JP4072044B2 - 動画像記録方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、符号化されたビデオデータおよび符号化されたオーディオデータを多重化した多重化データが記録される書き換え可能なディスクメディアおよび前記多重化データが記憶される半導体メモリを用いた動画像記録再生編集方法および装置に関し、高速再生、高速逆転再生等の特殊再生が可能で、ビデオ符号化データおよびオーディオ符号化データを書き換えることなく再生順序の指定および部分的な再生を実行することが可能な動画像記録方法、再生方法、編集方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオデータは、データレートが非常に高いため、データを加工することなく磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク等のディスク媒体または半導体メモリに記録するのは困難である。そのため、ビデオデータやオーディオデータを高能率に符号化することにより、視覚的、聴覚的に劣化することなくデータレートをディスク媒体に記録可能なレートまで下げる方法が用いられている。高能率符号化方式の例として、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group：エムペグ）方式がある。
【０００３】
図１４は、ＭＰＥＧ方式により動画像を圧縮する例を示したものである。
【０００４】
同図において、複数の平行四辺形は、動画を構成するフレームを表している。図１４（ａ）の動画像をＭＰＥＧで圧縮する過程を同図（ｂ）、（ｃ）に示す。ＭＰＥＧでは、１２ビデオフレームや１５ビデオフレームといった数枚のフレームをまとめてＧＯＰ（Group Of Pictures）と呼ぶ。図１４（ｂ）において、ＧＯＰ１３０中のビデオフレームはＩフレーム、Ｐフレーム、Ｂフレームに分類される。
【０００５】
Ｉフレームはフレーム内符号化されたことを示し、ＰフレームはＩフレームから前方向の予測符号化、またはＰフレームから前方向の予測符号化されたことを示す。ＢフレームはＩフレームとＰフレームの間もしくはＰフレーム間にあり、ＩフレームやＰフレームの両方向から予測符号化される。例として、Ｐフレーム１３１、Ｂフレーム１３２における予測の方向を矢印で示す。
【０００６】
ＭＰＥＧでは、図１４（ｂ）のフレーム順序を同図（ｃ）のように入れ換えて、ビデオ符号化データを作成する。ＰフレームやＢフレームはＩフレームもしくはＩフレームから予測符号化されたビデオフレームから予測符号化するため、ＧＯＰ内の全てのビデオフレームを復号するには、まずＩフレームから復号する必要がある。すなわち、ランダムアクセスなどで、録画した動画像の途中から再生する場合には、Ｉフレームから復号する必要がある。また、Ｐフレームは前方向からの予測なので、両方向から予測されるＢフレームよりも比較的容易に復号することができる。
【０００７】
ＭＰＥＧにより圧縮されたビデオデータの符号量は、短時間では時間に比例しない。そのため、各フレームのビデオ符号化データ量も一定にならず、各フレームの符号化データの記録位置は一意的に定まらない。また、ＭＰＥＧでは圧縮したビデオ符号化データとオーディオ符号化をパケットと呼ばれる単位に分割し、それらを多重化して多重化データを作成する。以下の説明では、録画または撮影を開始してから終了するまでの多重化データをビデオシーケンスと呼ぶことにする。
【０００８】
ＭＰＥＧで圧縮されたビデオシーケンスを高速再生する方法の１つに、通常再生で表示されるビデオフレームの中からいくつかのフレームを抜きだし、それらのフレームのみ表示する手法がある。ディスクおよび半導体メモリは、その特徴である高速なランダムアクセスを行うことにより、不連続な領域に記録されているデータを連続したデータのように再生することができる。しかし、ＭＰＥＧで圧縮されたビデオシーケンスはフレーム毎の符号量が一定ではなくフレームの開始位置がわからないため、高速再生で表示するフレームデータのみを次々に読み込むことは困難である。高能率に符号化された符号化データを用いて高速再生および編集作業を実現する従来技術に、特開平８−４５２４９号公報記載の方法があり、ディスクに記録されたフレームデータの開始位置、終了位置を物理セクタの値を用いて管理することが述べられている。
【０００９】
図２０は、従来例を示したものである。
【００１０】
同図（ｂ）はディスクの内容およびセクタデータの区切り位置を示しており、例として２つのビデオシーケンス（ビデオシーケンス１、ビデオシーケンス２）が示されている。ビデオシーケンスの先頭物理セクタ、終了物理セクタおよびＩフレーム、Ｐフレームの先頭物理セクタ、終了物理セクタは、同図（ａ）のテーブルで管理される。キーフレームとはＩフレームおよびＰフレームを示し、キーフレームテーブルはＩフレーム、Ｐフレームの先頭が記録される物理セクタを示す「キー開始セクタ２０７」、後端が記録される物理セクタを示す「キー終了セクタ２０８」、およびＩフレーム、Ｐフレームを区別するための「Ｉ、Ｐフラグ２０９」、次に表示されるフレームへのポインタ（「次のフレームアドレス２０６」）を管理する。
【００１１】
領域テーブルは、ビデオシーケンスが使用する領域の最初の物理セクタを示す「開始セクタ番号２０３」、ビデオシーケンスが使用する領域の最後の物理セクタを示す「終了セクタ番号２０４」、領域に記録されている先頭のフレームを管理するキーフレームテーブルの行へのポインタ（「開始フレームアドレス２０５」）を管理しており、１つのビデオシーケンスが連続するセクタに保存できない時は連続した領域毎に「開始セクタ番号」、「終了セクタ番号」、「開始フレームアドレス」を有し、それらの領域のつながりは、「次の領域アドレス２０２」で管理される。
【００１２】
シーケンステーブルは、次に再生するビデオシーケンスへのポインタ（「次のシーケンスアドレス２００」）およびそのビデオシーケンスに対応する領域テーブルの行へのポインタ（「領域テーブルアドレス２０１」）を有し、複数のビデオシーケンスの再生順番が管理される。各テーブルの全ての行には使用未使用を表すフラグが用意される。例として、同図（ｂ）に示されたビデオシーケンス１、２をディスクに記録する場合の管理情報について説明する。
【００１３】
図中のＩフレームにおいて、セクタ２１６の物理セクタ値、セクタ２１７の物理セクタ値は、キーフレームテーブルの未使用の行の「キー開始セクタ」、「キー終了セクタ」に格納され、Ｉ、ＰフラグがＩに設定される。同様にして、Ｐフレームではセクタ２１８の物理セクタ値、セクタ２１９の物理セクタ値がキーフレームテーブルの前記と異なる未使用の行の「キー開始セクタ」、「キー終了セクタ」となり、Ｉ、ＰフラグがＰに設定される。キーフレームのつながりは「次のフレームアドレス」で管理される。
【００１４】
ビデオシーケンス１に対して領域１の開始、終了を示すセクタ２１２の物理セクタ値、セクタ２１３の物理セクタ値は領域テーブルの未使用の行の「開始セクタ番号」、「終了セクタ番号」となり、領域１の先頭のキーフレームテーブルの行へのポインタが「開始フレームアドレス」で管理される。ビデオシーケンス１の領域２の開始セクタ、終了セクタの物理セクタ値は領域テーブルの前記と異なる未使用の行の「開始セクタ番号」、「終了セクタ番号」となり、２つの領域のつながりは、「次の領域アドレス」で管理される。ビデオシーケンス１、ビデオシーケンス２の順番は、シーケンステーブルの「次のシーケンスアドレス」で管理され、それぞれのビデオシーケンスに対応する領域テーブルの行へのポインタが「領域テーブルアドレス」で管理される。
各テーブルにおいて、使用した行の使用、未使用フラグは使用に変更される。
【００１５】
上記のテーブルは、図示されていないディスクの特定のＴＯＣ領域に記録されており、ディスクを挿入する時などに装置内のメモリに取り込まれ、ディスクを取り出す時などにメモリに記憶されているテーブルがディスクのＴＯＣ領域に記録される。
上記従来例における高速再生について述べる。高速再生は、ディスクに記録されたビデオシーケンスの中からいくつかのフレームデータを読み込み、復号して得られたフレームデータを順次画面表示することにより行われる。
【００１６】
具体的には、再生装置のメモリに蓄えられているキーフレームテーブルの「キー開始セクタ」、「キー終了セクタ」を参照し、ＩフレームおよびＰフレームを構成するデータが記録されているディスクの位置を求め、ディスクからＩフレームおよびＰフレームのデータを取り込み、そのデータを復号して画像を画面に表示する。そして、キーフレームテーブルの「次のフレームアドレス」を参照して、次に表示するＩフレーム、Ｐフレームの開始物理セクタの値、終了物理セクタの値が記憶されているメモリのアドレスを取得し、上記の動作を繰り返すことにより高速再生が実現される。高速再生では、Ｉフレーム、Ｐフレームに比較して画像の復号化が困難なＢフレームの符号化データは、読み飛ばされる。
【００１７】
上記従来例におけるビデオシーケンスの編集動作について述べる。
【００１８】
ビデオシーケンスの再生順番の変更は、ビデオシーケンスを管理しているシーケンステーブルの各行に対して、「次のシーケンスアドレス」の値を次に再生したいビデオシーケンスを管理しているシーケンステーブルの行に対応するメモリのアドレス値に変更することにより行われる。これにより、複数のビデオシーケンスを任意の順番で再生することができる。また、ビデオシーケンスの削除は、対象とするビデオシーケンスを管理しているシーケンステーブル、領域テーブル、キーフレームテーブルの各行の「使用、未使用フラグ」を未使用にし、削除するビデオシーケンスの前のビデオシーケンスの「次のシーケンスアドレス」を削除するビデオシーケンスの「次のシーケンスアドレス」の値に変更することにより行われる。
【００１９】
ビデオシーケンスの一部を削除してシーンの長さを短くする場合は、領域テーブルの「開始セクタ番号」、「終了セクタ番号」のいずれか、または両方を変更してビデオシーケンスのデータ量を小さくし、「開始セクタ番号」を変更した場合は「開始フレームアドレス」を変更後の領域の先頭のキーフレームを管理しているキーフレームテーブルのアドレスに変更する。そして、設定した「開始セクタ番号」、「終了セクタ番号」の範囲外に記録されているデータで構成されるフレームを管理しているキーフレームテーブルの行の使用、未使用フラグを未使用に変更することによりビデオシーケンスの一部削除が行える。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
正方向の高速再生の動作を図１５を参照しながら説明する。
【００２１】
高速再生は、ＧＯＰ１４０を構成するビデオシーケンスの一部をディスク、または半導体メモリから読み込みＩフレーム１４３、Ｐフレーム１４４、Ｐフレーム１４５を順番に再生し、再生装置の図示しないピックアップをシーク、または半導体メモリの読み込みアドレスを変更して、数個先のＧＯＰ１４１の符号化データの一部を読み込みＩ、Ｐ、Ｐフレームを順番に再生することを繰り返すことにより行われる。
【００２２】
このとき、読み込まれる符号化データは、ＩＢＢＰＢＢＰとなりＩフレームの先頭から読み込みを開始し、２枚目のＰフレームを構成するデータの終りで読み込みを終了する。（図１５では、２枚目のＰフレームで読み込みを終了する例を示しているが、Ｐフレームの表示枚数を２枚に限定するものではない。また、Ｉフレームのみ表示することも考えられる。）読み込まれたＢフレームは、Ｉフレーム、Ｐフレームと比較し復号化が困難なため、再生を行わない。
【００２３】
再生するビデオフレームはＩフレーム、Ｐフレームのみであるが、Ｂフレームの符号量はＩフレーム、Ｐフレームに比べて小さいので、Ｉフレーム、Ｐフレームのみの符号化データのみを読みだすよりも全フレームを連続して読みだして不用なＢフレームの符号化データを再生せずに捨てる方が都合が良い。
【００２４】
上記の高速再生を実現するためには、ＧＯＰの開始位置、Ｉフレームの終了位置、Ｐフレームの終了位置を管理すればよいが、従来例では全てのＩフレーム、Ｐフレームの開始物理セクタ、終了物理セクタの値を管理するため、テーブルを記憶する大きな容量のメモリが必要になる。
