既に、録画すべき映像ファイルの絵柄の細かさや動きの早さ等の情報がわかっている。従って、1枚の光ディスクに所定時間の情報を一定の画質で記録するための平均記録レートを予め予測することが可能であるが、例えばTVの映画等を記録するような録画可能な光ディスクにおいては、録画すべき映像ファイルの絵柄の細かさや動きの早さ等の情報を予め知ることができないのが通例であり、平均記録レートを予め予測することはできない。
よって、限られたディスク容量を持つ光ディスクの録画時間は、録画される映像の絵柄の細かさや動きの早さ等によって可変となってしまい、光ディスクの録画時間を予め定めておくことができなくなってしまうという問題を生じる。
【0026】
本発明は、上述のような問題を解消するためになされたものであり、画像の動きに応じて記録レートが変化する可変レートを採用した記録装置において、録画すべき映像ファイルの絵柄の細かさや動きの早さ等の情報を予め知ることができないような画像情報をディスクに記録する場合であっても、画質の劣化を最小に止めながら録画可能時間を長時間化することで、1枚の光ディスクに確実に所定の録画時間を確保することができる光ディスク、及び録画方法を得ることを目的としている。
【0027】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に係るディスク状記録媒体の記録方法は、フレーム内で情報圧縮された2次元圧縮映像データであるIピクチャと、時間的に前方向のIピクチャによる動き補償を加えて情報圧縮された3次元圧縮映像データであるPピクチャと、時間的に前後方向のIピクチャまたはPピクチャによる動き補償を加えて情報圧縮された3次元圧縮映像データであるBピクチャとを混在して1単位とする映像情報ブロックからなるディジタル映像データをディスク状記録媒体の記録領域に記録する記録方法であって、前記映像情報ブロックにおいて、前記Iピクチャ、前記Pピクチャ及び前記Bピクチャよりも先頭側に、当該映像情報ブロックの時間情報であり、かつ前記映像データの記録開始時点からのタイムコードと、当該映像情報ブロック内の少なくとも前記Iピクチャ及び前記Pピクチャの配置情報とを記録し、前記ディジタル映像データの記録は可変レートで行われることを特徴とする。
【0028】
本発明の請求項2に係るディスク状記録媒体の記録装置は、フレーム内で情報圧縮された2次元圧縮映像データであるIピクチャと、時間的に前方向のIピクチャによる動き補償を加えて情報圧縮された3次元圧縮映像データであるPピクチャと、時間的に前後方向のIピクチャまたはPピクチャによる動き補償を加えて情報圧縮された3次元圧縮映像データであるBピクチャとを混在して1単位とする映像情報ブロックからなるディジタル映像データをディスク状記録媒体の記録領域に記録する記録装置であって、前記映像情報ブロックにおいて、前記Iピクチャ、前記Pピクチャ及び前記Bピクチャよりも先頭側に、当該映像情報ブロックの時間情報であり、かつ前記映像データの記録開始時点からのタイムコードと、当該映像情報ブロック内の少なくとも前記Iピクチャ及び前記Pピクチャの配置情報とを記録する手段を有し、前記ディジタル映像データの記録は可変レートで行われることを特徴とする。
【0029】
本発明の請求項3に記載のディスク状記録媒体の再生方法によれば、フレーム内で情報圧縮された2次元圧縮映像データであるIピクチャと、時間的に前方向のIピクチャによる動き補償を加えて情報圧縮された3次元圧縮映像データであるPピクチャと、時間的に前後方向のIピクチャまたはPピクチャによる動き補償を加えて情報圧縮された3次元圧縮映像データであるBピクチャとを混在して1単位とする映像情報ブロックからなるディジタル映像データが記録され、前記映像情報ブロックにおいて、前記Iピクチャ、前記Pピクチャ及び前記Bピクチャよりも先頭側に、当該映像情報ブロックの時間情報であり、かつ前記映像データの記録開始時点からのタイムコードと、当該映像情報ブロック内の少なくとも前記Iピクチャ及び前記Pピクチャの配置情報とが記録されてなるディスク状記録媒体を再生する再生方法であって、前記タイムコードと、前記映像情報ブロック内の少なくとも前記Iピクチャ及び前記Pピクチャの配置情報とを抽出し、前記抽出したタイムコードと配置情報とに基づいて、映像情報ブロック内の前記Iピクチャ、前記Pピクチャ及び前記Bピクチャを再生し、前記ディジタル映像データの再生は可変レートで行われることを特徴とする。
本発明の請求項4に記載のディスク状記録媒体の再生装置によれば、フレーム内で情報圧縮された2次元圧縮映像データであるIピクチャと、時間的に前方向のIピクチャによる動き補償を加えて情報圧縮された3次元圧縮映像データであるPピクチャと、時間的に前後方向のIピクチャまたはPピクチャによる動き補償を加えて情報圧縮された3次元圧縮映像データであるBピクチャとを混在して1単位とする映像情報ブロックからなるディジタル映像データが記録され、前記映像情報ブロックにおいて、前記Iピクチャ、前記Pピクチャ及び前記Bピクチャよりも先頭側に、当該映像情報ブロックの時間情報であり、かつ記録前記映像データの記録開始時点からのタイムコードと、当該映像情報ブロック内の少なくとも前記Iピクチャ及び前記Pピクチャの配置情報とが記録されてなるディスク状記録媒体を再生する再生装置であって、前記タイムコードと、前記映像情報ブロック内の少なくとも前記Iピクチャ及び前記Pピクチャの配置情報とを抽出する手段と、前記抽出したタイムコードと配置情報とに基づいて、映像情報ブロック内の前記Iピクチャ、前記Pピクチャ及び前記Bピクチャを再生する手段とを有し、前記ディジタル映像データの再生は可変レートで行われることを特徴とする。
【0030】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。
図1は本発明の実施の形態1における、光ディスク装置の記録系の構成を示す概略構成図である。
【0031】
