JP4188673B2 - 記録再生装置、コンテンツ再生装置、ディスク装置、その制御方法及びプログラム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスクなどのディスク状の記録媒体に記録された動画などのデジタルコンテンツを再生する際のデータの読み出し制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、磁気ディスクの記憶容量の増大に伴い、磁気ディスクを記録媒体に使ったデジタル方式のビデオ・レコーダであるＰＶＲ（Personal Video Recorder）が普及してきている。ＰＶＲは、通常、録画方式としてＭＰＥＧ２（Moving Picture Experts Group 2）を用いる。動画データは時系列的に並べた静止画像（フレーム）の画面データの集合として把握することができる。
【０００３】
図８は、ＭＰＥＧ２のデータ構造を示す図である。
図８に示すように、ＭＰＥＧ２では、データがシーケンスヘッダ（ＳＨ）を付加したＧＯＰ（Group of Pictures：ＭＰＥＧ２で用いられている符号化単位）で管理されている（シーケンス層）。各ＧＯＰでは、Ｉフレーム、Ｐフレーム、Ｂフレームの３種類の画面データで記述しており、通常は１つのＩフレームと複数のＰフレーム及びＢフレームで構成される（ＧＯＰ層）。このうち、Ｉフレームは、１画面分のフレームをそのまま圧縮して記述した画面データであり、Ｐフレーム及びＢフレームは、他のフレームとの差分を記述した画面データである。したがって、Ｉフレームは、静止画像として独立しており、Ｉフレームの画面データのみを読み出して該当フレームの画面を再生することができる。これに対し、Ｐフレーム及びＢフレームは、他のフレームの画面データに依存するので、Ｐフレーム及びＢフレームの画面データのみを読み出して該当フレームの画面を再生することはできない。
【０００４】
動画データを再生する場合、通常再生においては、各フレームの画面データを時系列にしたがって順次再生していくが、早送り再生や早戻し再生などの特殊再生では、Ｉフレームのみを飛ばし読みして再生している（例えば、特許文献１参照）。例えば、３０倍速で早送り再生を行う場合、Ｉフレームを３０個に１個の割合で読み出して再生することとなる。
ＰＶＲでは、動画データは磁気ディスクのトラック方向（円周方向）に対して連続的に記録されるので、通常再生の場合にはデータをシーケンシャルに読み出すこととなる。これに対し、上記のようにデータを飛ばしながら読み出す特殊再生を行う場合には、読み出すべきデータが磁気ディスクの円周方向に散在することとなるため、磁気ディスクのデータ領域に対してランダムに読み書きを行うランダムアクセスに似た状態となる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１０３４２４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、磁気ディスクのトラック方向に連続的に記録されたデータを飛ばしながら読み出す場合、読み出すデータが磁気ディスクの円周方向に散在する。このため、データの読み出しを行うヘッドを所望のＬＢＡ（Logical Block Address：論理ブロックアドレス）に移動させる際のシーク時間（ヘッドを移動させて所望のトラック（シリンダ）に位置させるのに要する時間）及び磁気ディスクの回転待ち時間（磁気ディスクが回転して所望のＬＢＡがヘッドの位置に達するのに要する時間）が発生する。以下では、このシーク時間と回転待ち時間とを合わせて機械的待ち時間と呼ぶ。
ＰＶＲでは、隣のトラック（シリンダ）へ順次移動しながらデータの読み書きが行われるので、ヘッドの移動方向は１方向であり、かつシーク距離も短いため、再生時のシーク時間は微小であり問題とならないが、回転待ち時間は、データの転送速度に大きな影響を与える。すなわち、回転待ち時間の平均は、磁気ディスクの回転時間の１／２であり、例えば５４００ｒｐｍ（毎分回転数）のＨＤＤ（Hard Disk Drive）では約５．６ｍｓ（ミリ秒）になる。したがって、通常再生時に比べて著しくデータの転送速度が低下してしまい、画像が乱れる原因となり得る。
【０００７】
このような、回転待ち時間によるデータの転送速度の低下を防止する簡単な手段として、ＨＤＤの回転数（ｒｐｍ）を上げることが考えられる。磁気ディスクの回転速度を上げることで回転待ち時間を減少させ、性能を向上させることができる。
しかし、回転数の高いＨＤＤは、動作音が大きいため、ＰＶＲに用いるには不向きである。また、発熱、消費電力が大きく、かつ部品コストも高くなることも好ましくない。
【０００８】
また、コンピュータによるデータ処理に用いられる外部記憶装置としてのＨＤＤでは、回転待ち時間によるデータの転送速度の低下を防止する手段として、コマンド・キュー・リオーダリング（Command Queue Reordering）と呼ばれる手法がある。これは、複数のコマンドを集め、それらの実行順序を最適化することによって、コマンド実行までの待ち時間を減らし、ランダムなアクセスの性能を向上させるものである。
しかし、ＰＶＲが使用するＨＤＤでは、データ（フレーム）は時系列的に並ぶので、コマンドの実行順序を変えてしまうことは好ましくなく、コマンド・キュー・リオーダリングはＰＶＲには不向きである。
【０００９】