【００２５】
例えば、３０フレーム／秒、Ｉフレーム＋Ｐフレーム対Ｂフレームの比を１対２としたときに、１時間のビデオシーケンスでは３６０００フレームを管理する必要があり、アドレス情報１４ビット、セクタ情報３２ビットとすると約４Ｍビットのメモリが必要になる。また、従来例では、キーフレームテーブルに示されたポインタ（「次のフレームアドレス」）は、次に再生するフレームのみ示しているので、逆転方向のフレームを参照することができず、逆転方向の高速再生を行うことができないという問題がある。
【００２６】
更に、テーブルは物理セクタの値を有するため、ディスクに記録されたビデオシーケンスを別のディスクにコピーするときに、同じ物理セクタの位置にコピーしなければコピー先のディスクにおいてテーブルに示されている物理セクタの値をそのまま用いることができないため、コピー先のディスクで高速再生や編集を行うことが困難である。また、テーブルのポインタ値を変更することにより一部シーンの削除、再生順序の変更を行った後に編集前の状態に戻ることができない。
【００２７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、高速再生のためのフレーム位置を従来例より小さい容量で管理する方法および装置、記録したビデオシーケンスをフレーム位置情報と共に他のディスクまたは半導体メモリへ転送したときに転送先のメディアで高速再生を可能とする方法、ディスクまたは半導体メモリに記録されたビデオシーケンスを変更せずに任意のシーンを任意の順番で再生する編集方法を提供するものである。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を講じた。
【００２９】
即ち、本発明に係る動画像記録方法は、少なくともビデオ符号化データとオーディオ符号化データを含む多重化データの記録媒体への記録方法において、前記多重化データを記録したファイルの名称と、前記多重化データに含まれるフレーム内符号化されたビデオフレームの位置情報を記録したファイルの名称とを共通の識別名を含む名称とし、前記位置情報が少なくとも複数のフレームからなるＧＯＰの先頭位置情報を含むことを特徴とするものである。
【００３０】
また、少なくともビデオ符号化データとオーディオ符号化データを含む多重化データの記録媒体への記録方法において、前記多重化データを記録したファイルの名称と、前記多重化データに含まれるフレーム内符号化されたビデオフレームの位置情報を記録したファイルの名称とを同一番号を含む名称とし、前記位置情報が少なくとも複数のフレームからなるＧＯＰの先頭位置情報を含むことを特徴とするものである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。まず、符号化データの記録時の処理について説明する。図１は、本発明の実施の形態のディスクを用いた動画像記録装置のブロック図の一部を示したものである。
【００３２】
同図は、オーディオエンコーダ１３、ビデオエンコーダ１４、ビデオオーディオ多重化部１２、検出部ａ１１、メモリ１６、ＴＯＣ管理部１９、変換部ａ２０、制御部１５、ＥＣＣ１０、ピックアップ１８、ディスク１７で構成されている。
【００３３】
本実施の形態で用いるディスクの構造について説明する。
【００３４】
図１６は、本発明に用いるディスクのセクタの区切りとセクタ内のデータを横方向に示した図であり、ディスクはＴＯＣ領域１５１とファイルデータ領域１５２とに分けられている。一例として、ファイルデータ領域にＶＳＳ＃１、ＶＳＳ＃２という名前のファイルのデータが記録された場合を示す。ここで、ＶＳＳとは (Video Sequence Set)の略とし、複数のビデオシーケンスのそれぞれをＶＳＳ番号で区別するために用いることとする。また、物理セクタの中で、データを書き込むことができるセクタを論理ブロックとし、その論理ブロックのみ図に示した。論理ブロックと物理セクタの対応は、本実施の形態では記述していないファイルシステムで管理されており、本実施の形態では論理ブロックを対象とする。ＴＯＣ領域１５１は、ディスクを管理するためのデータで構成されており、ファイル名、ファイルのデータ容量、ファイルの開始論理ブロック番号、ファイルが複数の連続セクタに存在する場合にそれらの領域のつながりを示すリンク情報、ディスク全体の論理ブロックの空き情報を示したテーブルなどが記録される。
【００３５】
図１７は、論理ブロックの空き情報の管理テーブルを示した図であり、このテーブルを参照することにより、ディスクの空き領域を検出してビデオシーケンスやその他のファイルをディスクに記録することができる。ビデオシーケンスをディスクに記録するときに連続した領域が確保できない場合、記録装置のピックアップのシーク時間がディスクの書き込みに影響しないようにするため、複数の領域のそれぞれがある一定数以上の連続した論理ブロックになるように記録される。
【００３６】
図１のブロック図において、オーディオエンコーダ１３、ビデオエンコーダ１４により圧縮されたオーディオ符号化データ、ビデオ符号化データは、ビデオオーディオ多重化部１２でパケット化され、ヘッダ等の情報が付加され多重化される。ここで、実際にはオーディオエンコーダ１３、ビデオエンコーダ１４に入力される圧縮前のオーディオデータ、ビデオデータが存在するが、これらのデータおよび発生経路は省略する。
【００３７】
検出部ａ１１は、ビデオオーディオ多重化部１２から出力されたビデオシーケンスを一定データ長毎にカウントし、送られてくるビデオシーケンスの中のシーケンスヘッダコード、ピクチャスタートコード、ピクチャタイプを検出し、これらの情報からＧＯＰの開始位置、Ｉフレームの終了位置、Ｐフレームの終了位置を後に説明する図７のフローチャートに従って求め、メモリ１６にフレーム位置情報を転送する。ここで、シーケンスヘッダコードは画像サイズ、画像レートなど同じ属性を持つフレーム情報の開始コード、ピクチャスタートコードはピクチャ（フレーム）の開始コード、ピクチャタイプは符号化方式（Ｉ、Ｐ、Ｂ）を表したものであり、これらはＭＰＥＧで規格化されているものである。
【００３８】
検出部ａ１１を通過したビデオシーケンスは、ＥＣＣ１０によりエラー訂正のための処理が行われ、ディスクに記録される。メモリ１６に記憶されたフレーム位置情報は、ビデオ、オーディオデータの符号化を終了しビデオシーケンスをディスク１７に記録した後に、フレーム位置情報ファイルとしてディスクに記録される。フレーム位置情報ファイルの内容は後で述べる。
【００３９】
符号化データの記録時には、ファイル名、ファイルサイズ、開始論理ブロック番号、連続した領域に記録されていない場合のリンク情報、論理ブロックの空き情報の管理テーブルがディスクのＴＯＣ領域に作成され、ＶＳＳファイルおよび対応するフレーム位置情報ファイルをファイルシステム上に構成する。ＴＯＣ領域に必要な情報はＴＯＣ管理部１９で管理されており、動画像を記録する前にディスク１７からＴＯＣ情報が読み込まれる。変換部ａ２０は、ＴＯＣ管理部１９で管理される論理ブロック番号を物理セクタ値に変換して制御部１５に送る。
【００４０】
上記実施の形態において、ビデオエンコーダ１４から圧縮したビデオフレームのピクチャタイプの情報が得られる場合、検出部ａ１１はピクチャタイプを検出する機能を省いても構わない。また、メモリ１６に記憶されたフレーム位置情報データおよびＴＯＣ管理部１９で管理されているＴＯＣ情報をディスク１７に記録するタイミングは、符号化データをディスクに記録した後に限定するものではなく、記録装置の電源が切られる直前、またはディスクが取り出される直前などでも構わない。
【００４１】
図１の検出部ａ１１の動作を示した図７のフローチャートについて説明する。
【００４２】
検出部ａ１１は、ビデオオーディオ多重化部１２から送られてくるビデオシーケンスに対し、一定のデータ長をブロックとしてブロック数をカウントしながら図７の検出動作を常に行う。ステップＳ９０ではＰＴＣおよびＰＳＣの初期値を設定する。ＰＴＣ、ＰＳＣは、それぞれＩまたはＰのピクチャタイプコード、ＩフレームまたはＰフレームの次のピクチャスタートコードを検出したときに１となる変数である。
【００４３】
ステップＳ９１、Ｓ９２では、パック開始コードを検出したときに、そのパック開始コードの先頭が含まれているブロックの番号をＢＬＯＣＫとする。ステップＳ９３、Ｓ９４、Ｓ９５では、パケット開始コードの検出かつＰＳＣ＝１のときにＩフレームまたはＰフレームのデータの終了位置を検出したとして、パケット開始コードの直前のデータが含まれているブロックの番号とＯＬＤ＿ＰＩＣ＿ＴＹＰＥを図１のメモリ１６に転送し、ＰＴＣ、ＰＳＣを０に戻す。ここで、ＯＬＤ＿ＰＩＣ＿ＴＹＰＥは１フレーム前のピクチャタイプを保持する変数であり、このあとのステップで設定される。
【００４４】
ステップＳ９６、Ｓ９７では、シーケンスヘッダを検出したときにステップＳ９２で求めたＢＬＯＣＫをＧＯＰスタート位置として図１のメモリ１６に転送する。ステップＳ９８、Ｓ９９、Ｓ１００では、ピクチャスタートコードの検出を行い、ＰＴＣ＝１となっているときＰＳＣ＝１とする。ステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０３では、ピクチャタイプコードを検出し、かつＩまたはＰの場合にＰＴＣ＝１にして、検出したピクチャタイプをＰＩＣ＿ＴＹＰＥに格納する。上記の処理は、ステップＳ１０４でビデオシーケンスの終了が検出されるまで繰り返される。
【００４５】
以上の処理を行うことにより、ＧＯＰの開始位置、Ｉ、Ｐフレームの終了位置を検出し、求めたブロック番号を図１のメモリ１６に転送している。上記のフローチャート処理では、Iフレーム、Ｐフレームの終了位置をＩフレーム、Ｐフレームの次のビデオフレームの先頭を含むパケットの終りを含むブロックとして検出している。Iフレーム、Ｐフレームの終了位置は、これに限定するものではなく、Ｉフレーム、Ｐフレームの終りを含むパケットの終りを含むブロックとしても構わない。
【００４６】
また、フローチャートでは、Ｉ、Ｐフレームの終了位置を全て検出しているが、全てを管理せずに、ＧＯＰの先頭から２つめのＰフレームまでというように制限することにより、より小さいメモリ容量による管理を行うこともできる。本実施の形態では、ＧＯＰの先頭に必ずシーケンスヘッダを配置することとする。以下にその理由を説明する。
【００４７】
編集によりビデオシーケンスの中の一部を再生、またはビデオシーケンスの先頭を含む一部を消去する時、シーケンスヘッダをビデオシーケンスの先頭にのみ記録するとビデオシーケンスの途中から再生したときにシーケンスヘッダを読み込むことができず、正常な再生画面を得られない。そこで、本実施の形態ではシーケンスヘッダをビデオシーケンスの中の各ＧＯＰデータの先頭に配置することにより、ビデオシーケンスの途中のＧＯＰからの再生を可能にする。また、ビデオ、オーディオ多重化部において、パディングパケット、スタッフィングバイトなどＭＰＥＧ方式で規格化されているビデオシーケンスの長さを調整するための意味のないデータを発生させることにより、ＧＯＰの先頭がブロックの中のデータの先頭部分に配置されるようにして、ビデオシーケンスの中の一部のＧＯＰの削除をブロック単位の削除で行えるようにする。
【００４８】
ビデオシーケンスと図１のメモリ１６の内容との対応関係を図３に示す。
【００４９】
ビデオシーケンスにはオーディオ符号化データが含まれるが、オーディオデータはビデオデータに比べてデータ量が少ないためオーディオデータを省略して図示した。テーブル３１、３２は、ＧＯＰ毎にＧＯＰ開始位置、Ｉフレーム終了位置、Ｐフレーム終了位置の情報を有し、位置とはビデオシーケンスの先頭から数えた相対的なブロック番号を意味する。このテーブルは、１つのビデオシーケンスに対して１つ作成され、フレーム位置情報ファイル（ＶＳＳ＿ＡＤＲ）と呼ぶことにする。また、複数のビデオシーケンスと対応するフレーム位置情報ファイルを区別するために、ＶＳＳファイル、ＶＳＳ＿ＡＤＲファイルの名前には重複しない番号が与えられるものとする。例えば、番号１のＶＳＳファイルの名前はＶＳＳ＃１となり、ＶＳＳ＃１に対応するフレーム位置情報ファイルはＶＳＳ＃１＿ＡＤＲとなる。