図において、101は入力されたアナログ映像信号をディジタル信号に変換するA/D変換手段、102はディジタル化された映像信号の動きベクトルを検出するための動き検出手段、103はデータ圧縮のためにディジタル映像信号を垂直/水平方向の空間周波数に変換する帯域圧縮手法の1つである離散コサイン変換手段(DCT符号化手段)、104は変換されたディジタル映像信号を量子化する適応量子化手段、105は逆量子化手段、106は空間周波数成分からもとのディジタル映像信号に復元するための逆離散コサイン変換手段(IDCT復号化手段)、107は動き検出手段102からの動きベクトルに基づき参照画像を記憶するフレームメモリ、108は量子化されたディジタル映像信号を符号化する可変長符号化手段、109はバッファメモリ、110は符号化されたディジタル映像信号のデータ配列をバッファメモリ109上において組み替えることで上位,下位の2層データに階層化し、かつ、階層化された信号にアドレス情報や属性データ等のヘッダ情報を付加することでフォーマット化するフォーマットエンコーダ、111はフォーマット化,階層化されたディジタル映像信号に光ディスク上における符号間干渉を防止するための変調を加える変調手段、112は変調手段111からの情報に基づき記録レーザを変調させるレーザ変調手段、113は光磁気記録や相変化記録等の方法により情報の記録がなされる光ディスク、114はレーザ変調手段112により変調された記録レーザに基づき光ディスク113上に情報を記録する光ヘッド、115は光ヘッド114を光ディスク113の径方向に移動させる送りモータ、116は光ディスク113を所定の周波数で回転させるディスクモータ、117は光ヘッド114のフォーカス/トラッキング制御,送りモータ115の制御及びディスクモータ116の制御を行うサーボ回路、118はサーボ回路117やフォーマットエンコーダ110等の制御信号を発生させることで装置全体を統括制御するシステムコントローラ、119は光ディスク113に記録された映像データのヘッダ情報を再生する再生アンプ、120は再生されたヘッダ情報から上書き可能領域を認識するヘッダ認識手段である。
【0032】
図2は上述のようにディジタル映像信号が記録された光ディスク113から情報を再生するための再生系の構成を示す概略構成図である。
図において、121は光ディスク113に記録された情報を読み出す再生アンプ、122は再生アンプ121で読み出された信号からデータを抽出するデータ検出及びPLL回路、123は抽出されたデータの誤りを検出し訂正する誤り訂正手段、124は誤り訂正されたデータからヘッダ情報を再生することで、データを階層化されたデータ毎に分別して出力させるヘッダ検出/データ分割手段、125及び126は分割された各階層データを復号するためのデコーダである。
【0033】
また、図3はデコーダ125の具体的構成を示すブロック図である。図示はしていないが、デコーダ126も同様の構成を有している。
図において、127はヘッダ検出/データ分割手段124で分割された上位層データを入力として復号を行う可変長復号化手段、128は逆量子化手段、129は逆離散コサイン変換手段、130は可変長復号化手段で復号されたディジタルデータの動き補償をフレームメモリ107に蓄えられた参照画像に基づいて行う動き補償手段である。
【0034】
図4はディジタル映像信号のデータ配置構造を示したもので、基本的には従来例の図19で説明したものと同様のものである。
ここで、図中、(a)〜(g)はDCT符号化がなされたディジタル映像信号のマクロブロックレイヤを垂直/水平方向の空間周波数に対して分割して得られる新たなファイルブロックを示している。ここでは(a)に近い程、直流成分に近く、一方(g)に近づく程、高周波領域に近くなる。
なお、131はスライス、132はスライスレイヤ、133はマクロブロックレイヤである。
【0035】
図5(a)〜(c)は、本発明の特徴であるデータの上書きの概念を時系列的に説明するための概念図である。ここでは、光ディスク113に例えば120分の映像データを可変レートで記録した場合を例として記載している。
図において、Sは映像データの録画開始時点、Eは映像データの録画終了時点、Iは光ディスク113の記録領域の最内周、Oは光ディスク113の記録領域の最外周を示す。
【0036】
図6(a),(b)は、図5で説明される本発明のデータの上書き方法の具体的手順を光ディスク113の記録領域上に示した図であって、(a)は上書きされていない状態であり、(b)は可変レートを採用したことで録画時間が足りなくなったことを、ヘッダ認識手段120からの情報に基づき認識し、既録領域に上書き(斜線部分)を行った状態を示している。
ここで、本発明のGOP構造は、従来例の図20で示したものと同様の構成とされており、また、図中、下位は2分割された階層化データの下位層を示しており、例えば、画素数ライン数の小さな映像データ(例えば、360画素×240ライン)もしくはDCT符号化データにおける低周波データを表し、上位は2分割された階層化データの上位層を示しており、例えば、画素数ライン数の大きな映像情報(例えば、720画素×480ライン)もしくはDCT符号化データにおける高周波データを表している。
【0037】
また、GOPmはm番目のGOPを表しており、各GOPはGOPヘッダ134,Iピクチャ下位データ135,Iピクチャ上位データ136,Pピクチャ下位データ137,Pピクチャ上位データ138,Bピクチャ下位データ139,Bピクチャ上位データ140の順番に記録されている。
ここで、上書きを行う場合、本発明では、映像データ再生上の必須情報である下位データではなく、映像再生上の詳細データである上位データに限って上書きを行うとともに、上書きを行うデータも各ピクチャの下位データのみを上書きして録画するようにされている。ここに、141〜146はそれぞれ、上書きを行うn番目のGOPのGOPヘッダ、Iピクチャ下位データ、Pピクチャ下位データ、Bピクチャ下位データである。
なお、上書きするデータは、その個々の情報量等の必要に応じて、上書きされるデータ上に分割して上書きされている。
【0038】
次に、本実施の形態の動作につき説明する。
現在、国際標準が行われつつあるMPEG方式においては、図1で説明したようなエンコードシステム及び光ディスクドライブ装置の組み合わせによって録画が行われる。
【0039】
A/D変換手段101によってディジタル化された映像信号は、動き検出手段102によって各画面(フレーム)毎に映像の動き量を動きベクトルの形で検出され、離散コサイン変換手段103によって垂直/水平方向の空間周波数に変換され、適応量子化手段104によって適応量子化される。
【0040】