なお、同様の問題は、磁気ディスクを記録媒体に用いたＰＶＲの他、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）やＣＤ（Compact Disc）といった光ディスクなど、ディスク状の記録媒体に記録された動画等のデジタルコンテンツを再生する再生装置に共通する問題である。
そこで、本発明は、ディスク状の記録媒体に記録されたデータを読み出す際に、記録媒体の回転待ち時間を含む機械的待ち時間によるデータの転送速度の低下を軽減することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、所定のストリームデータを入力して符号化するエンコード部と、このエンコード部により符号化されたデータを磁気ディスクに書き込み、この磁気ディスクに書き込まれたデータを読み出すデータ格納部と、このデータ格納部にてこの磁気ディスクから読み出されたデータを復号するデコード部とを備えた記録再生装置として実現される。この記録再生装置において、データ格納部は、所定の場合に、データを復号するために読み出すべきデータに替えて、このデータの前または後に存在する他のデータを読み出すことを特徴とする。すなわち、磁気ヘッドを読み出すべきデータの位置へ移動させるのに要する時間よりも上述の他のデータの位置へ移動させるのに要する時間の方が短い場合である。かかる磁気ヘッドの移動時間は、磁気ヘッドが所定のデータの存在するトラックへシークするのに要するシーク時間と、磁気ヘッドがトラック上へ移動してから磁気ディスクが回転して所望のデータが磁気ヘッドの位置へ到達するまでの回転待ち時間とに基づいて求められる。
【００１１】
また本発明は、上記と同様のエンコード部、データ格納部及びデコード部を備えた他の記録再生装置としても実現される。この記録再生装置において、データ格納部は、コンテンツを早送り再生または早戻し再生する場合に、磁気ディスクの回転待ち時間を短縮するように、早送り再生または早戻し再生にて読み出すデータを前または後ろへずらすことを特徴とする。
ここで、読み出すデータをずらすとは、磁気ヘッドを早送り再生または早戻し再生において読み出すべきデータを読み出すために要する回転待ち時間よりも、このデータの前または後ろに存在する他のデータを読み出すために要する回転待ち時間の方が短い場合に、かかる他のデータを読み出すことである。
【００１２】
さらに本発明は、次のように構成された記録再生装置（ＰＶＲ）としても実現される。すなわち、この記録再生装置は、映像信号を入力してデジタルデータに変換し、符号化するエンコード部と、このエンコード部により符号化されたデータを磁気ディスクに書き込み、この磁気ディスクに書き込まれたデータを読み出すデータ格納部と、この磁気ディスクから読み出されたデータを復号し、映像信号として出力するデコード部と、これらエンコード部、データ格納部及びデコード部の動作を制御し、データ格納部から映像信号を再生するためのデータを読み出す際に、読み出すべきデータに替えて、かかるデータの前または後に存在する他のデータを読み出す制御部とを備えることを特徴とする。
【００１３】
また、上記の目的を達成する他の本発明は、ディスク状の記録媒体に記録されたデジタルコンテンツを読み出して再生する、次のように構成されたコンテンツ再生装置としても実現される。すなわち、このコンテンツ再生装置は、ヘッドの記録媒体に対する現在の位置を推定するヘッド位置推定手段と、次に読み出すべきデジタルコンテンツのデータブロック及びその前後に存在する他のデータブロックの位置を計算するデータ位置計算手段と、ヘッド位置推定手段にて推定された現在のヘッドの位置とデータ位置計算手段にて計算された各データブロックの位置とに基づき、このヘッドを移動するのに要する時間（この時間は、記録媒体の回転によってヘッドの位置に所望のデータブロックが到達するまでの回転待ち時間を含む）が最も短いデータブロックを次に読み出すデータブロックに決定する移動先決定手段とを備えることを特徴とする。このヘッド位置の推定には、データブロックを読み出すためのコマンドの実行時間を計測し、得られた計測結果を反映させることができる。
【００１４】
上記の目的を達成するさらに他の本発明は、磁気ディスクと、磁気ヘッドと、磁気ヘッドの移動を制御して磁気ディスクの所望の位置に対してデータの読み書きを行わせるための制御部とを備えた磁気ディスク装置としても実現される。この磁気ディスク装置において、制御部は、必要に応じて、論理ブロックアドレスで特定された読み出し対象のデータブロックに替えて、このデータブロックの前または後に存在する他のデータブロックを磁気ヘッドに読み出させることを特徴とする。すなわち、磁気ヘッドを読み出し対象のデータブロックの位置へ移動させるのに要する時間よりも上述の他のデータブロックの位置へ移動させるのに要する時間の方が短い場合である。より詳細には、制御部は、磁気ディスクに対する磁気ヘッドの位置を磁気ディスクのデータ記録領域における物理ブロックアドレスにて推定し、各データブロックの位置を示す物理ブロックアドレスと推定された磁気ヘッドの位置とに基づいて、磁気ヘッドを各データブロックへ移動させるのに要する時間を計算する。磁気ヘッドの位置の推定には、データブロックを読み出すためのコマンドの実行時間を計測し、得られた計測結果を反映させることができる。
【００１５】