【００５０】
図３のテーブルには、ＧＯＰ毎に２枚のＰフレームの終了位置を管理することが示されているが、管理するＰフレームの終了位置の枚数は限定されるものではなく、任意の枚数で構わない。ディスクから読み込むデータの単位はセクタであるので、上記ブロックの長さがディスクのセクタデータ長に等しいとき、効率的なディスクアクセスが実現できる。また、ブロック番号を表現するビット数を少なくして、フレーム位置情報のデータ量を小さくするためにブロックの長さをディスクのセクタデータ長の整数倍にしてもよい。以下の説明では、ブロックの長さをセクタのデータ長に等しいものとする。
【００５１】
次に、通常再生時の処理について説明する。
【００５２】
図２は、通常再生および高速再生のための動画像再生装置のブロック図の一部を示したものである。同図は、オーディオデコーダ２１、ビデオデコーダ２２、検出部ｂ２３、ビデオオーディオ分離部２５、メモリ１６、ＴＯＣ管理部１９、変換部ａ２０、変換部ｂ２４、制御部１５、ＥＣＣ１０、ピックアップ１８、ディスク１７で構成されている。ＶＳＳファイルの再生が指示されると、ＶＳＳファイルの番号に対応したＴＯＣ情報およびフレーム位置情報ファイル（ＶＳＳ＿ＡＤＲ）がＴＯＣ管理部１９およびメモリ１６にそれぞれ読み込まれる。
【００５３】
再生装置は、現在再生中のＧＯＰとメモリ１６に記憶されているフレーム位置情報の対応関係を管理するための図示しないメモリを有し、このメモリは現在再生中のＧＯＰと同じＧＯＰの開始位置を管理しているフレーム位置情報のアドレス値を示すポインタを持つものとする。通常再生中は、ＧＯＰ開始位置を検出部ｂ２３で監視し、シーケンスヘッダを検出した時に、前記メモリの値をフレーム位置情報ファイルの対応するＧＯＰ開始位置のアドレスの値に更新する。このように、再生中のビデオシーケンスにおいて現在のＧＯＰの開始位置を常に管理することにより、通常再生から特殊再生に切り替わった時にフレーム位置情報ファイルを参照することで前後のＧＯＰの符号化データをディスクから素早く読み込むことができる。
【００５４】
上記実施の形態の通常再生の処理において、ＴＯＣ情報およびフレーム位置情報ファイル（ＶＳＳ＿ＡＤＲ）をディスクから読み込むタイミングは、ビデオシーケンス（ＶＳＳ）を読み込む直前に限定するものではなく、ディスクを挿入した時点でＴＯＣ情報、フレーム位置情報ファイルのデータを一括して読み込む構成にしても構わない。
【００５５】
次に、本実施の形態における高速再生の処理を図１５を参照しながら説明する。
【００５６】
高速再生は、ＧＯＰ１４０を構成するビデオシーケンスの一部をディスク、または半導体メモリから読み込みＩフレーム１４３、Ｐフレーム１４４、Ｐフレーム１４５を順番に再生し、再生装置の図示しないピックアップをシーク、または半導体メモリの読み込みアドレスを変更して、数個先のＧＯＰ１４１の符号化データの一部を読み込みＩ、Ｐ、Ｐフレームを順番に再生することを繰り返すことにより行われる。
【００５７】
このとき、読み込まれる符号化データは、ＩＢＢＰＢＢＰとなりＩフレームの先頭から読み込みを開始し、２枚目のＰフレームを構成するデータの終りで読み込みを終了する。（図１５では、２枚目のＰフレームで読み込みを終了する例を示しているが、Ｐフレームの表示枚数を２枚に限定するものではない。また、Ｉフレームのみ表示することも考えられる。）読み込まれたＢフレームは、Ｉフレーム、Ｐフレームと比較し復号化が困難なため、再生を行わない。
【００５８】
再生するビデオフレームはＩフレーム、Ｐフレームのみであるが、Ｂフレームの符号量はＩフレーム、Ｐフレームに比べて小さいので、Ｉフレーム、Ｐフレームのみの符号化データのみを読みだすよりも全フレームを連続して読みだして不用なＢフレームの符号化データを再生せずに捨てる方が都合が良い。上記において、逆転方向の高速再生の場合、復号したＩ、Ｐ、Ｐフレームは、Ｐ、Ｐ、Ｉフレームのように逆の順番で表示され、符号化データを読み込んだ後は、逆方向にシークを行い数ＧＯＰ過去の符号化データを読み込む動作を繰り返す。
【００５９】
上記の高速再生を実現するためのフローチャートを図８に示し説明する。
【００６０】
ステップＳ１１０では、高速再生の速度、方向によって、ジャンプの大きさ、ＧＯＰ毎の表示フレーム数、正逆方向の初期値を設定する。ｌｅｎｇｔｈは位置情報ファイルの大きさを示し、ａｄｒはフレーム位置情報テーブルにおける現在注目しているＧＯＰの開始位置を管理しているアドレスの値を示す。ｌｅｎｇｔｈ、ａｄｒのアドレスの単位は図３のフレーム位置３１を表すデータ量とその位置の属性を示すフラグ３２を表すデータ量を足し合わせたものとする。図３の例で説明すると、ａｄｒの値がＧＯＰ開始位置３３を示しているとき、ａｄｒ＋１はＩフレーム終了位置３４、ａｄｒ＋２はＰフレーム終了位置３５を示す。
【００６１】
ステップＳ１１２、Ｓ１１４では、設定した「ＧＯＰ毎の表示フレーム数」を実際に表示可能か確認する。ステップＳ１１３、Ｓ１１５、Ｓ１１６では、表示可能なフレーム数ｐに応じて高速再生に必要な符号化データをディスクから読み込み、再生を行う。ディスクからのデータの読み込みは、図２のメモリ１６から読み込み開始ブロック番号および読み込み終了ブロック番号、ＴＯＣを管理している図２のＴＯＣ管理部１９から対象となるＶＳＳファイルの開始論理ブロック番号、データが連続した領域に記録されていない場合は領域間のリンク情報を変換部ｂ２４に転送し、変換部はこれらの情報よりディスクから読み込むデータの論理ブロック番号を求め、変換部ａ２０に転送する。
【００６２】
変換部ａ２０は送られた論理ブロック番号を物理セクタの値に変換し、得られた物理セクタの値に従って制御部１５がピックアップ１８を制御することにより、ディスクからデータが読み込まれる。ディスクから読み込まれた符号化データは、ビデオ、オーディオ分離部２５によりビデオデータとオーディオデータに分離される。このとき、ディスクから読み込まれるデータには、再生を行うＩフレーム、Ｐフレームの間に再生を行わないＢフレームの符号化データが含まれている。スタートコード検出部２３は、ピクチャスタートコードとピクチャタイプを検出することにより、Ｉフレーム、Ｐフレームの符号化データのみをビデオデコーダ２２に送る。
【００６３】
ステップＳ１１５、Ｓ１１６において、逆転方向の再生が指定されている場合はディスクから読み込み復号したＩフレーム、複数のＰフレームを逆の順番に再生する。また、再生するフレームの画像をそれぞれ数フレーム連続して表示することにより、次回のステップＳ１１３、Ｓ１１５、Ｓ１１６を実行するまでに、画像の表示が終了して表示が途切れることが生じないようにする。
【００６４】
ステップＳ１１８、Ｓ１１９では、早送り、巻き戻しにより表示がビデオシーケンスの範囲を越えていないかチェックを行い、表示がビデオシーケンスの範囲を越えてしまう場合は、高速再生の動作を終了する。まず、ステップＳ１１８で順方向の範囲外であるかどうかを判定し、次にステップＳ１１９で逆方向の範囲外であるかどうかを判定する。ステップＳ１２０でジャンプ先のＧＯＰが存在するかを判定し、存在する場合はステップＳ１２２においてａｄｒをジャンプ先のＧＯＰに更新してステップＳ１１１に戻る。以上の処理を行うことにより、フレーム位置情報ファイルを用いた高速再生が行われる。
【００６５】
図８のフローチャートはＧＯＰ毎の表示枚数ｐが１〜３の例を示したが、本発明はｐの値を限定するものではない。これは、ステップＳ１１４で条件分岐がｎのときにｐが４以上の場合の処理を加えることにより実現できる。
【００６６】
次に、本実施の形態の編集処理について説明する。
【００６７】
本発明の編集方法は、記録したビデオシーケンスを変更せずに任意の順番で再生を可能にすることを特徴とする。この機能をユーザープログラムと呼ぶことにする。ユーザープログラムでは、図５に示された項目を複数設定することにより行われる。
【００６８】
１つの項目は、１シーンの動画像再生に対応しており、「前の項目番号」、「次の項目番号」は、対象としている項目の前後に再生されるシーンに対応した項目の番号が格納される。「ＶＳＳ番号」は、再生するシーンがどのＶＳＳファイルのデータかを示し、「開始位置」、「終了位置」はＶＳＳ＿ＡＤＲファイルのフレーム位置を示すポインタを格納することにより再生開始位置、再生終了位置を示す。「画面効果」では、通常再生、スロー再生、２倍速再生、モザイク処理、ぼかし処理等の処理を指定することができる。
【００６９】
ユーザープログラムの設定方法を図９に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００７０】
ステップＳ１３０では、未使用な項目が存在するか確認をする。これは、例えば図６に示すように項目毎に使用、未使用を表すテーブルを用意しておき、このテーブルを参照することで実現できる。新たな項目が作成可能な場合、ステップＳ１３１で、編集対象とするＶＳＳファイルを選択する。これは、例えばＶＳＳファイルの代表画面をインデックス画像として表示し、インデックス画像の中から編集者が選択できるものとする。
【００７１】
ステップＳ１３２では、通常再生、特殊再生を用いてユーザープログラムに登録するビデオシーンの範囲を指定する。ステップＳ１３３では、指定した範囲のビデオデータの画面効果を指定する。ステップＳ１３４では、ユーザープログラムに登録した命令の中で、指定した再生を何番目に行うか指定する。ステップＳ１３５では、編集装置内の図示しないメモリに、ＶＳＳ番号、開始位置、終了位置、画面効果番号、前の項目番号、次の項目番号を格納する。このとき、指定した項目が一番最初に実行されるものである場合は前の項目番号、指定した項目が一番最後に実行されるものである場合は次の項目番号に格納する項目番号の値を用いることとする。
【００７２】
ステップＳ１３６では、図６のテーブルで使用した項目番号の値を未使用から使用に変更する。ステップＳ１３７、Ｓ１３８では、直前に実行される項目のリンク情報（次の項目番号）、ステップＳ１３９、Ｓ１４０では、直後に実行される項目のリンク情報（前の項目番号）を更新する。
【００７３】
上記の処理を繰り返すことにより、ユーザープログラムを構成することができる。上記実施の形態の図５に示されたユーザープログラムおよび図６に示されたテーブルは、複数のビデオシーケンスを管理する情報としてディスクに保存される。ユーザープログラムを用いることにより、ディスクに記録したビデオシーケンスを変更せずに編集が可能なため、ユーザープログラムの項目を消去することにより編集した内容を元の状態に戻すことができる。また、複数のユーザープログラムを作成することにより、より多くの再生パターンを作成することも考えられる。上記のようにして作成されたユーザープログラムに従って再生を行うとき、ビデオシーケンスの途中から再生が指示されている場合は、実際には再生されない時間的に前の画像から予測されるフレームの再生画像が乱れる可能性がある。
【００７４】
このようなことを防ぐために、再生開始位置はＧＯＰの先頭とし、更に、途中から再生された最初のＧＯＰに対し図２の検出部ｂ２３においてブロークンリンクのフラグを検出し値を変更する、再生されない画像から予測されるＢフレームのデータを図２のビデオデコーダ２２に転送しない、ビデオデコーダで復号された再生されない画像から予測されるＢフレームの画像を表示しない、のいずれかを行う必要がある。
ここで、ブロークンリンクとは、ＭＰＥＧで定義されているＧＯＰの先頭のＢピクチャが正確に再生できるかどうかを設定するフラグである。
【００７５】
上記実施の形態のユーザープログラムは、編集者が選択したビデオシーンのみ再生することができるが、ビデオシーケンス自体を書き換える動作を行わないため、ユーザープログラムでは再生されないビデオシーンがディスクから消去されず、結果としてディスクの残り記録時間が減少してしまう。そこで、必要のないビデオシーンの符号化データを消去する処理方法を、図１０のフローチャートを参照しながら説明する。