本発明では、数乃至数十フレームで1つの映像情報単位をなすGOPで映像情報を記録するようにしているが、それは、従来例で説明したように、1枚の映像自身で圧縮動作が行われる2次元の圧縮映像(Iピクチャ)と、時間的に前方あるいは前後の映像からの動きベクトルを用いた予測画面を加えて圧縮動作がなされる3次元の圧縮映像(Pピクチャ,Bピクチャ)が混在する形で構成されている。その目的は、それ1枚で再生可能であることから検索時に有効となる2次元圧縮画像と、それ1枚で再生できないかわりに圧縮効率の優れた3次元圧縮画像とを混在させることで情報の検索性と圧縮効率とを両立させることにある。
そのため、図1に示されるように、3次元圧縮画像を得るために必要な予測画面を、適応量子化手段104からの映像データを、逆量子化手段105と逆離散コサイン変換手段106により復元し、フレームメモリ107上で動き検出手段102からの動きベクトルにより補正することで得ることになる。
【0041】
次に、適応量子化された圧縮ディジタル映像データは、可変長符号化手段108によって、動きベクトル量に応じた可変長符号化が行われ、バッファメモリ109に一旦、蓄積される。
バッファメモリ109に蓄積された圧縮ディジタル映像データは、各GOP内でのデータ配列等を、システムコントローラ118からの指示を受けたフォーマットエンコーダ110により組み替えられ、階層化され、さらにヘッダ等の情報が付加された後、フォーマットエンコーダ110から出力される。
【0042】
このようにしてフォーマット化/階層化されたディジタル映像情報は、変調手段111によって光ディスク113における符号間干渉が排除されるよう変調され、レーザ変調手段112を介して光ヘッド114により光ディスク113上に記録される。
【0043】
記録が順次進むにつれて、光ディスク113の記録可能領域が少なくなり(図5(a)〜(b))、記録可能領域がなくなることを再生アンプ119,ヘッダ認識手段120の出力を通じてシステムコントローラ118が検知すると(図5(b))、以前録画した映像データのヘッダをヘッダ認識手段より読み出し、該ヘッダに基づき既録映像データの上位層のデータに対し、次段に入力される映像データの下位層のデータの上書きを光ディスクの記録領域の最内周から順次行っていく(図6)。このようにすることで、記録可能時間を長時間化し、可変レート下において、所定の録画時間が不足したとしても、上書きにより不足時間を補充し、所定の記録時間を確実に得ることができる(図5(c))。なお、この際の読み出しのデータレート及び記録のデータレートは、通常の映像信号のデータレートよりも早くしておくことが必要である。
【0044】
次に、上記、上書き動作を実現するための映像データの階層化構造及び再生系の動作について説明する。
現在、国際標準が行われつつあるMPEG方式においては、スケーラブル構造と称する階層化構造を採用している。これは、映像データを360画素×240ラインの下位層の映像データと、上記データと組み合わせることで780画素×480ラインの映像データが得られる上位層の映像データとに分割する方法である。このように分割された映像データでは図2,図3に示したようなデコード方法によって上位層の映像データと下位層の映像データとを組み合わせ、上位層のディジタル映像情報である780画素×480ラインの復号化映像画面を得ることが可能である。
【0045】
すなわち、再生アンプ121で読み出された映像信号はデータ検出/PLL手段122により再生され、誤り訂正手段123により誤り検出/訂正がなされた後、ヘッダ検出/データ分割手段124によって780画素×480ラインの上位層の映像データと、360画素×240ラインの下位層の映像データとに分割される。分割された下位層の映像データはデコーダ126によりデコードされ、下位層の復号化画面を得ることができ、また、上位層の映像データはデコーダ125によりデコードされた後、下位層の映像データと加算することで上位層の復号化画面を得ることができる。
【0046】
また、他のデータ階層化方法として、例えば、図4に示すようにDCT係数の低周波/高周波でデータを分割し階層化する方法も考えられる。この分割方法は、MPEG標準規格においてはデータパーティショニングと呼ばれる方法である。
MPEGやJPEG等に代表される標準ディジタル動画映像圧縮方式においては、図4のように、Iピクチャは、その1画面をいくつかのスライスに分割したピクチャレイヤ131、この内の1つのスライスをいくつかのマクロブロック(MB)に分割したスライスレイヤ132、スライスレイヤの内の1つのマクロブロックを分割したマクロブロックレイヤ133により構成されている。ここに、マクロブロックレイヤ133は8×8画素のDCT係数に対応した画像データで構成され、該マクロブロック内をDCT符号化した際の空間周波数を垂直/水平方向に分割し、ジグザグスキャンしたデータ配列構造を有している。
ここでは、図中63個あるDCT符号化データを9つ単位で7つのブロック(a)〜(g)に分解している。
【0047】
データパーティショニングを用いた記録は、データの記録を、例えばIピクチャのデータをスライスを単位として順次記録するのではなく、(a)〜(g)の単位で順次記録し、周波数範囲を単位として分割したブロックの先頭にヘッダ情報やパリティ信号等を付加する。このように記録することで、Iピクチャのような情報量の比較的多いデータにおいても、このIピクチャデータの全部を再生せずともDCT符号化データの低周波成分、つまり比較的直流成分に近いデータだけを再生することで画像を得ることが可能になる。本発明では、このデータパーティショニングにより映像データを上位,下位の2層に階層化し、上位層、すなわち比較的高周波成分に近いデータ上にデータを上書きすることで、記録可能時間を長時間化し、可変レート下であっても必要な録画時間を確実に得ることができる。
【0048】
以上のような方法で階層化された映像データでは、例えば小さな画素数ライン数やDCT係数の低周波成分のデータから構成される下位層のデータだけでも、ある程度の画質劣化を許容すれば映像の再生は可能である。本発明は、この点を利用することで、可変レートによる記録により録画時間が不足した場合に以前録画した領域の映像データの上位層データに上書きしていくことで所定の録画時間を確保できるようにしたものである。
実施の形態2.