さらに本発明は、ディスク状の記録媒体に記録されたデジタルコンテンツを読み出して再生する、次のようなコンテンツ再生装置の制御方法としても実現される。すなわち、デジタルコンテンツを読み出すヘッドの記録媒体に対する現在の位置を推定するステップと、次に読み出すべきデジタルコンテンツのデータブロック及びその前後に存在する他のデータブロックの位置を計算するステップと、推定された現在のヘッドの位置と各データブロックの位置とに基づき、ヘッドを移動するのに要する時間を計算するステップと、計算されたヘッドを移動するのに要する時間（この時間は、記録媒体の回転によってヘッドの位置に所望のデータブロックが到達するまでの回転待ち時間を含む）が最も短いデータブロックを読み出すステップとを含むことを特徴とする。
また本発明は、デジタルコンテンツを早送り再生または早戻し再生する場合に、磁気ディスクの回転待ち時間を最小にするように、早送り再生または早戻し再生にて読み出すべきデータの前または後ろのデータを読み出すステップと、読み出されたデータを復号してデジタルコンテンツを再生するステップとを含むコンテンツ再生装置の制御方法としても実現される。
さらに本発明は、コンピュータを制御して、上述したコンテンツ再生装置の制御方法を実現するプログラムとしても実現することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて、この発明を詳細に説明する。本実施の形態では、記録媒体として磁気ディスクを用いて動画データの記録再生を行うＰＶＲ（Personal Video Recorder）を例にして説明する。また、本実施の形態において、動画データの符号化にはＭＰＥＧ２を用いるものとする。
図１は、本実施の形態による記録再生装置（ＰＶＲ）１００の主要部の構成を示すブロック図である。
記録再生装置１００は、動画の映像信号を入力して符号化し動画データを生成するエンコード部１０と、エンコード部１０にて生成された動画データを格納するデータ格納部２０と、データ格納部２０に格納されている動画データを読み出して復号し出力するデコード部３０と、これら各部の動作を制御する制御部４０とを備える。
【００１７】
図１に示すように、エンコード部１０は、映像信号を入力する入力部１１と、入力された映像信号（入力信号）をアナログ信号からデジタル信号へ変換するＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部１２と、デジタル変換された入力信号をＭＰＥＧ２方式で符号化（エンコード）するＭＰＥＧ２エンコーダ１３と、符号化された動画データに付加するシーケンスヘッダ（ＧＯＰヘッダ）を生成するヘッダジェネレータ１４とを備える。
入力部１１は、アンテナ及びチューナを介してテレビジョン放送を受信したり、ビデオ入力端子を介してビデオ信号を入力したりすることにより、録画対象の映像信号を入力する。入力された映像信号は、Ａ／Ｄ変換部１２にてデジタル信号に変換され、ＭＰＥＧ２エンコーダ１３にて符号化される。これに並行してヘッダジェネレータ１４によりシーケンスヘッダが生成され、符号化された動画データと生成されたシーケンスヘッダとが結合されてデータ格納部２０へ送られる（以下、特に区別しない限り、このシーケンスヘッダ付きの動画データを単に動画データと称す）。
【００１８】
データ格納部２０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）であり、記録媒体である磁気ディスク２１と、磁気ディスク２１に対してデータの読み書きを行う読み書き機構２２とを備える。
図２は、データ格納部２０の構成を概略的に示す図である。
磁気ディスク２１は、円盤状の表面にデータ記録領域２１１が設けられ、このデータ記録領域２１１に対して磁気的に情報が記録される。データ記録領域は、同心円状のトラック２１２を構成し、このトラック２１２に対してデータの読み書きが行われる。なお、通常ＨＤＤは複数枚の磁気ディスク２１を、円盤の中心軸を一致させて有しており、各磁気ディスク２１における同一トラック２１２をまとめてシリンダと呼ぶ。以下、トラック２１２の概念は、単一の磁気ディスク２１における単一トラック２１２のみでなく、シリンダをも含むものとする。
読み書き機構２２は、磁気ディスク２１のトラック２１２に対して磁気的にデータの読み書きを行う磁気ヘッド２２１、磁気ヘッド２２１を支持するアクチュエータ２２２、アクチュエータ２２２を回動制御して磁気ディスク２１の所望のトラックに移動するためのボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ：Voice Coil Motor）２２３とを備える。また、図示しないが、磁気ディスク２１を回転駆動するスピンドルモータ、磁気ヘッド２２１にてデータの書き込み、読み出しを実行するリード・ライト・チャネル、各部の動作を制御するマイクロコンピュータなどを備える。
エンコード部１０からデータ格納部２０へ送られた動画データは、読み書き機構２２により磁気情報として磁気ディスク２１に記録される。そして、デコード部３０からの要求に基づき、所定の動画データが読み書き機構２２により磁気ディスク２１から読み出され、デコード部３０へ返送される。
【００１９】
デコード部３０は、データ格納部２０から送られた動画データからシーケンスヘッダを取り除くヘッダ除去部３１と、シーケンスヘッダを除去された動画データを復号（デコード）して映像信号を再生するＭＰＥＧ２デコーダ３２と、再生された映像信号をデジタル信号からアナログ信号へ変換するＤ／Ａ（デジタル／アナログ）変換部３３とを備える。