【００７６】
ステップＳ１５０、Ｓ１５１では、図示しないインデックス画像より消去対象とするＶＳＳファイルを選択し、再生、特殊再生を行うことにより削除するビデオシーンの範囲を指定する。ステップＳ１５２、Ｓ１５３、Ｓ１５５により、削除するシーンがビデオシーケンスの先頭、終了を含んでいるかどうかを確認する。削除シーンがビデオシーケンスの先頭または終了の一方を含んでいる場合、ステップＳ１５６によりＶＳＳファイルの長さを短くする。この動作は、ディスクのＴＯＣ領域のファイルデータ長、リンク情報、論理ブロックの空き情報の管理テーブル、ビデオシーケンスの先頭を含む一部を削除した場合は開始論理ブロック番号を変更することにより行われる。
【００７７】
ステップＳ１５８、Ｓ１５９では、削除するビデオシーンがビデオシーケンスの先頭、終了部分を含まずに、中間のシーンのときに、ビデオシーケンスの先頭から削除シーンの直前までと削除シーンの直後からビデオシーケンスの終了までの２つの動画データに分断する。この場合、ビデオシーケンスの先頭から削除シーンの直前までを元のＶＳＳファイルのデータ長を短くしたものとし、削除シーンの直後からビデオシーケンスの終了までを新規のＶＳＳファイルとする。
【００７８】
新規ＶＳＳファイルは、ディスクのＴＯＣ領域にファイル名、ファイルデータ長、開始論理ブロック番号、リンク情報を記録するだけでよく、ディスクのファイルデータ領域の内容を更新する必要はない。新規ＶＳＳファイルの番号の付け方は、後に述べる方法に従うこととする。変更または作成されたＶＳＳファイルに対応したフレーム位置情報ファイルも変更または作成される。削除するビデオシーンがユーザープログラム中で参照されているか確認し、参照されている場合はユーザープログラムから対象になる項目を削除する。ステップＳ１５４では、削除するシーンがビデオシーケンス全体のときにＶＳＳファイルを削除する。ＶＳＳファイルの削除は、後に述べる方法に従うこととする。上記実施の形態の動画シーンの削除は、削除する範囲を指定しているが、反対に残しておきたい範囲を指定してそれ以外の動画シーンを削除するようにしてもよい。
【００７９】
上記実施の形態の動画シーン削除において、先頭の一部が削除されたＶＳＳファイル、または２つのビデオシーンに分断されることにより新規に作成されたＶＳＳファイルに対して、対応するフレーム位置情報ファイルはビデオシーケンスの先頭のデータが変更されているので、フレーム位置を表すビデオシーケンスの先頭からの相対ブロック番号に削除前の値をそのまま用いることができない。これに対し、先頭の一部が削除されたＶＳＳファイルは元のビデオシーケンスにおける削除したビデオシーンのブロック数、２つのビデオシーンに分断されることにより新規に作成されたＶＳＳファイルは元のビデオシーケンスにおける先頭から削除シーンの最後までのブロック数をオフセット値とし、そのオフセット値をフレーム位置情報ファイルの先頭に配置して、フレーム位置情報ファイルを参照するときはフレーム位置情報のテーブルに示された相対ブロック数からオフセット値を減ずることで、本発明の各種動作を行うことができる。
【００８０】
オフセット値を格納する領域を加えたフレーム位置情報を図４に示す。
【００８１】
上記オフセット値に関し、あらかじめ新規に作成する全てのフレーム位置情報ファイルの先頭にオフセットを記録する領域を用意をしておき、オフセットを必要としないフレーム位置情報ファイルはオフセット値を０とする構成が考えられる。
【００８２】
次に、ＶＳＳファイルの新規作成と削除について説明する。
【００８３】
図１２は、ＶＳＳ番号順にＶＳＳファイルの作成の有無を示したテーブルである。このテーブルを参照することにより、未使用なＶＳＳファイルの番号が確認できる。図１１に図示しないインデックス画像の表示順番を決定するためのテーブルを示す。新規ＶＳＳファイルを作成する場合、図１２のテーブルを番号順に参照し未使用のＶＳＳファイルの番号を検出した時に、その番号を新規に作成するＶＳＳ番号とする。そして、図１１のテーブルに新規ＶＳＳファイルの番号を追加する。ＶＳＳファイルを削除する場合、図１２のテーブルにおいて指定した番号のＶＳＳファイルを未使用の状態に変更し、図１１のテーブルで、指定した番号のＶＳＳファイルを示す項目を消去して、消去した項目以降に表示されるＶＳＳファイルの順番を１つ繰り上げる。
【００８４】
そして、ＶＳＳファイルおよび対応するＶＳＳ＿ＡＤＲファイルのファイル名、ファイルサイズ、開始論理ブロック番号、連続した領域に記録されていない場合のリンク情報をディスクのＴＯＣ領域から消去し、論理ブロックの空き情報の管理テーブルを変更することにより、ＶＳＳファイルおよび対応するＶＳＳ＿ＡＤＲファイルをファイルシステム上から消去する。削除するＶＳＳファイルがユーザープログラム中で参照されているか確認し、参照されている場合はユーザープログラムから対象の項目を削除する。
【００８５】
図１３は、ＶＳＳファイルを削除し、その後新規ＶＳＳファイルを作成したときの例を示したものである。同図（ａ）に示された順番でＶＳＳ＃１〜ＶＳＳ＃６が存在するときに、ＶＳＳ＃３を削除した場合のテーブルの状態を同図（ｂ）に図示する。その後、新しいＶＳＳファイルを作成した場合、そのファイル名は未使用な状態としてテーブルに示されているＶＳＳ＃３となり、インデックス画像の表示順番は同図（ｃ）となる。
【００８６】
上記のＶＳＳファイルの作成、削除おいて、図１１および図１２に示されたテーブルはファイルとしてディスクに記録される。また、上記のＶＳＳファイルの作成、削除方法を実行することにより、作成したＶＳＳファイルの番号が連続する必要がなく、ＶＳＳファイルを削除する際に、他のＶＳＳファイルの番号を詰めるためのＶＳＳファイル名の変更を行う必要がない。
【００８７】
次に、本発明の別の実施の形態について述べる。
【００８８】
図１８、図１９は本発明の別の実施の形態の動画像記録装置、動画像再生装置をそれぞれ示したものである。同図では、ビデオシーケンスの記録媒体に半導体メモリ１７０を用いている。半導体メモリを用いた例では、図１、図２のディスクを記録媒体とした装置で用いられていた変換部ａ２０、制御部１５、ピックアップ１８は削除される。図１８、図１９のＴＯＣ管理部１９および変換部ｂ２４は直接半導体メモリへアクセスするためのアドレス値を出力する。この実施の形態においても、先のディスクを記録媒体とした実施の形態と同様な記録、再生、編集処理を行うことにより、フレーム位置情報に半導体メモリの絶対アドレス値を用いない管理を行うことができる。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、圧縮されたビデオデータ、オーディオデータをディスクに記録する際、ＧＯＰの開始位置、フレーム内符号化フレームの終了位置、前方向予測符号化フレームの終了位置を管理しており、全てのＩフレーム、Ｐフレームの開始位置、終了位置を管理するよりも小さなメモリで高速再生、編集のためのフレーム位置情報を管理することができるという効果がある。
【００９０】
また、本発明により記録されたディスクおよび半導体メモリを動画像記録装置と同じ容量のメモリで高速再生、高速逆転再生できる効果があり、また、管理するフレーム位置情報の内容はビデオシーケンスの先頭からの相対的なデータ量でありディスクの物理セクタの値または半導体メモリの絶対アドレス値ではないため、記録された媒体から他の媒体へ、ビデオシーケンスとフレーム位置情報ファイルの転送を行い、転送先の媒体でフレーム位置情報ファイルを用いた高速再生を行うことができるという効果がある。
【００９１】
また、多重化データの先頭を含む部分的なデータの削除において、削除するブロック数をオフセット値として格納することにより、削除前のフレーム位置情報ファイルの項目から削除シーンに対応する部分を消去して間を詰めるだけでよく、項目の値を変更する必要がないという効果がある。
【００９２】
また、フレーム位置情報ファイルを扱うためのメモリや検出部を付加するだけで高速再生や編集を効率良く行うことができる。尚、本実施の形態では、ＭＰＥＧ方式で圧縮された符号化データを対象としたが、他の圧縮方式でもメモリや検出部を用いる圧縮方式にあわせて変更するだけで適用可能である。
【００９３】
また、フレーム位置情報に記録された位置を指し示すポインタ等の情報を用いることにより、任意のビデオシーンを任意の順番で再生することができるため、記録した符号化データを書き換えることなく編集を行うことができ、設定したポインタを消去することにより元の状態に戻すことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の動画像記録装置の構成を説明する図である。
【図２】本発明の動画像再生装置の構成を説明する図である。
【図３】フレーム位置情報ファイルの内容を説明する図である。
【図４】フレーム位置情報ファイルの内容を説明する図である。
【図５】ユーザープログラムの内容を説明する図である。
【図６】ユーザープログラムの各項目を管理するテーブルを示した図である。
【図７】フレーム位置情報ファイルの記録の処理の流れを示したフローチャート図である。
【図８】高速再生の処理の流れを示したフローチャート図である。
【図９】ユーザープログラムの作成の流れを示したフローチャート図である。
【図１０】ビデオシーケンスの一部を削除する処理の流れを示したフローチャート図である。
【図１１】ビデオシーケンスを管理するテーブルを示した図である。
【図１２】ビデオシーケンスを管理するテーブルを示した図である。
【図１３】ビデオシーケンスの削除例を示した図である。
【図１４】ＭＰＥＧ方式による圧縮の過程を説明する図である。
【図１５】本発明の高速再生の動作を説明する図である。
【図１６】本発明の実施の形態に用いるディスクを示した図である。
【図１７】ＴＯＣ領域の一部を示した図である。
【図１８】本発明の別の動画像記録装置の構成を説明する図である。
【図１９】本発明の別の動画像再生装置の構成を説明する図である。
【図２０】従来構成を説明する図である。
【符号の説明】
１０ ＥＣＣ
１１ 検出部ａ
１２ ビデオオーディオ多重化部
１３ オーディオエンコーダ
１４ ビデオエンコーダ
１５ 制御部
１６ メモリ
１７ ディスク
１８ ピックアップ
１９ ＴＯＣ管理部
２０ 変換部ａ
２１ オーディオデコーダ
２２ ビデオデコーダ
２３ 検出部ｂ
２４ 変換部ｂ
２５ ビデオオーディオ分離部
３１ フレーム位置格納領域
３２ 識別フラグ
３３ ＧＯＰ開始位置
３４ Ｉフレーム終了位置
３５ Ｐフレーム終了位置
４０ オフセット
１３０、１４０〜１４１ ＧＯＰ
１３１、１４４〜１４５ Ｐフレーム
１３２ Ｂフレーム
１４３ Ｉフレーム
１５１ ＴＯＣ
１５２ ファイルデータ領域
１７０ 半導体メモリ
２００ 次のシーケンスアドレス
２０１ 領域テーブルアドレス
２０２ 次の領域アドレス
２０３ 開始セクタ番号
２０４ 終了セクタ番号
２０５ 開始フレームアドレス
２０６ 次のフレームアドレス
２０７ キー開始セクタ
２０８ キー終了セクタ
２０９ Ｉ、Ｐフラグ
２１０ ビデオシーケンス１（領域１）
２１１ ビデオシーケンス１（領域２）
２１２〜２１９ 物理セクタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、符号化されたビデオデータおよび符号化されたオーディオデータを多重化した多重化データが記録される書き換え可能なディスクメディアおよび前記多重化データが記憶される半導体メモリを用いた動画像記録再生編集方法および装置に関し、高速再生、高速逆転再生等の特殊再生が可能で、ビデオ符号化データおよびオーディオ符号化データを書き換えることなく再生順序の指定および部分的な再生を実行することが可能な動画像記録方法、再生方法、編集方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオデータは、データレートが非常に高いため、データを加工することなく磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク等のディスク媒体または半導体メモリに記録するのは困難である。そのため、ビデオデータやオーディオデータを高能率に符号化することにより、視覚的、聴覚的に劣化することなくデータレートをディスク媒体に記録可能なレートまで下げる方法が用いられている。高能率符号化方式の例として、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group：エムペグ）方式がある。
