JP4388970B2 - 再生システム - Google Patents
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Description
ここでアミューズメントの用途とは、登場人物の台詞を示すグラフィクスに、独特の動きを与えて、視聴者の注意をひいたり、色彩を派手に変化させることで、視聴者の意表を突くというものである。かかるグラフィクス表示の実現は、バラエティ色が濃い映像コンテンツの制作現場からの要望が特に強い。
前記再生システムにおける再生装置は、ビデオストリーム、グラフィクスストリームが多重化されたデジタルストリームの再生を行い、ビデオストリームをデコードして動画像を得るビデオデコーダと、グラフィクスストリームをデコードして非圧縮グラフィクスを得るグラフィクスデコーダと、デコードにより得られた非圧縮グラフィクスを描画するためのプレーンメモリと、ルックアップテーブル部とを備え、前記グラフィクスデコーダは、デコードにより得られた非圧縮グラフィクスを格納するオブジェクトバッファを備え、記録媒体から新たな制御データが読み込まれれば、その制御データに基づき、前もって送り込まれたグラフィクスを表示する制御を実行し、前記表示制御は、オブジェクトバッファに格納された非圧縮グラフィクスをプレーンメモリに転送すると共に、記録媒体から読み込まれたパレットデータをルックアップテーブル部に設定して、前記制御データに記述されたパレットデータを示す参照値に基づく色変換をルックアップテーブル部に命じることでなされることを特徴としている。
以降、本発明に係る記録媒体の実施形態について説明する。先ず始めに、本発明に係る記録媒体の実施行為のうち、使用行為についての形態を説明する。図1は、本発明に係る記録媒体の、使用行為についての形態を示す図である。図1において、本発明に係る記録媒体は、BD-ROM100である。このBD-ROM100は、再生装置200、テレビ300、リモコン400により形成されるホームシアターシステムに、映画作品を供給するという用途に供される。
続いて本発明に係る記録媒体の実施行為のうち、生産行為についての形態について説明する。本発明に係る記録媒体は、BD-ROMの応用層に対する改良により実施することができる。図2は、BD-ROMの構成を示す図である。
本図の第4段目にBD-ROMを示し、第3段目にBD-ROM上のトラックを示す。本図のトラックは、BD-ROMの内周から外周にかけて螺旋状に形成されているトラックを、横方向に引き伸ばして描画している。このトラックは、リードイン領域と、ボリューム領域と、リードアウト領域とからなる。本図のボリューム領域は、物理層、ファイルシステム層、応用層というレイヤモデルをもつ。ディレクトリ構造を用いてBD-ROMの応用層フォーマット(アプリケーションフォーマット)を表現すると、図中の第1段目のようになる。本図に示すようにBD-ROMには、ROOTディレクトリの下にBDMVディレクトリがあり、BDMVディレクトリの配下には、AVClipを格納したファイル(XXX.M2TS)、AVClipの管理情報を格納したファイル(XXX.CLPI),AVClipにおける論理的な再生経路(PL)を定義したファイル(YYY.MPLS)が存在する。本図に示すようなアプリケーションフォーマットを作成することにより、本発明に係る記録媒体は生産される。尚、XXX.M2TS、XXX.CLPI,YYY.MPLSといったファイルが、それぞれ複数存在する場合は、BDMVディレクトリの配下に、STREAMディレクトリ、CLIPINFディレクトリ、PLAYLISTディレクトリという3つのディレクトリを設け、STREAMディレクトリにXXX.M2TSと同じ種別のファイルを、CLIPINFディレクトリにXXX.CLPIと同じ種別のファイルを、PLAYLISTディレクトリにYYY.MPLSと同じ種別のファイルを格納することが望ましい。
AVClip(XXX.M2TS)は、MPEG-TS(Transport Stream)形式のデジタルストリームであり、ビデオストリーム、1つ以上のオーディオストリーム、プレゼンテーショングラフィクスストリームを多重化することで得られる。ビデオストリームは映画の動画部分を、オーディオストリームは映画の音声部分を、プレゼンテーショングラフィクスストリームは、映画の字幕をそれぞれ示している。図3は、AVClipがどのように構成されているかを模式的に示す図である。
続いてプレゼンテーショングラフィクスストリームについて説明する。図4(a)は、プレゼンテーショングラフィクスストリームの構成を示す図である。第1段目は、AVClipを構成するTSパケット列を示す。第2段目は、グラフィクスストリームを構成するPESパケット列を示す。第2段目におけるPESパケット列は、第1段目におけるTSパケットのうち、所定のPIDをもつTSパケットからペイロードを取り出して、連結することにより構成される。