【0049】
では次に、本発明の実施の形態2を図に基づき説明する。
上述の実施の形態1では、すべての画面(フレーム)の上位層のデータに対して上書きを行うようにしているが、これには以下のような欠点がある。
すなわち、映像データは、その画像の動きをもとにすると、大きくわけて動きの早い映像データと動きの遅い映像データとに分類できるが、動きの早い映像データにおいては、上書きにより喪失されてしまう上位層データが再生画像の画質に大きく作用するため、これを削除してしまうと視聴者に画質の劣化を容易に認識させてしまうのである。
【0050】
そこで、本実施の形態では、動きの早い映像データと動きの遅い映像データとで上書きを行うか否かを分別するように構成することで、かかる実施の形態1の欠点を除去することを目的としている。
【0051】
図7は、本実施の形態に係る光ディスク記録/再生装置の記録系の構成を示す概略構成図である。
図において、実施の形態1と同一または相当する構成については同一番号を付して説明を省略する。142は本実施の形態において特徴的な構成である、動き検出手段102からの動きベクトル量が所定値以下であることを検出した場合に信号を出力する動きベクトル量判定手段である。
【0052】
図8は、図7の記録装置により記録された映像データ、特にGOPの先頭部分及び各階層データの先頭に設けられたヘッダ部のデータ記録構造を示したものである。
【0053】
図において、143はIピクチャ下位ヘッダを含むGOPヘッダ、144はIピクチャ下位層データ、145はIピクチャ上位層データ、146はPピクチャ下位層データ、147はPピクチャ上位層データ、148はIピクチャ上位ヘッダ、149はPピクチャ下位ヘッダ、150はPピクチャ上位ヘッダである。
また、151〜160はIピクチャ下位ヘッダを除くGOPヘッダ143の構成を示すものであって、151は現在のアドレスを記憶するビデオGOPアドレス、152はIピクチャデータ量等を記述し、再生時の必要バッファメモリ量を定めるためのデータであるビデオ属性データ、153はディジタル動画映像内の属性を記述した領域を設けることによって画面の画素数やライン数に対応した階層構造となっているかどうかを示すスケーラビリティモード、154はGOPを構成するフレーム数を記録するフレーム枚数、155はGOP内のIピクチャ,Pピクチャ,Bピクチャの配置構造等を示すGOP構造、156は動きベクトル量判定手段142により所定の動きベクトル量以下であると判断された場合にフラグが記録される上書き可能フラグ、157はGOP内の映像がパンであるかズームであるかあるいはシーンチェンジを含むデータであるかどうかを記録した詳細属性データ、158は録画開始もしくは映画のスタート時点からの経過時間を記述したデータであるタイムコードであって、例えばキャラクタジェネレータ等で画面表示するために用いられる。159は次の上書き可能アドレスが記録されるジャンプ先アドレス、160はその他の情報を記録する予備エリアである。
【0054】
図9は、本実施の形態による光ディスク記録装置において、録画スタンバイから録画スタートまでの動作シーケンスを表したものである。また、図10は、図9の動作シーケンスの過程でユーザが上書きを行う上書きモードを選択した場合の記録装置の動作シーケンスを示し、図11は、図10とは逆にユーザが上書きを行わない通常録画モードを選択した場合の記録装置の動作シーケンスを示したものである。
【0055】
また、図12は、本実施の形態の記録装置による上書き記録の概念を示す概念図である。図において、Sは映像データの録画開始時点、Eは映像データの録画終了時点、Iは光ディスク113の記録領域の最内周、Oは光ディスク113の記録領域の最外周を示す。
【0056】
図13(a),(b)は、図12で説明されるデータの上書き方法の具体的手順を光ディスク113の記録領域上に示した図であって、(a)は上書きを行っていない場合のデータの記録状態であり、(b)は可変レートを採用したことで録画時間が足りなくなり、ヘッダ認識手段120からの情報及び各GOPのヘッダに記録されたフラグの有無に基づいて、既録領域に上書き(斜線部分)を行った状態を示している。同図では、上書き可能フラグがGOPm,GOPm+3,GOPm+4,GOPm+7に立てられている場合に、かかるGOPの上位層データにGOPn,GOPn+1の下位層データを上書きした状態を示している。
【0057】
では、次に、本実施の形態の動作について説明する。
本実施の形態においても、ディジタル映像データは複数枚の画面から構成されたGOP構造を有しており、従来例の図20に示したようにIピクチャ,Bピクチャ,Pピクチャの2次元圧縮画面,3次元圧縮画面が混在した形式をなしている。
【0058】
まず、A/D変換手段101によってディジタル化された映像信号は、動き検出手段102によって各画面(フレーム)毎に映像の動き量を動きベクトルの形で検出され、離散コサイン変換手段103によって垂直/水平方向の空間周波数に変換され、適応量子化手段104によって適応量子化される。この際、本実施の形態では動き検出手段102で検出された動きベクトルは動きベクトル量判定手段142にも送られ、ここで、各映像画面の動きベクトル量を予め定められた所定値と比較判定し、動きベクトル量が所定値以下であることを検出した場合(即ち、動きの遅い映像である場合)、出力信号をシステムコントローラ118に送出するように構成されている。
【0059】
一方、適応量子化手段104によって量子化された圧縮ディジタル映像データは、可変長符号化手段108によって、動きベクトル量に応じた可変長符号化が行われ、バッファメモリ109に一旦、蓄積される。
バッファメモリ109に蓄積された圧縮ディジタル映像データは、各GOP内でのデータ配列等を、システムコントローラ118からの指示を受けたフォーマットエンコーダ110により組み替えられ、階層化され、さらにヘッダ等の情報が付加されることになるが、ここで、動きベクトル量判定手段142の出力があった場合には、ヘッダ情報に上書き可能フラグが付加される。
【0060】
このようにしてフォーマット化/階層化されたディジタル映像情報は、変調手段111によって光ディスク113における符号間干渉が排除されるよう変調され、レーザ変調手段112を介して光ヘッド114により光ディスク113上に記録される。
【0061】