【０００３】
図１４は、ＭＰＥＧ方式により動画像を圧縮する例を示したものである。
【０００４】
同図において、複数の平行四辺形は、動画を構成するフレームを表している。図１４（ａ）の動画像をＭＰＥＧで圧縮する過程を同図（ｂ）、（ｃ）に示す。ＭＰＥＧでは、１２ビデオフレームや１５ビデオフレームといった数枚のフレームをまとめてＧＯＰ（Group Of Pictures）と呼ぶ。図１４（ｂ）において、ＧＯＰ１３０中のビデオフレームはＩフレーム、Ｐフレーム、Ｂフレームに分類される。
【０００５】
Ｉフレームはフレーム内符号化されたことを示し、ＰフレームはＩフレームから前方向の予測符号化、またはＰフレームから前方向の予測符号化されたことを示す。ＢフレームはＩフレームとＰフレームの間もしくはＰフレーム間にあり、ＩフレームやＰフレームの両方向から予測符号化される。例として、Ｐフレーム１３１、Ｂフレーム１３２における予測の方向を矢印で示す。
【０００６】
ＭＰＥＧでは、図１４（ｂ）のフレーム順序を同図（ｃ）のように入れ換えて、ビデオ符号化データを作成する。ＰフレームやＢフレームはＩフレームもしくはＩフレームから予測符号化されたビデオフレームから予測符号化するため、ＧＯＰ内の全てのビデオフレームを復号するには、まずＩフレームから復号する必要がある。すなわち、ランダムアクセスなどで、録画した動画像の途中から再生する場合には、Ｉフレームから復号する必要がある。また、Ｐフレームは前方向からの予測なので、両方向から予測されるＢフレームよりも比較的容易に復号することができる。
【０００７】
ＭＰＥＧにより圧縮されたビデオデータの符号量は、短時間では時間に比例しない。そのため、各フレームのビデオ符号化データ量も一定にならず、各フレームの符号化データの記録位置は一意的に定まらない。また、ＭＰＥＧでは圧縮したビデオ符号化データとオーディオ符号化をパケットと呼ばれる単位に分割し、それらを多重化して多重化データを作成する。以下の説明では、録画または撮影を開始してから終了するまでの多重化データをビデオシーケンスと呼ぶことにする。
【０００８】
ＭＰＥＧで圧縮されたビデオシーケンスを高速再生する方法の１つに、通常再生で表示されるビデオフレームの中からいくつかのフレームを抜きだし、それらのフレームのみ表示する手法がある。ディスクおよび半導体メモリは、その特徴である高速なランダムアクセスを行うことにより、不連続な領域に記録されているデータを連続したデータのように再生することができる。しかし、ＭＰＥＧで圧縮されたビデオシーケンスはフレーム毎の符号量が一定ではなくフレームの開始位置がわからないため、高速再生で表示するフレームデータのみを次々に読み込むことは困難である。高能率に符号化された符号化データを用いて高速再生および編集作業を実現する従来技術に、特開平８−４５２４９号公報記載の方法があり、ディスクに記録されたフレームデータの開始位置、終了位置を物理セクタの値を用いて管理することが述べられている。
【０００９】
図２０は、従来例を示したものである。
【００１０】
同図（ｂ）はディスクの内容およびセクタデータの区切り位置を示しており、例として２つのビデオシーケンス（ビデオシーケンス１、ビデオシーケンス２）が示されている。ビデオシーケンスの先頭物理セクタ、終了物理セクタおよびＩフレーム、Ｐフレームの先頭物理セクタ、終了物理セクタは、同図（ａ）のテーブルで管理される。キーフレームとはＩフレームおよびＰフレームを示し、キーフレームテーブルはＩフレーム、Ｐフレームの先頭が記録される物理セクタを示す「キー開始セクタ２０７」、後端が記録される物理セクタを示す「キー終了セクタ２０８」、およびＩフレーム、Ｐフレームを区別するための「Ｉ、Ｐフラグ２０９」、次に表示されるフレームへのポインタ（「次のフレームアドレス２０６」）を管理する。
【００１１】
領域テーブルは、ビデオシーケンスが使用する領域の最初の物理セクタを示す「開始セクタ番号２０３」、ビデオシーケンスが使用する領域の最後の物理セクタを示す「終了セクタ番号２０４」、領域に記録されている先頭のフレームを管理するキーフレームテーブルの行へのポインタ（「開始フレームアドレス２０５」）を管理しており、１つのビデオシーケンスが連続するセクタに保存できない時は連続した領域毎に「開始セクタ番号」、「終了セクタ番号」、「開始フレームアドレス」を有し、それらの領域のつながりは、「次の領域アドレス２０２」で管理される。
【００１２】
シーケンステーブルは、次に再生するビデオシーケンスへのポインタ（「次のシーケンスアドレス２００」）およびそのビデオシーケンスに対応する領域テーブルの行へのポインタ（「領域テーブルアドレス２０１」）を有し、複数のビデオシーケンスの再生順番が管理される。各テーブルの全ての行には使用未使用を表すフラグが用意される。例として、同図（ｂ）に示されたビデオシーケンス１、２をディスクに記録する場合の管理情報について説明する。
【００１３】
図中のＩフレームにおいて、セクタ２１６の物理セクタ値、セクタ２１７の物理セクタ値は、キーフレームテーブルの未使用の行の「キー開始セクタ」、「キー終了セクタ」に格納され、Ｉ、ＰフラグがＩに設定される。同様にして、Ｐフレームではセクタ２１８の物理セクタ値、セクタ２１９の物理セクタ値がキーフレームテーブルの前記と異なる未使用の行の「キー開始セクタ」、「キー終了セクタ」となり、Ｉ、ＰフラグがＰに設定される。キーフレームのつながりは「次のフレームアドレス」で管理される。
【００１４】
ビデオシーケンス１に対して領域１の開始、終了を示すセクタ２１２の物理セクタ値、セクタ２１３の物理セクタ値は領域テーブルの未使用の行の「開始セクタ番号」、「終了セクタ番号」となり、領域１の先頭のキーフレームテーブルの行へのポインタが「開始フレームアドレス」で管理される。ビデオシーケンス１の領域２の開始セクタ、終了セクタの物理セクタ値は領域テーブルの前記と異なる未使用の行の「開始セクタ番号」、「終了セクタ番号」となり、２つの領域のつながりは、「次の領域アドレス」で管理される。ビデオシーケンス１、ビデオシーケンス２の順番は、シーケンステーブルの「次のシーケンスアドレス」で管理され、それぞれのビデオシーケンスに対応する領域テーブルの行へのポインタが「領域テーブルアドレス」で管理される。
各テーブルにおいて、使用した行の使用、未使用フラグは使用に変更される。
【００１５】
上記のテーブルは、図示されていないディスクの特定のＴＯＣ領域に記録されており、ディスクを挿入する時などに装置内のメモリに取り込まれ、ディスクを取り出す時などにメモリに記憶されているテーブルがディスクのＴＯＣ領域に記録される。
上記従来例における高速再生について述べる。高速再生は、ディスクに記録されたビデオシーケンスの中からいくつかのフレームデータを読み込み、復号して得られたフレームデータを順次画面表示することにより行われる。
【００１６】
具体的には、再生装置のメモリに蓄えられているキーフレームテーブルの「キー開始セクタ」、「キー終了セクタ」を参照し、ＩフレームおよびＰフレームを構成するデータが記録されているディスクの位置を求め、ディスクからＩフレームおよびＰフレームのデータを取り込み、そのデータを復号して画像を画面に表示する。そして、キーフレームテーブルの「次のフレームアドレス」を参照して、次に表示するＩフレーム、Ｐフレームの開始物理セクタの値、終了物理セクタの値が記憶されているメモリのアドレスを取得し、上記の動作を繰り返すことにより高速再生が実現される。高速再生では、Ｉフレーム、Ｐフレームに比較して画像の復号化が困難なＢフレームの符号化データは、読み飛ばされる。
【００１７】
上記従来例におけるビデオシーケンスの編集動作について述べる。
【００１８】
ビデオシーケンスの再生順番の変更は、ビデオシーケンスを管理しているシーケンステーブルの各行に対して、「次のシーケンスアドレス」の値を次に再生したいビデオシーケンスを管理しているシーケンステーブルの行に対応するメモリのアドレス値に変更することにより行われる。これにより、複数のビデオシーケンスを任意の順番で再生することができる。また、ビデオシーケンスの削除は、対象とするビデオシーケンスを管理しているシーケンステーブル、領域テーブル、キーフレームテーブルの各行の「使用、未使用フラグ」を未使用にし、削除するビデオシーケンスの前のビデオシーケンスの「次のシーケンスアドレス」を削除するビデオシーケンスの「次のシーケンスアドレス」の値に変更することにより行われる。
【００１９】
ビデオシーケンスの一部を削除してシーンの長さを短くする場合は、領域テーブルの「開始セクタ番号」、「終了セクタ番号」のいずれか、または両方を変更してビデオシーケンスのデータ量を小さくし、「開始セクタ番号」を変更した場合は「開始フレームアドレス」を変更後の領域の先頭のキーフレームを管理しているキーフレームテーブルのアドレスに変更する。そして、設定した「開始セクタ番号」、「終了セクタ番号」の範囲外に記録されているデータで構成されるフレームを管理しているキーフレームテーブルの行の使用、未使用フラグを未使用に変更することによりビデオシーケンスの一部削除が行える。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
正方向の高速再生の動作を図１５を参照しながら説明する。
【００２１】
高速再生は、ＧＯＰ１４０を構成するビデオシーケンスの一部をディスク、または半導体メモリから読み込みＩフレーム１４３、Ｐフレーム１４４、Ｐフレーム１４５を順番に再生し、再生装置の図示しないピックアップをシーク、または半導体メモリの読み込みアドレスを変更して、数個先のＧＯＰ１４１の符号化データの一部を読み込みＩ、Ｐ、Ｐフレームを順番に再生することを繰り返すことにより行われる。
【００２２】
このとき、読み込まれる符号化データは、ＩＢＢＰＢＢＰとなりＩフレームの先頭から読み込みを開始し、２枚目のＰフレームを構成するデータの終りで読み込みを終了する。（図１５では、２枚目のＰフレームで読み込みを終了する例を示しているが、Ｐフレームの表示枚数を２枚に限定するものではない。また、Ｉフレームのみ表示することも考えられる。）読み込まれたＢフレームは、Ｉフレーム、Ｐフレームと比較し復号化が困難なため、再生を行わない。
【００２３】
再生するビデオフレームはＩフレーム、Ｐフレームのみであるが、Ｂフレームの符号量はＩフレーム、Ｐフレームに比べて小さいので、Ｉフレーム、Ｐフレームのみの符号化データのみを読みだすよりも全フレームを連続して読みだして不用なＢフレームの符号化データを再生せずに捨てる方が都合が良い。
【００２４】
上記の高速再生を実現するためには、ＧＯＰの開始位置、Ｉフレームの終了位置、Ｐフレームの終了位置を管理すればよいが、従来例では全てのＩフレーム、Ｐフレームの開始物理セクタ、終了物理セクタの値を管理するため、テーブルを記憶する大きな容量のメモリが必要になる。
【００２５】
例えば、３０フレーム／秒、Ｉフレーム＋Ｐフレーム対Ｂフレームの比を１対２としたときに、１時間のビデオシーケンスでは３６０００フレームを管理する必要があり、アドレス情報１４ビット、セクタ情報３２ビットとすると約４Ｍビットのメモリが必要になる。また、従来例では、キーフレームテーブルに示されたポインタ（「次のフレームアドレス」）は、次に再生するフレームのみ示しているので、逆転方向のフレームを参照することができず、逆転方向の高速再生を行うことができないという問題がある。
【００２６】
更に、テーブルは物理セクタの値を有するため、ディスクに記録されたビデオシーケンスを別のディスクにコピーするときに、同じ物理セクタの位置にコピーしなければコピー先のディスクにおいてテーブルに示されている物理セクタの値をそのまま用いることができないため、コピー先のディスクで高速再生や編集を行うことが困難である。また、テーブルのポインタ値を変更することにより一部シーンの削除、再生順序の変更を行った後に編集前の状態に戻ることができない。