第2段目のDisplay Set(DSと略す)とは、グラフィクスストリームを構成する複数機能セグメントのうち、一画面分のグラフィクスを構成するものの集合をいう。図中の破線は、第3段目の機能セグメントが、どのDSに帰属しているかという帰属関係を示す。PCS-WDS-PDS-ODS-ENDという一連の機能セグメントが、1つのDSを構成していることがわかる。再生装置は、このDSを構成する複数機能セグメントをBD-ROMから読み出せば、一画面分のグラフィクスを構成することができる。
『Acquisition Point』は、”表示リフレッシュ”という表示効果をもたらすDisplay Setであり、先行するEpoch Startと全く同じDisplay Setをいう。Acquisition PointたるDSは、Epochの開始時点ではないが、次の画面合成に必要な全ての機能セグメントを含んでいるので、Acquisition PointたるDSから頭出しを行えば、グラフィックス表示を確実に実現することができる。つまりAcquisition PointたるDSは、Epochの途中からの画面構成を可能するという役割をもつ。
『Object_Definition_Segment』は、グラフィクスオブジェクトを定義する機能セグメントである。このグラフィクスオブジェクトについて以下説明する。BD-ROMに記録されているAVClipは、ハイビジョン並みの高画質をセールスポイントにしているため、グラフィクスオブジェクトの解像度も、1920×1080画素という高精細な大きさに設定されている。1920×1080という解像度があるので、BD-ROMでは、劇場上映用の字幕の字体、つまり、手書きの味わい深い字体の字幕表示を鮮やかに再現できる。グラフィクスオブジェクトは複数のランレングスデータからなる。ランレングスデータとは、画素値を示すPixel Codeと、画素値の連続長とにより、画素列を表現したデータである。Pixel Codeは、8ビットの値であり、1〜255の値をとる。ランレングスデータでは、このPixel Codeによりフルカラーの16,777,216色から任意の256色を選んで画素の色として設定することができる。尚、字幕として表示される場合、グラフィクスオブジェクトは、透明色の背景に、文字列を配置することで描画せねばならない。
『window_definition_segment』は、グラフィックスプレーンの矩形領域を定義するための機能セグメントである。Epochでは、クリア及び再描画が、グラフィックスプレーンにおけるある矩形領域内で行われている場合のみ、メモリ管理に連続性が生ずることは既に述べている。このグラフィックスプレーンにおける矩形領域は”window”と呼ばれ、このWDSで定義される。図8(a)は、WDSのデータ構造を示す図である。本図に示すようにWDSは、グラフィックスプレーンにおいてウィンドゥを一意に識別する『window_id』と、グラフィックスプレーンにおける左上画素の水平位置を示す『window_horizontal_position』と、グラフィックスプレーンにおける左上画素の垂直位置を示す『window_vertical_position』と、グラフィックスプレーンにおけるウィンドゥの横幅を示す『window_width』と、グラフィックスプレーンにおける縦幅を示す『window_height』とを用いて表現される。
window_horizontal_positionは、グラフィックスプレーンにおける左上画素の水平アドレスであるので、0〜video_width-1の値をとり、window_vertical_positionは、グラフィックスプレーンにおける左上画素の垂直アドレスであるので0〜video_height-1の値をとる。
WDSのwindow_horizontal_position、window_vertical_position、window_width、window_heightにより、グラフィックスプレーンの何処にウィンドゥを配置するか、ウィンドゥの大きさをどれだけにするかをEpoch毎に規定することができる。そのため、あるEpochに属するピクチャが表示されている期間において、ピクチャ内の絵柄の邪魔にならないように、ピクチャ上の余白にあたる位置に、ウィンドゥが現れるようオーサリング時に調整しておくことができる。これによりグラフィクスによる字幕表示を見易くすることができる。WDSはEpoch毎に定義可能なので、ピクチャの絵柄に時間的な変動があっても、その変動に応じて、グラフィクスを見易く表示することができる。そのため、結果として、字幕を映像本体に組み込むのと同じレベルにまで映画作品の品質を高めることができる。