読み書き機構２２により磁気ディスク２１から読み出された動画データは、ヘッダ除去部３１にてシーケンスヘッダが除去され、ＭＰＥＧ２デコーダ３２にて復号され、Ｄ／Ａ変換部３３にてアナログ映像信号に変換されて出力される。そして、テレビ受像器などに動画像として表示される。
【００２０】
制御部４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４１と、ＣＰＵ４１の動作を制御するプログラムやＣＰＵ４１の処理に用いられるパラメータ等を格納するＲＯＭ（Read Only Memory）４２及びＲＡＭ（Random Access Memory）４３とを備える。そして、動画データの符号化、書き込み、読み出し、復号、シーケンスヘッダの生成、除去など、上述した各部の動作を制御する。
【００２１】
今日、ＨＤＤへのアクセスは、ＬＢＡを指定して行うのが一般的である。一方、磁気ディスク２１のデータ記録領域２１１における実際のデータの位置は、シリンダ番号、サーボ・セクタ番号、ヘッド番号の３つ組で特定されるＰＢＡ（Physical Block Address：物理ブロックアドレス）にて管理されている。通常は、ＬＢＡを指定してなされたアクセス要求に対し、ＨＤＤのマイクロコンピュータがＬＢＡをＰＢＡに変換して読み書き機構２２を制御することにより、データの読み書きを実行している。
本実施の形態では、動画データの特殊再生時に、ＬＢＡにて特定されたＩフレームのデータを単純に読み出すのではなく、当該Ｉフレーム及びその前後のＩフレームに該当するデータのＰＢＡを考慮し、磁気ディスク２１の回転待ち時間が最も短縮されるようにＩフレームのデータ読み出しを行う（すなわち、読み出し対象のＩフレームをずらす）。
なお、上記のようにＰＢＡはシリンダ番号、サーボ・セクタ番号、ヘッド番号の３つ組で特定されるが、ヘッド番号は、複数の磁気ディスク２１及び各磁気ディスク２１の２面にそれぞれ形成されるデータ記録領域２１１を、対応する磁気ヘッド２２１の番号で特定するためのものである。したがって、以下の説明では簡単のため、シリンダ番号とサーボ・セクタ番号のみを扱うものとする。
【００２２】
図３は、本実施の形態の記録再生装置１００による動画データの特殊再生時における動作制御の機能ブロックを示す図である。
図３を参照すると、本実施の形態は、特殊再生時の制御機能として、磁気ディスク２１から次に読み出すべきＩフレームのデータのＬＢＡを計算するＬＢＡ計算部３１０と、磁気ディスク２１のデータ記録領域２１１に対する磁気ヘッド２２１の現在の位置を推定するヘッド位置推定部３２０と、磁気ヘッド２２１を推定された現在の位置から次に読み出すべきＩフレームのデータ位置へ移動するのに要する時間を計算して磁気ヘッド２２１の移動先を決定する移動先決定部３３０とを備える。
これらの各機能は、制御部４０のプログラム制御されたＣＰＵ４１にて実現される。ＣＰＵ４１を制御するプログラムは、例えばＲＯＭ４２に格納される。また、これらの機能を、記録再生装置１００の制御手段である制御部４０にて実現するのではなく、上述したデータ格納部２０のマイクロコンピュータの機能として実現しても良い。
【００２３】
ＬＢＡ計算部３１０は、特殊再生において次に読み出すべきＩフレームのデータのＬＢＡを計算する。ＬＢＡの計算は、どのような特殊再生を行うかによって異なる。すなわち、動画データのうち各Ｉフレームの位置（ＬＢＡ）は、録画時や初期的に動画データ全体を操作しておくことにより、またシーケンスヘッダの直後には必ずＩフレームがあるといった動画データの規則などから得ることができる。しかし、早送り再生や早戻し再生、何倍速で早送りするか、といった特殊再生の種類に応じて読み出すべきＩフレームが変わることとなる。例えば、３０倍速で早送り再生するならば、Ｉフレームを３０個に１個の割合で飛ばしながら読み出すことになり、６０倍速で読み出すならば、Ｉフレームを６０個に１個の割合で読み出すこととなる。したがって、ＧＯＰや個々のフレームのデータサイズと特殊再生の種類とに基づいて、次に読み出すべきＩフレームのデータのＬＢＡが算出されることとなる。
また、ＬＢＡ計算部３１０は、上述した特殊再生において次に読み出すべきＩフレームと共に、その前後に存在するＩフレームのデータのＬＢＡも計算する。以下、この特殊再生において次に読み出すべきＩフレーム及びその前後のＩフレーム（ＬＢＡを計算された複数個のＩフレーム）を移動先候補Ｉフレームと称す。
【００２４】
ヘッド位置推定部３２０は、磁気ディスク２１のデータ記録領域２１１に対する磁気ヘッド２２１の現在の位置を推定する。磁気ヘッド２２１の位置は、ＰＢＡにて特定される。磁気ディスク２１からのデータ読み出しが完了する時間と、読み出された動画データのデコード部３０へ転送が終了する間での時間には誤差があるので、以下のようにして磁気ヘッド２２１の推定が行われる。
（１）まず、直前に実行したコマンドで読んだ最後のデータのＬＢＡに対応するＰＢＡを求める。
（２）次に、特殊再生の種類（例えば早送りの速度）から決定される所定の定数を、（１）で求めたＰＢＡのサーボ・セクタ番号に対して加算する。この定数は、例えば、Ｉフレームを１つ呼び出すごとに（すなわち図５に示した動作を繰り返すごとに）、コマンド発行から読み出し終了までの時間を計測し、その時間のばらつきが小さくなるように増減させるといった制御により決定することができる。もし、サーボ・セクタ番号にこの常数を加算した値が１トラック当たりのサーボ・セクタ数を超えている場合、磁気ディスク２１が１回転以上していることを意味するので、当該１トラック当たりのセクタ数で除算した剰余を新たなサーボ・セクタ番号として用いる。