【００２７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、高速再生のためのフレーム位置を従来例より小さい容量で管理する方法および装置、記録したビデオシーケンスをフレーム位置情報と共に他のディスクまたは半導体メモリへ転送したときに転送先のメディアで高速再生を可能とする方法、ディスクまたは半導体メモリに記録されたビデオシーケンスを変更せずに任意のシーンを任意の順番で再生する編集方法を提供するものである。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を講じた。
【００２９】
即ち、本発明に係る動画像記録方法は、少なくともビデオ符号化データとオーディオ符号化データを含む多重化データの記録媒体への記録方法において、前記多重化データを記録したファイルの名称と、前記多重化データに含まれるフレーム内符号化されたビデオフレームの位置情報を記録したファイルの名称とを共通の識別名を含む名称とし、前記位置情報が少なくとも複数のフレームからなるＧＯＰの先頭位置情報を含むことを特徴とするものである。
【００３０】
また、少なくともビデオ符号化データとオーディオ符号化データを含む多重化データの記録媒体への記録方法において、前記多重化データを記録したファイルの名称と、前記多重化データに含まれるフレーム内符号化されたビデオフレームの位置情報を記録したファイルの名称とを同一番号を含む名称とし、前記位置情報が少なくとも複数のフレームからなるＧＯＰの先頭位置情報を含むことを特徴とするものである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。まず、符号化データの記録時の処理について説明する。図１は、本発明の実施の形態のディスクを用いた動画像記録装置のブロック図の一部を示したものである。
【００３２】
同図は、オーディオエンコーダ１３、ビデオエンコーダ１４、ビデオオーディオ多重化部１２、検出部ａ１１、メモリ１６、ＴＯＣ管理部１９、変換部ａ２０、制御部１５、ＥＣＣ１０、ピックアップ１８、ディスク１７で構成されている。
【００３３】
本実施の形態で用いるディスクの構造について説明する。
【００３４】
図１６は、本発明に用いるディスクのセクタの区切りとセクタ内のデータを横方向に示した図であり、ディスクはＴＯＣ領域１５１とファイルデータ領域１５２とに分けられている。一例として、ファイルデータ領域にＶＳＳ＃１、ＶＳＳ＃２という名前のファイルのデータが記録された場合を示す。ここで、ＶＳＳとは (Video Sequence Set)の略とし、複数のビデオシーケンスのそれぞれをＶＳＳ番号で区別するために用いることとする。また、物理セクタの中で、データを書き込むことができるセクタを論理ブロックとし、その論理ブロックのみ図に示した。論理ブロックと物理セクタの対応は、本実施の形態では記述していないファイルシステムで管理されており、本実施の形態では論理ブロックを対象とする。ＴＯＣ領域１５１は、ディスクを管理するためのデータで構成されており、ファイル名、ファイルのデータ容量、ファイルの開始論理ブロック番号、ファイルが複数の連続セクタに存在する場合にそれらの領域のつながりを示すリンク情報、ディスク全体の論理ブロックの空き情報を示したテーブルなどが記録される。
【００３５】
図１７は、論理ブロックの空き情報の管理テーブルを示した図であり、このテーブルを参照することにより、ディスクの空き領域を検出してビデオシーケンスやその他のファイルをディスクに記録することができる。ビデオシーケンスをディスクに記録するときに連続した領域が確保できない場合、記録装置のピックアップのシーク時間がディスクの書き込みに影響しないようにするため、複数の領域のそれぞれがある一定数以上の連続した論理ブロックになるように記録される。
【００３６】
図１のブロック図において、オーディオエンコーダ１３、ビデオエンコーダ１４により圧縮されたオーディオ符号化データ、ビデオ符号化データは、ビデオオーディオ多重化部１２でパケット化され、ヘッダ等の情報が付加され多重化される。ここで、実際にはオーディオエンコーダ１３、ビデオエンコーダ１４に入力される圧縮前のオーディオデータ、ビデオデータが存在するが、これらのデータおよび発生経路は省略する。
【００３７】
検出部ａ１１は、ビデオオーディオ多重化部１２から出力されたビデオシーケンスを一定データ長毎にカウントし、送られてくるビデオシーケンスの中のシーケンスヘッダコード、ピクチャスタートコード、ピクチャタイプを検出し、これらの情報からＧＯＰの開始位置、Ｉフレームの終了位置、Ｐフレームの終了位置を後に説明する図７のフローチャートに従って求め、メモリ１６にフレーム位置情報を転送する。ここで、シーケンスヘッダコードは画像サイズ、画像レートなど同じ属性を持つフレーム情報の開始コード、ピクチャスタートコードはピクチャ（フレーム）の開始コード、ピクチャタイプは符号化方式（Ｉ、Ｐ、Ｂ）を表したものであり、これらはＭＰＥＧで規格化されているものである。
【００３８】
検出部ａ１１を通過したビデオシーケンスは、ＥＣＣ１０によりエラー訂正のための処理が行われ、ディスクに記録される。メモリ１６に記憶されたフレーム位置情報は、ビデオ、オーディオデータの符号化を終了しビデオシーケンスをディスク１７に記録した後に、フレーム位置情報ファイルとしてディスクに記録される。フレーム位置情報ファイルの内容は後で述べる。
【００３９】
符号化データの記録時には、ファイル名、ファイルサイズ、開始論理ブロック番号、連続した領域に記録されていない場合のリンク情報、論理ブロックの空き情報の管理テーブルがディスクのＴＯＣ領域に作成され、ＶＳＳファイルおよび対応するフレーム位置情報ファイルをファイルシステム上に構成する。ＴＯＣ領域に必要な情報はＴＯＣ管理部１９で管理されており、動画像を記録する前にディスク１７からＴＯＣ情報が読み込まれる。変換部ａ２０は、ＴＯＣ管理部１９で管理される論理ブロック番号を物理セクタ値に変換して制御部１５に送る。
【００４０】
上記実施の形態において、ビデオエンコーダ１４から圧縮したビデオフレームのピクチャタイプの情報が得られる場合、検出部ａ１１はピクチャタイプを検出する機能を省いても構わない。また、メモリ１６に記憶されたフレーム位置情報データおよびＴＯＣ管理部１９で管理されているＴＯＣ情報をディスク１７に記録するタイミングは、符号化データをディスクに記録した後に限定するものではなく、記録装置の電源が切られる直前、またはディスクが取り出される直前などでも構わない。
【００４１】
図１の検出部ａ１１の動作を示した図７のフローチャートについて説明する。
【００４２】
検出部ａ１１は、ビデオオーディオ多重化部１２から送られてくるビデオシーケンスに対し、一定のデータ長をブロックとしてブロック数をカウントしながら図７の検出動作を常に行う。ステップＳ９０ではＰＴＣおよびＰＳＣの初期値を設定する。ＰＴＣ、ＰＳＣは、それぞれＩまたはＰのピクチャタイプコード、ＩフレームまたはＰフレームの次のピクチャスタートコードを検出したときに１となる変数である。
【００４３】
ステップＳ９１、Ｓ９２では、パック開始コードを検出したときに、そのパック開始コードの先頭が含まれているブロックの番号をＢＬＯＣＫとする。ステップＳ９３、Ｓ９４、Ｓ９５では、パケット開始コードの検出かつＰＳＣ＝１のときにＩフレームまたはＰフレームのデータの終了位置を検出したとして、パケット開始コードの直前のデータが含まれているブロックの番号とＯＬＤ＿ＰＩＣ＿ＴＹＰＥを図１のメモリ１６に転送し、ＰＴＣ、ＰＳＣを０に戻す。ここで、ＯＬＤ＿ＰＩＣ＿ＴＹＰＥは１フレーム前のピクチャタイプを保持する変数であり、このあとのステップで設定される。
【００４４】
ステップＳ９６、Ｓ９７では、シーケンスヘッダを検出したときにステップＳ９２で求めたＢＬＯＣＫをＧＯＰスタート位置として図１のメモリ１６に転送する。ステップＳ９８、Ｓ９９、Ｓ１００では、ピクチャスタートコードの検出を行い、ＰＴＣ＝１となっているときＰＳＣ＝１とする。ステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０３では、ピクチャタイプコードを検出し、かつＩまたはＰの場合にＰＴＣ＝１にして、検出したピクチャタイプをＰＩＣ＿ＴＹＰＥに格納する。上記の処理は、ステップＳ１０４でビデオシーケンスの終了が検出されるまで繰り返される。
【００４５】
以上の処理を行うことにより、ＧＯＰの開始位置、Ｉ、Ｐフレームの終了位置を検出し、求めたブロック番号を図１のメモリ１６に転送している。上記のフローチャート処理では、Iフレーム、Ｐフレームの終了位置をＩフレーム、Ｐフレームの次のビデオフレームの先頭を含むパケットの終りを含むブロックとして検出している。Iフレーム、Ｐフレームの終了位置は、これに限定するものではなく、Ｉフレーム、Ｐフレームの終りを含むパケットの終りを含むブロックとしても構わない。
【００４６】
また、フローチャートでは、Ｉ、Ｐフレームの終了位置を全て検出しているが、全てを管理せずに、ＧＯＰの先頭から２つめのＰフレームまでというように制限することにより、より小さいメモリ容量による管理を行うこともできる。本実施の形態では、ＧＯＰの先頭に必ずシーケンスヘッダを配置することとする。以下にその理由を説明する。
【００４７】
編集によりビデオシーケンスの中の一部を再生、またはビデオシーケンスの先頭を含む一部を消去する時、シーケンスヘッダをビデオシーケンスの先頭にのみ記録するとビデオシーケンスの途中から再生したときにシーケンスヘッダを読み込むことができず、正常な再生画面を得られない。そこで、本実施の形態ではシーケンスヘッダをビデオシーケンスの中の各ＧＯＰデータの先頭に配置することにより、ビデオシーケンスの途中のＧＯＰからの再生を可能にする。また、ビデオ、オーディオ多重化部において、パディングパケット、スタッフィングバイトなどＭＰＥＧ方式で規格化されているビデオシーケンスの長さを調整するための意味のないデータを発生させることにより、ＧＯＰの先頭がブロックの中のデータの先頭部分に配置されるようにして、ビデオシーケンスの中の一部のＧＯＰの削除をブロック単位の削除で行えるようにする。
【００４８】
ビデオシーケンスと図１のメモリ１６の内容との対応関係を図３に示す。
【００４９】
ビデオシーケンスにはオーディオ符号化データが含まれるが、オーディオデータはビデオデータに比べてデータ量が少ないためオーディオデータを省略して図示した。テーブル３１、３２は、ＧＯＰ毎にＧＯＰ開始位置、Ｉフレーム終了位置、Ｐフレーム終了位置の情報を有し、位置とはビデオシーケンスの先頭から数えた相対的なブロック番号を意味する。このテーブルは、１つのビデオシーケンスに対して１つ作成され、フレーム位置情報ファイル（ＶＳＳ＿ＡＤＲ）と呼ぶことにする。また、複数のビデオシーケンスと対応するフレーム位置情報ファイルを区別するために、ＶＳＳファイル、ＶＳＳ＿ＡＤＲファイルの名前には重複しない番号が与えられるものとする。例えば、番号１のＶＳＳファイルの名前はＶＳＳ＃１となり、ＶＳＳ＃１に対応するフレーム位置情報ファイルはＶＳＳ＃１＿ＡＤＲとなる。
【００５０】
図３のテーブルには、ＧＯＰ毎に２枚のＰフレームの終了位置を管理することが示されているが、管理するＰフレームの終了位置の枚数は限定されるものではなく、任意の枚数で構わない。ディスクから読み込むデータの単位はセクタであるので、上記ブロックの長さがディスクのセクタデータ長に等しいとき、効率的なディスクアクセスが実現できる。また、ブロック番号を表現するビット数を少なくして、フレーム位置情報のデータ量を小さくするためにブロックの長さをディスクのセクタデータ長の整数倍にしてもよい。以下の説明では、ブロックの長さをセクタのデータ長に等しいものとする。
【００５１】
次に、通常再生時の処理について説明する。
【００５２】