PCSは、対話的な画面を構成する機能セグメントである。PCSは、図8(b)に示すデータ構造で構成される。本図に示すようにPCSは、『segment_type』と、『segment_length』と、『composition_number』と、『composition_state』と、『pallet_update_flag』と、『pallet_id_ref』と、『composition_object(1)〜(m)』とから構成される。
『composition_state』は、本PCSから始まるDisplay Setが、Normal Caseであるか、ACquisition Pointであるか、Epoch Startであるかを示す。
『pallet_id』は、PalletOnly Displey Updateに用いられるべきパレットを示す。
『window_id_ref』は、ウィンドゥ識別子(window_id)の参照値である。この参照値は、composition_object(i)に対応する画面構成を実現するにあたって、どのウィンドゥに、グラフィクスオブジェクトを表示させるべきかを示す。
『object_vertical_position』は、グラフィックスプレーンにおける左上画素の垂直位置を示す。
『cropping_rectangle情報(1)(2)・・・・・(n)』は、『object_cropped_flag』が1に設定されている場合に有効となる情報要素である。破線wd2は、任意のcropping_rectangle情報(i)の内部構成をクローズアップしている。この破線に示すようにcropping_rectangle情報(i)は、『object_cropping_horizontal_position』、『object_cropping_vertical_position』、『object_cropping_width』、『object_cropping_height』からなる。
『object_cropping_vertical_position』は、オブジェクトバッファにおけるクロップ矩形の左上画素の垂直位置を示す。
『object_cropping_height』は、オブジェクトバッファにおけるクロップ矩形の縦幅を示す。
以上がPCSのデータ構造である。続いてPCSの具体的な記述について説明する。この具体例は、図6に示した字幕の表示、つまり動画の再生進行に伴い、三回のグラフィックスプレーンへの書き込みで『ほんとは』『ウソだった』『ごめん』というように徐々に表示させるというものである。図9は、かかる字幕表示を実現するための記述例である。本図におけるEpochは、DS1(Epoch Start)、DS2(Normal Case)、DS3(Normal Case)を有する。DS1は、字幕の表示枠となるwindowを定義するWDS、台詞『ほんとは ウソだった ごめん』を表すODS、1つ目のPCSを備える。DS2(Normal Case)は、2つ目のPCSを有する。DS3(Normal Case)は3つ目のPCSを有する。
図10において、WDSのwindow_horizontal_position、window_vertical_positionは、グラフィックスプレーンにおけるウィンドゥの左上座標LP1を、window_width,window_heightは、ウィンドゥの表示枠の横幅、縦幅を示す。
ここでウィンドゥをどれだけの大きさとするかの制限について検討する。オブジェクトバッファ−グラフィックスプレーン間の転送レートをRcとすると、ワーストケースでは、この転送レートRcでウィンドゥクリアと、ウィンドゥ再描画とを行わねばならない。そうするとウィンドゥクリア、ウィンドゥ再描画のそれぞれをRcの半分の転送レート(Rc/2)で実現せねばならない。
ウィンドゥサイズ×フレームレート≒Rc/2
を満たす必要がある。このフレームレートが29.97であるなら、
Rcは、ウィンドゥサイズ×2×29.97になる。
字幕の表示にあたっては、グラフィックスプレーン全体に対し、最低でも25%〜33%程度の大きさが必要となる。ここでグラフィックスプレーンの総画素数は1920×1080であり、一画素当たりのインデックスのビット長を8ビットとすると、グラフィックスプレーンの総容量は2Mバイト(≒1920×1080×8)になる。
この25%〜33%という大きさであれば、256Mbpsという転送レートで字幕の表示を行っている限り、如何なる表示効果を実現する場合であっても、動画との同期を維持することができる。
Epochにおいてウィンドゥの位置、範囲を一貫させておくのは以下の理由による。ウィンドゥの位置・範囲を変えれば、グラフィックスプレーンに対する書込先アドレスを変えねばならず、オーバーヘッドが発生するので、かかるオーバーヘッドによりオブジェクトバッファからグラフィックスプレーンへの転送レートが低下するからである。
DTSは、ODSのデコードを開始すべき時間を90KHzの時間精度で示しており、PTSはデコード終了時刻を示す。