【００２５】
なお、（１）におけるＰＢＡの取得は、予め用意されたＰＢＡとＬＢＡの変換表や、ＬＢＡからＰＢＡを求める計算式を用いて行う。この変換表や計算式は、記録再生装置１００の生産時等に制御部４０のＲＯＭ４２に保存しても良いし、データ格納部２０の磁気ディスク２１に記録しておき、記録再生装置１００の起動時や必要時に読み出すようにしても良い。
以上のようにして求まった、磁気ヘッド２２１の現在位置を
ＰＢＡ１＝（cylinder１、ss１）
とする。なお、cylinder１はシリンダ番号、ss１はサーボ・セクタ番号である。
【００２６】
移動先決定部３３０は、ヘッド位置推定部３２０にて推定された磁気ヘッド２２１の現在位置からＬＢＡ計算部３１０によりＬＢＡを算出された移動先候補Ｉフレームのデータ位置へ磁気ヘッド２２１を移動させるために要する時間を計算し、計算結果に基づいて磁気ヘッド２２１の移動先を決定する。
図４は、移動先決定部３３０にて決定される磁気ヘッド２２１の移動先について説明する図である。
図４において、Ｉフレーム４０１〜４０５は、移動先候補Ｉフレームである。このうち、Ｉフレーム４０３が特殊再生の種類に応じて定まる次に読み出すべきＩフレームであり、その前後２個ずつのＩフレーム（４０１、４０２、４０４、４０５）についてＬＢＡが算出されている。また、磁気ヘッド２２１はＰＢＡ１に位置している。
【００２７】
図４を参照すると、移動先候補Ｉフレーム４０１〜４０５は、磁気ディスク２１のデータ記録領域２１１において、円周方向に散在している。したがって、図４の場合、特殊再生において次に読み出すべき移動先候補Ｉフレーム４０３よりも、例えばその１つ前の移動先候補Ｉフレーム４０２を読み出す方が早い。
また、動画データの場合、所定のフレームの画面データを他のフレームの画面データとの差分で表現することによりデータ圧縮を行うことから分かるように、所望のフレームの代わりにその前後の近い位置のフレームを再生しても画像の意味が大きく変わらないことが多い。
そこで、移動先候補Ｉフレーム４０１〜４０５のうちで磁気ヘッド２２１を最も早く移動できるＩフレームを読み出し対象とする。
【００２８】
これを実現するため、移動先決定部３３０は、図４に示した移動先候補Ｉフレーム４０１〜４０５の各々に対して、磁気ヘッド２２１がＰＢＡ１から移動する場合に要する時間（シーク時間＋回転待ち時間：以下、単に移動時間と称す）を計算する。そして、算出された移動時間の最も小さい移動先候補Ｉフレームのデータ位置を、磁気ヘッド２２１の移動先に決定する。各移動先候補Ｉフレーム４０１〜４０５への移動時間は、以下のようにして計算される。
（１）まず、ＬＢＡ計算部３１０にて計算された移動先候補Ｉフレーム４０１〜４０５のＬＢＡからＰＢＡを求める。これを、
ＰＢＡ２＝（cylinder２、ss２）
とする。なお、cylinder２はシリンダ番号、ss２はサーボ・セクタ番号である。ＰＢＡ２の取得には、磁気ヘッド２２１の位置を推定するのに用いた変換表または計算式を用いることができる。
（２）次に、各移動先候補Ｉフレーム４０１〜４０５に対し、個別に次の式を用いてＰＢＡ１からＰＢＡ２まで移動するための移動時間を計算する。

上式で、ｆ(ｔ)はシークプロファイル関数であり、磁気ヘッドが２２１シリンダをｔ個移動するのに必要な時間を与える関数である。また、delta_tは１セクタ分のデータを読むのに要する時間、rotation_timeは磁気ディスクが１回転するのに要する時間、number_of_sectorはトラック２１２上のセクタの数であり、rotation_latencyは、磁気ディスクが回転して磁気ヘッドの位置がss１から目的のデータ（移動先候補Ｉフレームのデータ）の位置ss２になるまでに要する時間（回転待ち時間）である。
【００２９】
以上のようにして磁気ヘッド２２１の移動先が決定された後、制御部４０は、通常の制御動作として、決定された移動先に磁気ヘッド２２１を移動してデータブロックを読み出すためのリードコマンド（読み出し命令）を発行する。これにより、特殊再生の種類により定まる読み出し対象のＩフレームを単純に読み出すよりも、回転待ち時間を最大限に短縮させてＩフレームの読み出しを行うことが可能となる。
なお、制御部４０は、決定された移動先のＩフレームのデータが読み出された際、当該読み出されたデータの最後の位置（ＰＢＡ）をＲＡＭ４３等に保存しておく。保存されたデータの最後の位置は、次のリードコマンド発行の際に磁気ヘッド２２１の現在位置を推定するために利用される。
【００３０】
図５は、以上のように構成された本実施の形態の記録再生装置１００における、特殊再生時の制御動作の流れを説明するフローチャートである。
図５に示すように、まず、ＬＢＡ計算部３１０により移動先候補ＩフレームのＬＢＡが計算される（ステップ５０１）。そして、ヘッド位置推定部３２０により、磁気ヘッド２２１の現在位置が推定される（ステップ５０２）。
次に、移動先決定部３３０により、各移動先候補Ｉフレームに対する移動時間が計算され（ステップ５０３）、移動時間の最も短い移動先候補Ｉフレームが移動先、すなわち読み出し対象のＩフレームとして決定される（ステップ５０４）。