図２は、通常再生および高速再生のための動画像再生装置のブロック図の一部を示したものである。同図は、オーディオデコーダ２１、ビデオデコーダ２２、検出部ｂ２３、ビデオオーディオ分離部２５、メモリ１６、ＴＯＣ管理部１９、変換部ａ２０、変換部ｂ２４、制御部１５、ＥＣＣ１０、ピックアップ１８、ディスク１７で構成されている。ＶＳＳファイルの再生が指示されると、ＶＳＳファイルの番号に対応したＴＯＣ情報およびフレーム位置情報ファイル（ＶＳＳ＿ＡＤＲ）がＴＯＣ管理部１９およびメモリ１６にそれぞれ読み込まれる。
【００５３】
再生装置は、現在再生中のＧＯＰとメモリ１６に記憶されているフレーム位置情報の対応関係を管理するための図示しないメモリを有し、このメモリは現在再生中のＧＯＰと同じＧＯＰの開始位置を管理しているフレーム位置情報のアドレス値を示すポインタを持つものとする。通常再生中は、ＧＯＰ開始位置を検出部ｂ２３で監視し、シーケンスヘッダを検出した時に、前記メモリの値をフレーム位置情報ファイルの対応するＧＯＰ開始位置のアドレスの値に更新する。このように、再生中のビデオシーケンスにおいて現在のＧＯＰの開始位置を常に管理することにより、通常再生から特殊再生に切り替わった時にフレーム位置情報ファイルを参照することで前後のＧＯＰの符号化データをディスクから素早く読み込むことができる。
【００５４】
上記実施の形態の通常再生の処理において、ＴＯＣ情報およびフレーム位置情報ファイル（ＶＳＳ＿ＡＤＲ）をディスクから読み込むタイミングは、ビデオシーケンス（ＶＳＳ）を読み込む直前に限定するものではなく、ディスクを挿入した時点でＴＯＣ情報、フレーム位置情報ファイルのデータを一括して読み込む構成にしても構わない。
【００５５】
次に、本実施の形態における高速再生の処理を図１５を参照しながら説明する。
【００５６】
高速再生は、ＧＯＰ１４０を構成するビデオシーケンスの一部をディスク、または半導体メモリから読み込みＩフレーム１４３、Ｐフレーム１４４、Ｐフレーム１４５を順番に再生し、再生装置の図示しないピックアップをシーク、または半導体メモリの読み込みアドレスを変更して、数個先のＧＯＰ１４１の符号化データの一部を読み込みＩ、Ｐ、Ｐフレームを順番に再生することを繰り返すことにより行われる。
【００５７】
このとき、読み込まれる符号化データは、ＩＢＢＰＢＢＰとなりＩフレームの先頭から読み込みを開始し、２枚目のＰフレームを構成するデータの終りで読み込みを終了する。（図１５では、２枚目のＰフレームで読み込みを終了する例を示しているが、Ｐフレームの表示枚数を２枚に限定するものではない。また、Ｉフレームのみ表示することも考えられる。）読み込まれたＢフレームは、Ｉフレーム、Ｐフレームと比較し復号化が困難なため、再生を行わない。
【００５８】
再生するビデオフレームはＩフレーム、Ｐフレームのみであるが、Ｂフレームの符号量はＩフレーム、Ｐフレームに比べて小さいので、Ｉフレーム、Ｐフレームのみの符号化データのみを読みだすよりも全フレームを連続して読みだして不用なＢフレームの符号化データを再生せずに捨てる方が都合が良い。上記において、逆転方向の高速再生の場合、復号したＩ、Ｐ、Ｐフレームは、Ｐ、Ｐ、Ｉフレームのように逆の順番で表示され、符号化データを読み込んだ後は、逆方向にシークを行い数ＧＯＰ過去の符号化データを読み込む動作を繰り返す。
【００５９】
上記の高速再生を実現するためのフローチャートを図８に示し説明する。
【００６０】
ステップＳ１１０では、高速再生の速度、方向によって、ジャンプの大きさ、ＧＯＰ毎の表示フレーム数、正逆方向の初期値を設定する。ｌｅｎｇｔｈは位置情報ファイルの大きさを示し、ａｄｒはフレーム位置情報テーブルにおける現在注目しているＧＯＰの開始位置を管理しているアドレスの値を示す。ｌｅｎｇｔｈ、ａｄｒのアドレスの単位は図３のフレーム位置３１を表すデータ量とその位置の属性を示すフラグ３２を表すデータ量を足し合わせたものとする。図３の例で説明すると、ａｄｒの値がＧＯＰ開始位置３３を示しているとき、ａｄｒ＋１はＩフレーム終了位置３４、ａｄｒ＋２はＰフレーム終了位置３５を示す。
【００６１】
ステップＳ１１２、Ｓ１１４では、設定した「ＧＯＰ毎の表示フレーム数」を実際に表示可能か確認する。ステップＳ１１３、Ｓ１１５、Ｓ１１６では、表示可能なフレーム数ｐに応じて高速再生に必要な符号化データをディスクから読み込み、再生を行う。ディスクからのデータの読み込みは、図２のメモリ１６から読み込み開始ブロック番号および読み込み終了ブロック番号、ＴＯＣを管理している図２のＴＯＣ管理部１９から対象となるＶＳＳファイルの開始論理ブロック番号、データが連続した領域に記録されていない場合は領域間のリンク情報を変換部ｂ２４に転送し、変換部はこれらの情報よりディスクから読み込むデータの論理ブロック番号を求め、変換部ａ２０に転送する。
【００６２】
変換部ａ２０は送られた論理ブロック番号を物理セクタの値に変換し、得られた物理セクタの値に従って制御部１５がピックアップ１８を制御することにより、ディスクからデータが読み込まれる。ディスクから読み込まれた符号化データは、ビデオ、オーディオ分離部２５によりビデオデータとオーディオデータに分離される。このとき、ディスクから読み込まれるデータには、再生を行うＩフレーム、Ｐフレームの間に再生を行わないＢフレームの符号化データが含まれている。スタートコード検出部２３は、ピクチャスタートコードとピクチャタイプを検出することにより、Ｉフレーム、Ｐフレームの符号化データのみをビデオデコーダ２２に送る。
【００６３】
ステップＳ１１５、Ｓ１１６において、逆転方向の再生が指定されている場合はディスクから読み込み復号したＩフレーム、複数のＰフレームを逆の順番に再生する。また、再生するフレームの画像をそれぞれ数フレーム連続して表示することにより、次回のステップＳ１１３、Ｓ１１５、Ｓ１１６を実行するまでに、画像の表示が終了して表示が途切れることが生じないようにする。
【００６４】
ステップＳ１１８、Ｓ１１９では、早送り、巻き戻しにより表示がビデオシーケンスの範囲を越えていないかチェックを行い、表示がビデオシーケンスの範囲を越えてしまう場合は、高速再生の動作を終了する。まず、ステップＳ１１８で順方向の範囲外であるかどうかを判定し、次にステップＳ１１９で逆方向の範囲外であるかどうかを判定する。ステップＳ１２０でジャンプ先のＧＯＰが存在するかを判定し、存在する場合はステップＳ１２２においてａｄｒをジャンプ先のＧＯＰに更新してステップＳ１１１に戻る。以上の処理を行うことにより、フレーム位置情報ファイルを用いた高速再生が行われる。
【００６５】
図８のフローチャートはＧＯＰ毎の表示枚数ｐが１〜３の例を示したが、本発明はｐの値を限定するものではない。これは、ステップＳ１１４で条件分岐がｎのときにｐが４以上の場合の処理を加えることにより実現できる。
【００６６】
次に、本実施の形態の編集処理について説明する。
【００６７】
本発明の編集方法は、記録したビデオシーケンスを変更せずに任意の順番で再生を可能にすることを特徴とする。この機能をユーザープログラムと呼ぶことにする。ユーザープログラムでは、図５に示された項目を複数設定することにより行われる。
【００６８】
１つの項目は、１シーンの動画像再生に対応しており、「前の項目番号」、「次の項目番号」は、対象としている項目の前後に再生されるシーンに対応した項目の番号が格納される。「ＶＳＳ番号」は、再生するシーンがどのＶＳＳファイルのデータかを示し、「開始位置」、「終了位置」はＶＳＳ＿ＡＤＲファイルのフレーム位置を示すポインタを格納することにより再生開始位置、再生終了位置を示す。「画面効果」では、通常再生、スロー再生、２倍速再生、モザイク処理、ぼかし処理等の処理を指定することができる。
【００６９】
ユーザープログラムの設定方法を図９に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００７０】
ステップＳ１３０では、未使用な項目が存在するか確認をする。これは、例えば図６に示すように項目毎に使用、未使用を表すテーブルを用意しておき、このテーブルを参照することで実現できる。新たな項目が作成可能な場合、ステップＳ１３１で、編集対象とするＶＳＳファイルを選択する。これは、例えばＶＳＳファイルの代表画面をインデックス画像として表示し、インデックス画像の中から編集者が選択できるものとする。
【００７１】
ステップＳ１３２では、通常再生、特殊再生を用いてユーザープログラムに登録するビデオシーンの範囲を指定する。ステップＳ１３３では、指定した範囲のビデオデータの画面効果を指定する。ステップＳ１３４では、ユーザープログラムに登録した命令の中で、指定した再生を何番目に行うか指定する。ステップＳ１３５では、編集装置内の図示しないメモリに、ＶＳＳ番号、開始位置、終了位置、画面効果番号、前の項目番号、次の項目番号を格納する。このとき、指定した項目が一番最初に実行されるものである場合は前の項目番号、指定した項目が一番最後に実行されるものである場合は次の項目番号に格納する項目番号の値を用いることとする。
【００７２】
ステップＳ１３６では、図６のテーブルで使用した項目番号の値を未使用から使用に変更する。ステップＳ１３７、Ｓ１３８では、直前に実行される項目のリンク情報（次の項目番号）、ステップＳ１３９、Ｓ１４０では、直後に実行される項目のリンク情報（前の項目番号）を更新する。
【００７３】
上記の処理を繰り返すことにより、ユーザープログラムを構成することができる。上記実施の形態の図５に示されたユーザープログラムおよび図６に示されたテーブルは、複数のビデオシーケンスを管理する情報としてディスクに保存される。ユーザープログラムを用いることにより、ディスクに記録したビデオシーケンスを変更せずに編集が可能なため、ユーザープログラムの項目を消去することにより編集した内容を元の状態に戻すことができる。また、複数のユーザープログラムを作成することにより、より多くの再生パターンを作成することも考えられる。上記のようにして作成されたユーザープログラムに従って再生を行うとき、ビデオシーケンスの途中から再生が指示されている場合は、実際には再生されない時間的に前の画像から予測されるフレームの再生画像が乱れる可能性がある。
【００７４】
このようなことを防ぐために、再生開始位置はＧＯＰの先頭とし、更に、途中から再生された最初のＧＯＰに対し図２の検出部ｂ２３においてブロークンリンクのフラグを検出し値を変更する、再生されない画像から予測されるＢフレームのデータを図２のビデオデコーダ２２に転送しない、ビデオデコーダで復号された再生されない画像から予測されるＢフレームの画像を表示しない、のいずれかを行う必要がある。
ここで、ブロークンリンクとは、ＭＰＥＧで定義されているＧＯＰの先頭のＢピクチャが正確に再生できるかどうかを設定するフラグである。
【００７５】
上記実施の形態のユーザープログラムは、編集者が選択したビデオシーンのみ再生することができるが、ビデオシーケンス自体を書き換える動作を行わないため、ユーザープログラムでは再生されないビデオシーンがディスクから消去されず、結果としてディスクの残り記録時間が減少してしまう。そこで、必要のないビデオシーンの符号化データを消去する処理方法を、図１０のフローチャートを参照しながら説明する。
【００７６】
ステップＳ１５０、Ｓ１５１では、図示しないインデックス画像より消去対象とするＶＳＳファイルを選択し、再生、特殊再生を行うことにより削除するビデオシーンの範囲を指定する。ステップＳ１５２、Ｓ１５３、Ｓ１５５により、削除するシーンがビデオシーケンスの先頭、終了を含んでいるかどうかを確認する。削除シーンがビデオシーケンスの先頭または終了の一方を含んでいる場合、ステップＳ１５６によりＶＳＳファイルの長さを短くする。この動作は、ディスクのＴＯＣ領域のファイルデータ長、リンク情報、論理ブロックの空き情報の管理テーブル、ビデオシーケンスの先頭を含む一部を削除した場合は開始論理ブロック番号を変更することにより行われる。
【００７７】