記録が順次進むにつれて、光ディスク113の記録可能領域が少なくなり、録画可能領域がなくなることを再生アンプ119,ヘッダ認識手段120の出力を通じてシステムコントローラ118が検知すると、以前録画した映像データのヘッダをヘッダ認識手段より読み出し、該ヘッダに基づき既録映像データの一部、すなわち、上書き可能フラグの立てられた上位データに対して、次段に入力される映像データの下位層のデータの上書きを光ディスクの記録領域の最内周から順次行う。このようにすることで、可変レート下において、所定の録画時間が不足したとしても、上書きにより不足時間を補充し所定の記録時間を確実に得ることができるとともに、上書きによる画質劣化の激しい、動きベクトル量の大きい映像画面には上書きをせず、上書きによる画質劣化の少ない動きベクトル量の小さい映像画面のみ上書きを行うことができるので、全体として画質の優れた映像情報を得ることができる。なお、この際の読み出しのデータレート及び記録のデータレートを、通常の映像信号のデータレートよりも早くしておくことが必要なのは、実施の形態1と同様である。
【0062】
また、本実施の形態では、上書き可能フラグの有無による上書きを行う必要から、図8に示したように、データの構造上、各ピクチャの上位下位層の先頭データ位置を示すためのヘッダ148,149,150を設けるようにしているため、Iピクチャデータを単独で取り出したり、Pピクチャを単独で取り出したりすることが可能である。これによって、GOPを単位とするアフレコや編集が容易に行えるという効果もある。この場合には、映像情報に合わせてオーディオデータもGOP単位で配置するようにした方が好ましい。
【0063】
さらに、本実施の形態ではディジタル映像データ内にそのデータの属性を記述したスケーラビリティモード153,フレーム枚数154やGOP構造155をGOPヘッダ143に設けているため、複数の信号処理方式に対応することが可能となる。また、ビデオGOPアドレス151やタイムコード158に、現在のアドレスや次の上書きアドレス及び時間情報を記録しているので、上書きデータの連続再生や特殊再生・検索を行うことも容易にできる。
【0064】
なお、上述の説明では、上書き可能フラグの立てられたGOPの上位層データに対してのみ上書きを行うようにしているが、逆に、動きベクトル量が動きベクトル量判定手段142による所定値を越える動きの早いデータに対して上書き可能フラグを立てることで、上書き可能フラグの立てられたGOPに対しては上書きを禁止するように構成しても同様の効果が得られる。
【0065】
次に、上述の光ディスク記録装置の具体的動作を図9乃至図11のフローチャートに基づき説明する。
【0066】
まず、装置の電源を入れる等して録画スタンバイの状態にされると、図9に示されるように、これから録画される光ディスク113上の前回録画した最終GOPアドレスの検出が行われ、光ディスク113上の録画可能なあき領域におけるセクタ数を算出する。この場合、予めTOC(Table of content)領域に前回の録画終了時点の録画終了GOPアドレスを記憶しておくことにより算出しても、また、実際に光ヘッド114をあき領域まで検索動作させて、録画開始先頭GOPアドレスを読み出しても良い。
【0067】
次に、このまま録画を行うと、どの程度で光ディスク113の記録領域が一杯となるかをキャラクタリックジェネレータ等により残量時間として画面表示し、ユーザに上書きを行い少々画質劣化を覚悟しても録画時間を優先させるか、もしくは、画質を優先して上書きをしないかを選択させ、その後録画をスタートさせる。
以下、上書きを選択した場合と、選択しなかった場合とにわけて説明する。
【0068】
図10は、上書きモードを選択した場合のフローチャートである。
同図に示されるように、まず、録画がスタートされると光ディスク113上のデータのあき領域と所定録画時間との関係から上書きモードが必要であるかどうかを判定する。ここで、ユーザの選択により上書きモードが選択され、かつ、あき領域がなくなったことを検出すると、離散コサイン変換手段103,適応量子化手段104,可変長符号化手段108によって構成されるビデオエンコーダにおいて、映像データの下位層データのみバッファメモリ109に書き込まれ、フォーマット化されヘッダ情報等が付加される。また、次の上書き可能GOPアドレスをバッファンメモリ109のヘッダ部に書き込む。
【0069】
次に、現在上書きしようとしている既記録領域のGOPのヘッダ部を再生アンプ119,ヘッダ認識手段120により再生し、該ヘッダ部に上書き可能フラグが立っているか否かを確認し、上書き可能であれば該GOPの上位層データのエリアに上記バッファンメモリ109に書き込まれた下位層データを書き込む。逆に上書き不可能である場合には次のGOPアドレスにアクセスし、上記と同様に上書き可能フラグの有無を確認した後、上書き可能であればデータの上書きを行う。この動作を繰り返すことにより、可変レート下においても所定の録画時間を容易に確保でき、また画質劣化についても最小限に止めることができる。
なお、上書き動作を行う場合には、映像情報を再生するのに必要なデータレートよりも、光ディスク113上からデータを記録再生するデータレートを高く(例えば2倍程度)にしておくことが必要である。これは、上書きする部分が光ディスク113上に連続配置されておらず離れているため、トラックジャンプ等のための検索時間や回転待ち時間を考慮しておく必要があるからである。
【0070】
また、本実施の形態におけるこの上書きフラグの有無の確認は、上述のように以前録画したGOPのヘッダを順次再生することにより直接確認する方法を採っているが、光ディスク113の記録領域全体の1回目の録画終了時点で、フラグの立っているGOPのアドレスの全てをTOCエリアに書き込んでおき、上書き記録を行う前にこのアドレスを再生し記憶しておくことによっても可能である。
【0071】
さらに、本実施の形態では上書きを行うデータを実施の形態1と同様に下位層データのみとしているが、この上書きを行う方のデータについてもその動きベクトル量の大きさを判定し、動きの早い映像情報については下位層のみならず、上位層のデータをも上書きすることが、再生画像の画質を均一化するためには有効である。
【0072】
また、図11は、上書きを選択しない、通常録画の場合のフローチャートである。
この場合、フォーマットエンコーダの110によって、上位・下位層の階層化・フォーマット化を行うとともに、動きベクトル量判定手段142により上書き可能GOPか否かを判定し、動きベクトル量が所定値より小さく上書き可能であると判定された場合にはフォーマット変換を行うバッファメモリ109及びフォーマットエンコーダ110により上書き可能フラグをGOPヘッダ143,各ピクチャヘッダ148,149,150に立てる。上述の動作を録画終了まで繰り返すことにより通常の録画動作が行われる。ここで、録画途中において残りの記録領域が所定の録画予定時間に対して不足した場合には、ユーザからの上書き認可が得られた場合にのみ途中から上書きモードに変更し、上述の上書きモードによる記録がなされるが、それ以外の場合にはその時点で録画を終了させる。
【0073】
結果として上書きされたデータは図13(b)のようになり、上書き可能フラグの立てられたGOPの上位層データ部分にのみデータが上書きされることになる。
実施の形態3.