次に、制御部４０のコマンド発行機能により、ステップ５０４で決定された移動先のＩフレームのデータを対象とする読み出し命令が発効され、当該データが読み出される（ステップ５０５）。そして、データ格納部２０から制御部４０へ読み出し終了の通知（データ格納部（ＨＤＤ）２０のインターフェイスがＡＴＡ（AT Attachment）の場合、ＤＲＤＹビット）が行われると、当該データの最後の位置（ＰＢＡ）がＲＡＭ４３に保存される（ステップ５０６）。読み出されたＩフレームのデータは、デコード部３０にて復号され、テレビ受像器などに表示される。
図５に示した動作は、特殊再生時における１つのＩフレームのデータを読み出すための制御であり、当該特殊再生が実行されている間、この動作が繰り返されることとなる。
【００３１】
次に、具体的な数値を示して、本実施の形態による特殊再生時の制御例を説明する。
図６は、記録再生装置１００において６０倍速の早送り再生を行った場合の磁気ディスク２１へのアクセスパターンの例を示す図である。
図６に示す例では、６０倍速で早送り再生を行う場合、４６乃至４８ブロック（論理ブロック）ごとに２ブロックを読み出すこととしている（１ブロックは１２８ＫＢｙｔｅ）。また、この時のデータ転送速度を２ＭＢｙｔｅ／秒とし、磁気ディスク２１の回転数を５４００ｒｐｍとする（１周当たり１１．１ｍｓ）。
【００３２】
図７は、上記の場合にリードコマンドを発行してからＤＲＤＹビットが立つまで（読み出し終了まで）の時間の分布を表す図である。
図７を参照すると、時間が４ｍｓのところで出現頻度が極端に高くなっているが、これは図６に示したように、２ブロックごとにデータを読み出す際における２番目のブロックの読み出しに要する時間である。そこで、これを除外すると、５ｍｓ乃至１５ｍｓの出現頻度には大きな差はない。データの読み出しに要する時間を４ｍｓとして残りを回転待ち時間とすると、その時間は０〜１１ｍｓとなるので、上述した磁気ディスク２１の回転数と整合する。
【００３３】
本実施の形態を適用して回転待ち時間を短縮することを考える。
Ｉフレームを含むデータの先頭は、磁気ディスク２１のデータ記録領域２１１において、円周方向に散在しているものとする。移動先候補Ｉフレームを、図６に示した４６乃至４８ブロック先のデータブロックに含まれるＩフレーム及びその前後Ｎ個ずつのＩフレームとする。すなわち、読み出し対象のＩフレームを前後Ｎ個までずらすことが出きるものとする。すると、回転待ち時間の平均は、１／（２Ｎ＋１）に短縮される。
したがって、１回の転送におけるデータ転送量を１２８ＫＢ（KByte）とすると、本実施の形態を適用しない場合、データの転送速度は、
１２８ＫＢ／（４ｍｓ＋５．６ｍｓ）＝１３．４ＭＢ／秒
一方、Ｎ＝１として本実施の形態を適用すると、
１２８ＫＢ／（４ｍｓ＋（５．６／（２Ｎ＋１）ｍｓ）＝２１．９ＭＢ／秒
Ｎ＝２として本実施の形態を適用すると、
１２８ＫＢ／（４ｍｓ＋（５．６／（２Ｎ＋１）ｍｓ）＝２５．０ＭＢ／秒
である。すなわち、Ｎ＝１の場合で６２％、Ｎ＝２の場合で８７％の性能向上を見込むことができる。
【００３４】
また、１回の転送におけるデータ転送量を２５６ＫＢとして同様の計算を行うと、本実施の形態を適用しない場合で、
２５６ＫＢ／（８ｍｓ＋５．６ｍｓ）＝１８．９ＭＢ／秒
Ｎ＝１の場合で、
２５６ＫＢ／（８ｍｓ＋（５．６／（２Ｎ＋１）ｍｓ）＝２６．０ＭＢ／秒
Ｎ＝２の場合で、
２５６ＫＢ／（８ｍｓ＋（５．６／（２Ｎ＋１）ｍｓ）＝２８．１ＭＢ／秒
である。すなわち、Ｎ＝１の場合で３８％、Ｎ＝２の場合で４９％の性能向上を見込むことができる。
【００３５】
なお、上記の例のように、Ｎの値を大きくするほど性能の向上は見込めるが、性能が向上する度合いは次第に小さくなる。また、Ｎの値を大きくすると移動先候補ＩフレームのＬＢＡの計算及び移動時間の計算が増加し、ＣＰＵ４１の負担が増えるので、これらを勘案して適当な値を定めることが好ましい。
【００３６】
以上のようにして、本実施の形態によれば、磁気ディスクに記録された動画データの再生制御において、早送りや早戻しといった特殊再生を行う場合に、回転待ち時間を含む機械的待ち時間によるデータの転送速度の低下を軽減することができる。
なお、上述した実施の形態では、磁気ディスクを記録媒体として動画データの記録再生を行うＰＶＲを例にして説明したが、光学的に動画データを記録したＤＶＤやＣＤなど、各種のディスク状記録媒体からデータを読み出して再生する再生装置においても、同様のデータ読み出し制御を行うことが可能である。
また、上記の実施の形態では、動画データをＭＰＥＧ２方式で記録した場合を例にして説明したが、他の動画記録方式においても、早送りや早戻しといった特殊再生で、フレーム（コマ）を飛ばしながら再生する場合には、同様の制御を行うことが有効であるのは言うまでもない。
さらに、動画データに限らず、音声データその他のストリームデータ（シーケンシャルにアクセスされるデータ）であって、フレーム等のデータブロックで管理されているデータに関して、このデータブロックをいくつかずつ飛ばしながらアクセスする場合にも、本実施の形態をそのまま適用することが可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ディスク状の記録媒体に記録されたデータを読み出す際に、記録媒体の回転待ち時間を含む機械的待ち時間によるデータの転送速度の低下を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施の形態による記録再生装置（ＰＶＲ）の主要部の構成を示すブロック図である。