ステップＳ１５８、Ｓ１５９では、削除するビデオシーンがビデオシーケンスの先頭、終了部分を含まずに、中間のシーンのときに、ビデオシーケンスの先頭から削除シーンの直前までと削除シーンの直後からビデオシーケンスの終了までの２つの動画データに分断する。この場合、ビデオシーケンスの先頭から削除シーンの直前までを元のＶＳＳファイルのデータ長を短くしたものとし、削除シーンの直後からビデオシーケンスの終了までを新規のＶＳＳファイルとする。
【００７８】
新規ＶＳＳファイルは、ディスクのＴＯＣ領域にファイル名、ファイルデータ長、開始論理ブロック番号、リンク情報を記録するだけでよく、ディスクのファイルデータ領域の内容を更新する必要はない。新規ＶＳＳファイルの番号の付け方は、後に述べる方法に従うこととする。変更または作成されたＶＳＳファイルに対応したフレーム位置情報ファイルも変更または作成される。削除するビデオシーンがユーザープログラム中で参照されているか確認し、参照されている場合はユーザープログラムから対象になる項目を削除する。ステップＳ１５４では、削除するシーンがビデオシーケンス全体のときにＶＳＳファイルを削除する。ＶＳＳファイルの削除は、後に述べる方法に従うこととする。上記実施の形態の動画シーンの削除は、削除する範囲を指定しているが、反対に残しておきたい範囲を指定してそれ以外の動画シーンを削除するようにしてもよい。
【００７９】
上記実施の形態の動画シーン削除において、先頭の一部が削除されたＶＳＳファイル、または２つのビデオシーンに分断されることにより新規に作成されたＶＳＳファイルに対して、対応するフレーム位置情報ファイルはビデオシーケンスの先頭のデータが変更されているので、フレーム位置を表すビデオシーケンスの先頭からの相対ブロック番号に削除前の値をそのまま用いることができない。これに対し、先頭の一部が削除されたＶＳＳファイルは元のビデオシーケンスにおける削除したビデオシーンのブロック数、２つのビデオシーンに分断されることにより新規に作成されたＶＳＳファイルは元のビデオシーケンスにおける先頭から削除シーンの最後までのブロック数をオフセット値とし、そのオフセット値をフレーム位置情報ファイルの先頭に配置して、フレーム位置情報ファイルを参照するときはフレーム位置情報のテーブルに示された相対ブロック数からオフセット値を減ずることで、本発明の各種動作を行うことができる。
【００８０】
オフセット値を格納する領域を加えたフレーム位置情報を図４に示す。
【００８１】
上記オフセット値に関し、あらかじめ新規に作成する全てのフレーム位置情報ファイルの先頭にオフセットを記録する領域を用意をしておき、オフセットを必要としないフレーム位置情報ファイルはオフセット値を０とする構成が考えられる。
【００８２】
次に、ＶＳＳファイルの新規作成と削除について説明する。
【００８３】
図１２は、ＶＳＳ番号順にＶＳＳファイルの作成の有無を示したテーブルである。このテーブルを参照することにより、未使用なＶＳＳファイルの番号が確認できる。図１１に図示しないインデックス画像の表示順番を決定するためのテーブルを示す。新規ＶＳＳファイルを作成する場合、図１２のテーブルを番号順に参照し未使用のＶＳＳファイルの番号を検出した時に、その番号を新規に作成するＶＳＳ番号とする。そして、図１１のテーブルに新規ＶＳＳファイルの番号を追加する。ＶＳＳファイルを削除する場合、図１２のテーブルにおいて指定した番号のＶＳＳファイルを未使用の状態に変更し、図１１のテーブルで、指定した番号のＶＳＳファイルを示す項目を消去して、消去した項目以降に表示されるＶＳＳファイルの順番を１つ繰り上げる。
【００８４】
そして、ＶＳＳファイルおよび対応するＶＳＳ＿ＡＤＲファイルのファイル名、ファイルサイズ、開始論理ブロック番号、連続した領域に記録されていない場合のリンク情報をディスクのＴＯＣ領域から消去し、論理ブロックの空き情報の管理テーブルを変更することにより、ＶＳＳファイルおよび対応するＶＳＳ＿ＡＤＲファイルをファイルシステム上から消去する。削除するＶＳＳファイルがユーザープログラム中で参照されているか確認し、参照されている場合はユーザープログラムから対象の項目を削除する。
【００８５】
図１３は、ＶＳＳファイルを削除し、その後新規ＶＳＳファイルを作成したときの例を示したものである。同図（ａ）に示された順番でＶＳＳ＃１〜ＶＳＳ＃６が存在するときに、ＶＳＳ＃３を削除した場合のテーブルの状態を同図（ｂ）に図示する。その後、新しいＶＳＳファイルを作成した場合、そのファイル名は未使用な状態としてテーブルに示されているＶＳＳ＃３となり、インデックス画像の表示順番は同図（ｃ）となる。
【００８６】
上記のＶＳＳファイルの作成、削除おいて、図１１および図１２に示されたテーブルはファイルとしてディスクに記録される。また、上記のＶＳＳファイルの作成、削除方法を実行することにより、作成したＶＳＳファイルの番号が連続する必要がなく、ＶＳＳファイルを削除する際に、他のＶＳＳファイルの番号を詰めるためのＶＳＳファイル名の変更を行う必要がない。
【００８７】
次に、本発明の別の実施の形態について述べる。
【００８８】
図１８、図１９は本発明の別の実施の形態の動画像記録装置、動画像再生装置をそれぞれ示したものである。同図では、ビデオシーケンスの記録媒体に半導体メモリ１７０を用いている。半導体メモリを用いた例では、図１、図２のディスクを記録媒体とした装置で用いられていた変換部ａ２０、制御部１５、ピックアップ１８は削除される。図１８、図１９のＴＯＣ管理部１９および変換部ｂ２４は直接半導体メモリへアクセスするためのアドレス値を出力する。この実施の形態においても、先のディスクを記録媒体とした実施の形態と同様な記録、再生、編集処理を行うことにより、フレーム位置情報に半導体メモリの絶対アドレス値を用いない管理を行うことができる。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、圧縮されたビデオデータ、オーディオデータをディスクに記録する際、ＧＯＰの開始位置、フレーム内符号化フレームの終了位置、前方向予測符号化フレームの終了位置を管理しており、全てのＩフレーム、Ｐフレームの開始位置、終了位置を管理するよりも小さなメモリで高速再生、編集のためのフレーム位置情報を管理することができるという効果がある。
【００９０】
また、本発明により記録されたディスクおよび半導体メモリを動画像記録装置と同じ容量のメモリで高速再生、高速逆転再生できる効果があり、また、管理するフレーム位置情報の内容はビデオシーケンスの先頭からの相対的なデータ量でありディスクの物理セクタの値または半導体メモリの絶対アドレス値ではないため、記録された媒体から他の媒体へ、ビデオシーケンスとフレーム位置情報ファイルの転送を行い、転送先の媒体でフレーム位置情報ファイルを用いた高速再生を行うことができるという効果がある。
【００９１】
また、多重化データの先頭を含む部分的なデータの削除において、削除するブロック数をオフセット値として格納することにより、削除前のフレーム位置情報ファイルの項目から削除シーンに対応する部分を消去して間を詰めるだけでよく、項目の値を変更する必要がないという効果がある。
【００９２】
また、フレーム位置情報ファイルを扱うためのメモリや検出部を付加するだけで高速再生や編集を効率良く行うことができる。尚、本実施の形態では、ＭＰＥＧ方式で圧縮された符号化データを対象としたが、他の圧縮方式でもメモリや検出部を用いる圧縮方式にあわせて変更するだけで適用可能である。
【００９３】
また、フレーム位置情報に記録された位置を指し示すポインタ等の情報を用いることにより、任意のビデオシーンを任意の順番で再生することができるため、記録した符号化データを書き換えることなく編集を行うことができ、設定したポインタを消去することにより元の状態に戻すことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の動画像記録装置の構成を説明する図である。
【図２】本発明の動画像再生装置の構成を説明する図である。
【図３】フレーム位置情報ファイルの内容を説明する図である。
【図４】フレーム位置情報ファイルの内容を説明する図である。
【図５】ユーザープログラムの内容を説明する図である。
【図６】ユーザープログラムの各項目を管理するテーブルを示した図である。
【図７】フレーム位置情報ファイルの記録の処理の流れを示したフローチャート図である。
【図８】高速再生の処理の流れを示したフローチャート図である。
【図９】ユーザープログラムの作成の流れを示したフローチャート図である。
【図１０】ビデオシーケンスの一部を削除する処理の流れを示したフローチャート図である。
【図１１】ビデオシーケンスを管理するテーブルを示した図である。
【図１２】ビデオシーケンスを管理するテーブルを示した図である。
【図１３】ビデオシーケンスの削除例を示した図である。
【図１４】ＭＰＥＧ方式による圧縮の過程を説明する図である。
【図１５】本発明の高速再生の動作を説明する図である。
【図１６】本発明の実施の形態に用いるディスクを示した図である。
【図１７】ＴＯＣ領域の一部を示した図である。
【図１８】本発明の別の動画像記録装置の構成を説明する図である。
【図１９】本発明の別の動画像再生装置の構成を説明する図である。
【図２０】従来構成を説明する図である。
【符号の説明】
１０ ＥＣＣ
１１ 検出部ａ
１２ ビデオオーディオ多重化部
１３ オーディオエンコーダ
１４ ビデオエンコーダ
１５ 制御部
１６ メモリ
１７ ディスク
１８ ピックアップ
１９ ＴＯＣ管理部
２０ 変換部ａ
２１ オーディオデコーダ
２２ ビデオデコーダ
２３ 検出部ｂ
２４ 変換部ｂ
２５ ビデオオーディオ分離部
３１ フレーム位置格納領域
３２ 識別フラグ
３３ ＧＯＰ開始位置
３４ Ｉフレーム終了位置
３５ Ｐフレーム終了位置
４０ オフセット
１３０、１４０〜１４１ ＧＯＰ
１３１、１４４〜１４５ Ｐフレーム
１３２ Ｂフレーム
１４３ Ｉフレーム
１５１ ＴＯＣ
１５２ ファイルデータ領域
１７０ 半導体メモリ
２００ 次のシーケンスアドレス
２０１ 領域テーブルアドレス
２０２ 次の領域アドレス
２０３ 開始セクタ番号
２０４ 終了セクタ番号
２０５ 開始フレームアドレス
２０６ 次のフレームアドレス
２０７ キー開始セクタ
２０８ キー終了セクタ
２０９ Ｉ、Ｐフラグ
２１０ ビデオシーケンス１（領域１）
２１１ ビデオシーケンス１（領域２）
２１２〜２１９ 物理セクタ
Claims (2)
- 少なくともビデオ符号化データとオーディオ符号化データを含む多重化データの記録媒体への記録方法において、前記多重化データを記録したファイルの名称と、前記多重化データに含まれるフレーム内符号化されたビデオフレームの位置情報を記録したファイルの名称とを共通の識別名を含む名称とし、前記位置情報が少なくとも複数のフレームからなるＧＯＰの先頭位置情報を含むことを特徴とする動画像記録方法。
- 少なくともビデオ符号化データとオーディオ符号化データを含む多重化データの記録媒体への記録方法において、前記多重化データを記録したファイルの名称と、前記多重化データに含まれるフレーム内符号化されたビデオフレームの位置情報を記録したファイルの名称とを同一番号を含む名称とし、前記位置情報が少なくとも複数のフレームからなるＧＯＰの先頭位置情報を含むことを特徴とする動画像記録方法。
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| JP2002345216A JP4072044B2 (ja) | 2002-11-28 | 2002-11-28 | 動画像記録方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002345216A JP4072044B2 (ja) | 2002-11-28 | 2002-11-28 | 動画像記録方法 |
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Family Applications (1)
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-
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