【0074】
次に本発明の実施の形態3を説明する。
上述の実施の形態1,2では、Iピクチャ,Pピクチャ,Bピクチャの各々についてまず上位層と下位層とに映像データを分割し、それぞれのピクチャ毎に下位、上位の順に光ディスクに記録するようにしているが、これでは上書きすることによりデータの連続性が途絶え、再生時に光ヘッドのトラックジャンプや光ディスクの回転待ち時間を考慮した再生を行わなければならず、装置の機構系やデータ処理系に負担がかかることになる。
本実施の形態は、かかる装置の問題点を解消するものであり、図を参照して以下に説明する。
【0075】
図14は本実施の形態により記録された光ディスクの記録領域上のデータ配列を示す図であって、(a)は上書き前のデータ配列状態を示し、(b)はデータ上書き後のデータ配列状態を示している。
【0076】
図において、161はm番目のGOPのヘッダ情報であって、Iピクチャ下位層データ162のピクチャヘッダを含む。162はm番目のGOPのIピクチャ下位層データ、163はPピクチャ下位層データ、164はBピクチャ下位層データ、165はI,P,Bピクチャの上位層データ、166はPピクチャ下位層ヘッダ、167はBピクチャ下位層ヘッダ、168はI,P,Bピクチャ上位層ヘッダ、169はm+1番目のGOPのヘッダ情報であって、Iピクチャ下位層データ170のピクチャヘッダを含む。170はm+1番目のGOPのIピクチャ下位層データ、171はPピクチャ下位層データ、172はBピクチャ下位層データ、173はPピクチャ下位層ヘッダ、174はBピクチャ下位層ヘッダである。また、175は本実施の形態において上書きされたn番目のGOPのヘッダ情報であって、Iピクチャ下位層データ176のピクチャヘッダを含む。176は上書きされるn番目のGOPのIピクチャ下位層データ、177は上書きされるn番目のGOPのPピクチャ下位層データ、178はPピクチャ下位層ヘッダ、179はn番目のGOP情報がm番目のGOP情報の上位層データ領域では記録しきれず、m+1番目のGOP情報の上位層データ領域に対して上書き記録された場合の残りのデータのためのヘッダ情報を有する上書きGOPのサブヘッダであって、Pピクチャ下位層データ180のピクチャヘッダを含む。180は上書きされるn番目のGOPのPピクチャ下位層データ、181は上書きされるn番目のGOPのBピクチャ下位層データ、182はBピクチャ下位層ヘッダである。
【0077】
本実施の形態では、同図の通り、上位層データ,下位層データに分割された各ピクチャを1つのGOP内において上書きされる上位層データと上書きされない下位層データとをそれぞれ固めた上で配置するように構成した点を特徴としたものである。このように構成することにより、上書きを行ったとしても、各GOP内におけるデータの連続性を保つことが可能となり、記録時の上書き領域の検索動作が単純化し、また、上書きデータの再生時に光ヘッドのトラックジャンプ回数を減らすことが可能になり、光ディスクの回転待ち時間を考慮した上で再生を行う必要性も少なくなる。
実施の形態4.
【0078】
次に本発明の実施の形態4を説明する。
上述の実施の形態3では、1つのGOP内における各ピクチャの上位層データと下位層データとをそれぞれ固めた上で配置するように構成したものであるが、本実施の形態では、複数のGOPを単位とした各ピクチャの上位層データと下位層データとをそれぞれ固めて配置するように構成した点を特徴とするものである。
図15は本実施の形態により記録された光ディスクの記録領域上のデータ配列を示す図であって、(a)は上書き前のデータ配列状態を示し、(b)はデータ上書き後のデータ配列状態を示している。また、説明の都合上、2つのGOPを単位としたものを本実施の形態では示すことにする。
【0079】
図において、183はm番目のGOPのヘッダ情報であって、第1のIピクチャ下位層データ184のピクチャヘッダを含む。184はm番目のGOPの第1のIピクチャ下位層データ、185は第2のIピクチャ下位層データ、186は第1のPピクチャ下位層データ、187は第2のPピクチャ下位層データ、188は第1のBピクチャ下位層データ、189は第2のBピクチャ下位層データ、190は第1のI,P,Bピクチャの上位層データ、191は第2のI,P,Bピクチャの上位層データ、192は第2のIピクチャ下位層ヘッダ、193は第1のPピクチャ下位層ヘッダ、194は第2のPピクチャ下位層ヘッダ、195は第1のBピクチャ下位層ヘッダ、196は第2のBピクチャ下位層ヘッダ、197は第1のI,P,Bピクチャ上位層ヘッダ、198は第2のI,P,Bピクチャ上位層ヘッダである。また、199は本実施の形態において上書きされたn番目のGOPのヘッダ情報であって、第1のIピクチャ下位層データ200のピクチャヘッダを含む。200は上書きされたn番目のGOPの第1のIピクチャ下位層データ、201は上書きされたn番目のGOPの第2のIピクチャ下位層データ、202は上書きされたn番目のGOPの第1のPピクチャ下位層データ、203は上書きされたn番目のGOPの第2のPピクチャ下位層データ、204は上書きされたn番目のGOPの第1のBピクチャ下位層データの一部、205は第2のIピクチャ下位層ヘッダ、206は第1のPピクチャ下位層ヘッダ、207は第2のPピクチャ下位層ヘッダ、208は第1のBピクチャ下位層ヘッダである。
【0080】
本実施の形態では、同図の通り、上位層データ,下位層データに分割された各ピクチャを2つのGOP内において上書きされる上位層データと上書きされない下位層データとをそれぞれ固めた上で配置するように構成している。このように構成することにより、上書きを行っても、各GOP内におけるデータの連続性を保つことが可能となり、再生時に光ヘッドのトラックジャンプ回数を減らすことが可能になり、また、光ディスクの回転待ち時間を考慮した上で再生を行う必要性も少なくなる。さらに、2つのGOPを新たな1単位のGOPとしていることから、より大きいデータ領域でのデータの連続性を持たせることができるため、上書き時や上書きデータの再生時において光ディスクの回転待ち時間や光ヘッドのトラックジャンプの回数及びデータ検索回数を1GOPを単位とした実施の形態3の場合の半分に減らすことが可能になる。但し、本実施の形態では複数のGOPを1単位としてフォーマット変換や逆変換を行うことになるため、データを保持するバッファメモリもそれに合わせて大容量のものが必要となる。従って、数GOP程度を1単位とすることが適当である。
実施の形態5.