【図２】 本実施の形態におけるデータ格納部の構成を概略的に示す図である。
【図３】 本実施の形態の記録再生装置による動画データの特殊再生時における動作制御の機能ブロックを示す図である。
【図４】 本実施の形態における移動先決定部にて決定される磁気ヘッドの移動先について説明する図である。
【図５】 本実施の形態の記録再生装置における、特殊再生時の制御動作の流れを説明するフローチャートである。
【図６】 記録再生装置において６０倍速の早送り再生を行った場合の磁気ディスクへのアクセスパターンの例を示す図である。
【図７】 図６の場合にリードコマンドを発行してから読み出し終了までの時間の分布を表す図である。
【図８】 ＭＰＥＧ２におけるデータ構造を示す図である。
【符号の説明】
１０…エンコード部、１１…入力部、１２…Ａ／Ｄ変換部、１３…ＭＰＥＧ２エンコーダ、１４…ヘッダジェネレータ、２０…データ格納部、２１…磁気ディスク、２２…読み書き機構、３０…デコード部、３１…ヘッダ除去部、３２…ＭＰＥＧ２デコーダ、３３…Ｄ／Ａ変換部、４０…制御部、４１…ＣＰＵ、４２…ＲＯＭ、４３…ＲＡＭ、１００…記録再生装置、２１１…データ記録領域、２１２…トラック、２２１…磁気ヘッド

Claims (17)

1. 所定のストリームデータを入力して符号化するエンコード部と、
   前記エンコード部により符号化されデータブロック単位で管理されたデータをディスク状の記録媒体に書き込み、この記録媒体に書き込まれた前記データを読み出す読み書き機構を備えたデータ格納部と、
   前記データ格納部にて前記記録媒体から読み出された前記データを復号するデコード部と、
   前記エンコード部と前記データ格納部と前記デコード部とを制御する制御部とを備え、
   前記データ格納部は、データを飛ばしながら読み出す際に、前記記録媒体からデータを読み出すヘッドを移動させるのに要する時間が、読み出すべきデータに移動させるのに要する時間よりも前記読み出すべきデータの論理ブロックアドレスが前または後ろＮ個以内の他のデータへ移動させるのに要する時間の方が短ければ、前記読み出すべきデータに代えて、前記他のデータを読み出す記録再生装置。
2. 前記データ格納部は、前記ヘッドが所定のデータの存在するトラックへシークするのに要する時間と、前記ヘッドが前記トラック上へ移動してから前記記録媒体が回転して前記データが前記ヘッドの位置へ到達するまでの回転待ち時間とを加算して、前記ヘッドを前記データの位置へ移動させるのに要する時間を求める請求項１に記載の記録再生装置。
3. コンテンツを入力して符号化するエンコード部と、
   前記エンコード部により符号化された前記コンテンツのデータをディスク状の記録媒体に書き込み、この記録媒体に書き込まれた前記データを読み出す読み書き機構を備えたデータ格納部と、
   前記データ格納部にて前記記録媒体から読み出された前記データを復号し前記コンテンツを再生するデコード部と、
   前記エンコード部と前記データ格納部と前記デコード部とを制御する制御部とを備え、
   前記データ制御部は、前記コンテンツを早送り再生または早戻し再生する場合に、読み出すべきデータを読み出すために要する回転待ち時間よりも前記データの論理ブロックアドレスが前または後ろＮ個以内のコンテンツを含む他のデータを読み出すために要する回転待ち時間の方が短い場合に、前記読み出すべきデータに代えて、前記他のデータを読み出す記録再生装置。
4. ディスク状の記録媒体に記録されたデジタルコンテンツを読み出して再生するコンテンツ再生装置において、
   前記デジタルコンテンツを読み出すヘッドの前記記録媒体に対する現在の位置を推定するヘッド位置推定手段と、
   デジタルコンテンツのデータブロックを飛ばしながら読み出す際に、次に読み出すべき前記デジタルコンテンツのデータブロック及びそのデータブロックの前記コンテンツの論理ブロックアドレスが前後Ｎ個以内の他のデータブロックの位置を計算するデータ位置計算手段と、
   前記ヘッド位置推定手段にて推定された現在の前記ヘッドの位置と前記データ位置計算手段にて計算された前記各データブロックの位置とに基づき、前記ヘッドを移動するのに要する時間が最も短いデータブロックを前記次に読み出すべきデータブロックに代えて次に読み出すデータブロックに決定する移動先決定手段と
   を備えるコンテンツ再生装置。
5. 前記移動先決定手段は、前記ヘッドが所定のデータの存在するトラック上へ移動してから前記記録媒体が回転して前記データが前記ヘッドの位置へ到達するまでの回転待ち時間に基づいて、前記ヘッドを前記データブロックの位置へ移動させるのに要する時間を求める請求項４に記載のコンテンツ再生装置。
6. 前記ヘッド位置推定手段は、前記データブロックを読み出すためのコマンドの実行時間を計測し、計測結果を前記ヘッドの位置の推定に反映させる請求項４に記載のコンテンツ再生装置。
7. データを記録するディスク状の記録媒体と、
   前記記録媒体に対してデータの読み書きを行うヘッドと、
   前記ヘッドの移動を制御して前記記録媒体の所望の位置に対してデータの読み書きを行わせる制御部とを備え、
   前記制御部は、データブロックを飛ばしながら読み出す際に、論理ブロックアドレスで特定された読み出し対象のデータブロックに代えて、このデータブロックの論理ブロックアドレスが前または後ろＮ個以内のデータを含むデータブロックであって、前記記録媒体から前記データを読み出すヘッドを前記読み出すべきデータの位置へ移動させるのに要する時間よりも要する時間が短い他のデータブロックを前記ヘッドに読み出させるディスク装置。