【0081】
次に本発明の実施の形態5について説明する。
本実施の形態は、動きの遅いGOPにおけるBピクチャに上書きを行い部分的に書き換えてしまうことを特徴とする。これは動きの遅いGOPではBピクチャを部分的に削除したとしても再生画像の画質劣化が視聴者にあまり認識されないという事実に基づいたものである。ここで、削除する画面をBピクチャとしているのは、IピクチャやPピクチャを削除してしまった場合には、それに伴っていくつかのBピクチャが再生不可能になってしまうのに対し、個々のBピクチャを削除した場合にはこのようなことがないからである。
【0082】
図16は、この実施の形態による各ピクチャデータの配列を示したものである。
図において、IはIピクチャを、BはBピクチャを、PはPピクチャを示し、また添字の数字は1GOPにおける各ピクチャの枚数を示したものである。また、本実施の形態においても元々の1GOP内の各ピクチャのデータ配列は従来例の図20に示されるようにI,B1,B2,P1,B3,B4,P2,B5,B6,P3のように配置されている。(図16(a))
ここに、209はBピクチャ上書きヘッダ、210はPピクチャヘッダ,211はBピクチャヘッダである。
【0083】
本実施の形態においては、かかるデータ配列をフォーマットエンコーダ110及びバッファメモリ109により光ディスク113の記録領域上でI,P1,P2,P3,B1,B3,B5,B2,B4,B6のように配置変更し(図16(b))、さらにBピクチャ上書きヘッダ209を設けるように構成している。そして、上書きヘッダ209に基づいてGOPデータ内のB2,B4,B6に対して上書きを行う。この場合、再生画面3コマの内1コマが削除されるため、画質が劣化することになるが、この画面が動きの少ないGOPであることから視聴者にとってはあまり気にならないものとなる。本実施の形態ではこのようにして、可変レート下において録画可能領域が不足したとしても、所定の録画時間を容易に確保することが可能になる。なお、GOPが静止画像のようなほとんど動きのないデータであった場合には、そのGOPのBピクチャを全て削除したとしても若干の再生画質劣化を視聴者に感じさせることになるが基本的には静止画であるため問題は無い。
実施の形態6.
【0084】
また、図17は、かかる実施の形態5の構成を、実施の形態4で行ったのと同様に複数のGOPを新たな単位として光ディスクの記録領域上にデータ配列したものであって、ここでは上書き前のデータ配列状態を示す。また、説明の都合上、2つのGOPを単位としたものを本実施の形態では示すことにする。
【0085】
図において、212はGOPのヘッダ情報であって、第1のGOPのIピクチャデータ213のピクチャヘッダを含む。213は第1のGOPのIピクチャデータ、214は第1のGOPのPピクチャデータ、215は第2のGOPのIピクチャデータ、216は第2のGOPのPピクチャデータ、217は第1のGOPのB1ピクチャデータ、218は第1のGOPのB3ピクチャデータ、219は第1のGOPのB5ピクチャデータ、220は第2のGOPのB1ピクチャデータ、221は第2のGOPのB3ピクチャデータ、222は第2のGOPのB5ピクチャデータ、223は第1のGOPのB2ピクチャデータ、224は第1のGOPのB4ピクチャデータ、225は第1のGOPのB6ピクチャデータ、226は第2のGOPのB2ピクチャデータ、227は第2のGOPのB4ピクチャデータ、228は第2のGOPのB6ピクチャデータである。また、229は第1のGOPのPピクチャヘッダ、230は第2のGOPのIピクチャヘッダ、231は第2のGOPのPピクチャヘッダ、232及び234は第1のGOPのBピクチャヘッダ、233及び235は第2のGOPのBピクチャヘッダであり、第1のGOPのBピクチャヘッダ234から第2のGOPのB6ピクチャデータ228までが上書き範囲とされている。
【0086】
本実施の形態では、かかるデータ配列を実施の形態5と同様、フォーマットエンコーダ110及びバッファメモリ109による並び替えによって構成している。そして、ヘッダ234及び235に基づいて第1,第2のGOPデータ内のB2,B4,B6に対して上書きを行う。この場合にも、再生画面3コマの内1コマが削除されることになるため、画質が劣化することになるが、この画面が動きの少ないGOPであるため、視聴者にとってはあまり気にならないものとなる。本実施の形態ではこのようにして、可変レート下において録画可能領域が不足したとしても、所定の録画時間を容易に確保することができる。
【0087】
さらに、本実施の形態では、2つのGOPを新たな1単位のGOPとしていることから、より大きいデータ領域でのデータの連続性を持たせることができるため、上書き時や上書きデータの再生時において光ディスクの回転待ち時間や光ヘッドのトラックジャンプの回数及びデータ検索回数を1GOPを単位とした実施の形態5の場合の半分に減らすことが可能になる。但し、本実施の形態では複数のGOPを1単位としてフォーマット変換や逆変換を行うことになるため、データを保持するバッファメモリもそれに合わせて大容量のものが必要となる。従って、数GOP程度を1単位とすることが適当であることは実施の形態4と同様である。
【0088】
なお、上述の本発明においては、可変レートを採用したことによって録画可能領域が不足し、所定の録画時間が足りなくなった場合に、既記録領域上に上書きを行うことで、所定の録画時間を確保することを目的としているが、かかる本発明の構成を固定レートを採用した光ディスク記録再生装置に適用することにより、記録時間をその分長くすることも可能である。
【0089】
【発明の効果】
本発明のディスク状記録媒体の記録方法及び記録装置によれば、上書き記録による長時間録画を可能とし、上書きデータの連続再生や特殊再生・検索を容易に行うことができる。
【0090】
本発明のディスク状記録媒体の再生方法及び再生装置によれば、長時間録画が可能となったディスク状記録媒体からの上書きデータの連続再生や特殊再生・検索を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1にかかる光ディスク装置の記録系の構成を示すブロック図である。
【図2】 本発明の実施の形態1にかかる光ディスク装置の再生系の構成を示すブロック図である。
【図3】 本発明の実施の形態1にかかる光ディスク装置のデコーダの構成を示すブロック図である。
【図4】 本発明の実施の形態1によるディジタル映像信号のデータ構造を示す図である。
【図5】 本発明の実施の形態1の光ディスク装置によるデータ上書きの概念を時系列的に示す概念図である。
【図6】 本発明の実施の形態1の光ディスク装置により上書き記録されたデータ記録状態を示す図である。
【図7】 本発明の実施の形態2にかかる光ディスク装置の記録系の構成を示すブロック図である。
【図8】 本発明の実施の形態2によるディジタル映像信号のデータ配置構造を示す図である。
【図9】 本発明の実施の形態2の光ディスク装置の動作シーケンスを示すフローチャートである。