8. 前記制御部は、前記記録媒体に対する前記ヘッドの位置を前記記録媒体のデータ記録領域における物理ブロックアドレスにて推定し、前記各データブロックの位置を示す物理ブロックアドレスと推定された前記ヘッドの位置とに基づいて、前記ヘッドを各データブロックへ移動させるのに要する時間を計算する請求項７に記載のディスク装置。
9. 前記制御部は、前記データブロックを読み出すためのコマンドの実行時間を計測し、計測結果を前記ヘッドの位置の推定に反映させる請求項８に記載のディスク装置。
10. 前記制御部は、前記ヘッドが所定のデータブロックの存在するトラック上へ移動してから前記記録媒体が回転して前記データブロックが前記ヘッドの位置へ到達するまでの回転待ち時間に基づいて、前記ヘッドを前記データブロックへ移動させるのに要する時間を求める請求項７に記載のディスク装置。
11. 前記記録媒体に記録されるデータは、動画を含むデジタルコンテンツである請求項７に記載のディスク装置。
12. ディスク状の記録媒体に記録されたデジタルコンテンツを読み出して再生するコンテンツ再生装置の制御方法であって、
    前記デジタルコンテンツを読み出すヘッドの前記記録媒体に対する現在の位置を推定するステップと、
    デジタルコンテンツのデータブロックを飛ばしながら読み出す際に、次に読み出すべき前記デジタルコンテンツのデータブロック及びそのデータブロックのコンテンツと論理ブロックアドレスが前後Ｎ個以内のコンテンツを含む他のデータブロックの位置を計算するステップと、
    推定された現在の前記ヘッドの位置と前記各データブロックの位置とに基づき、前記ヘッドを移動するのに要する時間を計算するステップと、
    計算された前記ヘッドを移動するのに要する時間が最も短いデータブロックを前記次に読み出すべきデータブロックに代えて読み出すステップと
    を含むコンテンツ再生装置の制御方法。
13. 前記ヘッドの位置を推定するステップでは、前記デジタルコンテンツを読み出すためのコマンドの実行時間を計測し、計測結果を前記ヘッドの位置の推定に反映させる請求項１２に記載のコンテンツ再生装置の制御方法。
14. ディスク状の記録媒体にデータブロック単位で記録されたデジタルコンテンツを読み出して再生するコンテンツ再生装置の制御方法であって、
    前記デジタルコンテンツを早送り再生または早戻し再生する場合に、前記記録媒体の回転待ち時間を最小にするように、前記早送り再生または前記早戻し再生にて読み出すべきデータに代えて前記読み出すべきデータの論理ブロックアドレスが前または後ろＮ個以内の何れかのデータを読み出すステップと、
    読み出されたデータを復号して前記デジタルコンテンツを再生するステップとを含むコンテンツ再生装置の制御方法。
15. コンピュータを制御して、ディスク状の記録媒体に記録されたデジタルコンテンツを読み出して再生するための制御を行うプログラムであって、
    前記デジタルコンテンツを読み出すヘッドの前記記録媒体に対する現在の位置を推定する処理と、
    デジタルコンテンツのデータブロックを飛ばしながら読み出す際に、次に読み出すべき前記デジタルコンテンツのデータブロック及びそのデータブロックの論理ブロックアドレスが前後Ｎ個以内のコンテンツを含む他のデータブロックの位置を計算する処理と、
    推定された現在の前記ヘッドの位置と前記各データブロックの位置とに基づき、前記ヘッドを移動するのに要する時間を計算する処理と、
    計算された前記ヘッドを移動するのに要する時間が最も短いデータブロックを前記次に読み出すべきデータブロックに代えて読み出す処理と
    を前記コンピュータに実行させるプログラム。
16. コンピュータを制御して、ディスク状の記録媒体にデータブロック単位で記録されたデジタルコンテンツを読み出して再生するための制御を行うプログラムであって、
    前記デジタルコンテンツを早送り再生または早戻し再生する場合に、前記記録媒体の回転待ち時間を最小にするように、前記早送り再生または前記早戻し再生にて読み出すべきデータに代えて前記読み出すべきデータの前または後ろＮ個以内の何れかのデータを読み出す処理と、
    読み出されたデータを復号して前記デジタルコンテンツを再生する処理と
    を前記コンピュータに実行させるプログラム。
17. 映像信号を入力してデジタルデータに変換し、符号化するエンコード部と、
    前記エンコード部により符号化されたデータをデータブロック単位でディスク状の記録媒体に書き込み、前記記録媒体に書き込まれた前記データを読み出す読み書き機構を備えたデータ格納部と、
    前記データ格納部にて前記記録媒体から読み出された前記データを復号し、映像信号として出力するデコード部と、
    前記エンコード部、前記データ格納部及び前記デコード部の動作を制御し、前記記録媒体から前記映像信号を再生するためのデータを飛ばしながら読み出す際に、読み出すべきデータに代えて、前記読み出すべきデータの前または後ろＮ個以内に存在し前記記録媒体から前記データを読み出すヘッドを前記読み出すべきデータの位置へ移動させるのに要する時間よりも移動させるのに要する時間が短い他のデータを読み出させる制御部と
    を備える記録再生装置。

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