【図10】 本発明の実施の形態2の光ディスク装置において上書きモードを選択した場合の動作シーケンスを示すフローチャートである。
【図11】 本発明の実施の形態2の光ディスク装置において通常録画モードを選択した場合の動作シーケンスを示すフローチャートである。
【図12】 本発明の実施の形態2の光ディスク装置による上書き記録の概念を示す概念図である。
【図13】 本発明の実施の形態2の光ディスク装置により上書き記録されたデータの記録状態を示す図である。
【図14】 本発明の実施の形態3にかかる光ディスク装置によるデータ配置構造、及び、上書き記録されたデータの記録状態を示す図である。
【図15】 本発明の実施の形態4にかかる光ディスク装置によるデータ配置構造、及び、上書き記録されたデータの記録状態を示す図である。
【図16】 本発明の実施の形態5にかかる光ディスク装置によるデータ配置構造を示す図である。
【図17】 本発明の実施の形態6にかかる光ディスク装置によるデータ配置構造を示す図である。
【図18】 従来の光ディスク装置の構成を示すブロック図である。
【図19】 従来のディジタル映像信号のデータ構造を示す図である。
【図20】 記録される映像信号のGOP構造の概念を示す図である。
【図21】 可変レートによる記録を行う場合に1GOP当たりのデータ量が光ディスクの記録領域に占める割合を示した模式図である。
【図22】 光ディスクの記録領域に可変レートによる記録を行った場合と固定レートによる記録を行った場合とを対比した比較図である。
【図23】 再生画像の画質を画像によらず一定に保つのに必要な1GOP当たりのデータ量を示す図である。
【図24】 所定の画質を得るために必要な1GOP当たりのデータ量を画像の種類に応じて示した図である。
【符号の説明】
101:A/D変換手段、102:動き検出手段、103:DCT符号化手段、104:適応量子化手段、105:逆量子化手段、106:IDCT復号化手段、107:フレームメモリ、108:可変長符号化手段、109:バッファメモリ、110:フォーマットエンコーダ、111:変調手段、112:レーザ変調手段、113:光ディスク、114:光ヘッド、115:送りモータ、116:ディスクモータ、117:サーボ回路、118:システムコントローラ、119:再生アンプ、120:ヘッダ認識手段、121:再生アンプ、122:データ検出及びPLL回路、123:誤り訂正手段、124:ヘッダ検出/データ分割手段、125,126:デコーダ、127:可変長復号化手段、128:逆量子化手段、129:IDCT復号化手段、130:動き補償手段、142:動きベクトル量判定手段。
Claims (4)
- フレーム内で情報圧縮された2次元圧縮映像データであるIピクチャと、時間的に前方向のIピクチャによる動き補償を加えて情報圧縮された3次元圧縮映像データであるPピクチャと、時間的に前後方向のIピクチャまたはPピクチャによる動き補償を加えて情報圧縮された3次元圧縮映像データであるBピクチャとを混在して1単位とする映像情報ブロックからなるディジタル映像データをディスク状記録媒体の記録領域に記録する記録方法であって、
前記映像情報ブロックにおいて、前記Iピクチャ、前記Pピクチャ及び前記Bピクチャよりも先頭側に、当該映像情報ブロックの時間情報であり、かつ前記映像データの記録開始時点からのタイムコードと、当該映像情報ブロック内の少なくとも前記Iピクチャ及び前記Pピクチャの配置情報とを記録し、
前記ディジタル映像データの記録は可変レートで行われることを特徴とするディスク状記録媒体の記録方法。 - フレーム内で情報圧縮された2次元圧縮映像データであるIピクチャと、時間的に前方向のIピクチャによる動き補償を加えて情報圧縮された3次元圧縮映像データであるPピクチャと、時間的に前後方向のIピクチャまたはPピクチャによる動き補償を加えて情報圧縮された3次元圧縮映像データであるBピクチャとを混在して1単位とする映像情報ブロックからなるディジタル映像データをディスク状記録媒体の記録領域に記録する記録装置であって、
前記映像情報ブロックにおいて、前記Iピクチャ、前記Pピクチャ及び前記Bピクチャよりも先頭側に、当該映像情報ブロックの時間情報であり、かつ前記映像データの記録開始時点からのタイムコードと、当該映像情報ブロック内の少なくとも前記Iピクチャ及び前記Pピクチャの配置情報とを記録する手段を有し、
前記ディジタル映像データの記録は可変レートで行われることを特徴とするディスク状記録媒体の記録装置。 - フレーム内で情報圧縮された2次元圧縮映像データであるIピクチャと、時間的に前方向のIピクチャによる動き補償を加えて情報圧縮された3次元圧縮映像データであるPピクチャと、時間的に前後方向のIピクチャまたはPピクチャによる動き補償を加えて情報圧縮された3次元圧縮映像データであるBピクチャとを混在して1単位とする映像情報ブロックからなるディジタル映像データが記録され、
前記映像情報ブロックにおいて、前記Iピクチャ、前記Pピクチャ及び前記Bピクチャよりも先頭側に、当該映像情報ブロックの時間情報であり、かつ前記映像データの記録開始時点からのタイムコードと、当該映像情報ブロック内の少なくとも前記Iピクチャ及び前記Pピクチャの配置情報とが記録されてなるディスク状記録媒体を再生する再生方法であって、
前記タイムコードと、前記映像情報ブロック内の少なくとも前記Iピクチャ及び前記Pピクチャの配置情報とを抽出し、
前記抽出したタイムコードと配置情報とに基づいて、映像情報ブロック内の前記Iピクチャ、前記Pピクチャ及び前記Bピクチャを再生し、
前記ディジタル映像データの再生は可変レートで行われることを特徴とするディスク状記録媒体の再生方法。 - フレーム内で情報圧縮された2次元圧縮映像データであるIピクチャと、時間的に前方向のIピクチャによる動き補償を加えて情報圧縮された3次元圧縮映像データであるPピクチャと、時間的に前後方向のIピクチャまたはPピクチャによる動き補償を加えて情報圧縮された3次元圧縮映像データであるBピクチャとを混在して1単位とする映像情報ブロックからなるディジタル映像データが記録され、
前記映像情報ブロックにおいて、前記Iピクチャ、前記Pピクチャ及び前記Bピクチャよりも先頭側に、当該映像情報ブロックの時間情報であり、かつ前記映像データの記録開始時点からのタイムコードと、当該映像情報ブロック内の少なくとも前記Iピクチャ及び前記Pピクチャの配置情報とが記録されてなるディスク状記録媒体を再生する再生装置であって、
前記タイムコードと、前記映像情報ブロック内の少なくとも前記Iピクチャ及び前記Pピクチャの配置情報とを抽出する手段と、
前記抽出したタイムコードと配置情報とに基づいて、映像情報ブロック内の前記Iピクチャ、前記Pピクチャ及び前記Bピクチャを再生する手段とを有し、
前記ディジタル映像データの再生は可変レートで行われることを特徴とするディスク状記録媒体の再生装置。
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