ODSのデコードは、瞬時には完了せず、時間的な長さをもっている。このデコード期間の開始点・終了点を明らかにしたいとの要望から、ODSについてのDTS、PTSはデコード開始時刻、デコード終了時刻を示している。
DSnに属する任意のODSjのデコード開始時刻は、90KHzの時間精度でDTS(DSn[ODSj])に示されるので、これにデコードを要する最長時間を加えた時刻が、Display SetのODSjのデコード終了時刻になる。
この最長時間を90KHzの時間精度に変換し、ODSjのDTSに加算することにより、PTSで示されるべきデコード終了時刻(90KHz)は算出される。
DSnに属するODSjのPTSを、数式で表すと、以下の式のようになる。
PTS(DS[ODSj])=DTS(DSn[ODSj])+90,000×(SIZE(DSn[ODSj])//Rd)
そして互いに隣接する2つのODS(ODSj,ODSj+1)との間では、以下の関係を満たす必要がある。
PTS(DSn[ODSj])≦DTS(DSn[ODSj+1])
またDSnに属するENDは、DSnの終わりを示すものだから、DSnに属する最後のODS(ODSlast)のデコード終了時刻を示せばよい。このデコード終了時刻は、ODS2(ODSlast)のPTS(PTS(DSn[ODSlast]))に示されているので、ENDのPTSは、以下の式に示される値に設定される。
PTS(DSn[END]) = PTS(DSn[ODSlast])
続いてPCSのDTS、PTSの設定について説明する。
PCSのDTS値は、DSnにおける最初のODS(ODS1)のデコード開始時点か、それ以前の時点を示す。何故ならPCSは、DSnにおける最初のODS(ODS1)のデコード開始時点(DTS(DSn[ODS1]))、及び、DSnにおける最初のPDS(PDS1)が有効になる時点(PTS(DSn[PDS1]))と同時か、又はそれ以前に、再生装置上のバッファにロードされねばならないからである。よって以下の式の関係を満たす値に、設定されねばならない。
DTS(DSn[PCS])≦PTS(DSn[PDS1])
そしてDSnにおけるPCSのPTSは、以下の数式から算出される。
PTS(DSn[PCS])≧DTS(DSn[PCS])+decodeduration(DSn)
ここでdecodeduration(DSn)は、PCSのアップデートに用いられる全グラフィクスオブジェクトのデコード及び表示に要する時間である。このデコード時間は、固定値ではない。しかし各再生装置の状態や再生装置の実装により変動するものでもない。本DSn.PCSnの画面合成に用いられるオブジェクトをDSn.PCSn.OBJ[j]とした場合、decodeduration(DSn)は、ウィンドゥクリアに要する時間(i)、DSn.PCSn.OBJ[j]のデコード期間(ii)、DSn.PCSn.OBJ[j]の書き込みに要する時間(iii)により変動を受ける値になる。Rd,Rcさえ予め定められていれば、どのような実装の再生装置であっても、同じ値になる。そのためオーサリング時にあたっては、これらの期間の長さを算出して、この値からPTSを計算している。
図16のステップS2は、DSnのPCSにおけるcomposition_stateがEpoch Startかどうかにより、処理を切り換えるif文である。もしcomposition_stateがEpoch Startであるなら(図14のDSn.PCS.composition_state==EPOCH_START、ステップS2=Yes)、グラフィックスプレーンのクリアに要する時間をinitialize_durationに設定する(ステップS3)。
このWAIT関数においてcurrent_durationとは、呼出元のdecode_durationが設定される。object_define_ready_timeは、Display Setのグラフィクスオブジェクト[i]のPTSが設定される変数である。
current_timeとは、DSnのPCSのDTSに、current_durationを足した値が設定される変数である。このcurrent_timeよりobject_define_ready_timeが大きい場合(ステップS7がYes、if(current_time < object_define_ready_time))、戻り値たるwait_durationは、object_define_ready_timeとcurrent_timeとの差分が設定されることになる(ステップS8、wait_duration += object_define_ready_time - current_time)。以上がWait関数である。ステップS6においてdecode_durationには、このwait関数の戻り値と、OBJ[0]をwindowに描画するのに必要な時間を足し合わせた時間(90,000*(SIZE(DSn.WDS.WIN[0]))//256,000,000)が設定されることになる(ステップS9)。
図17(a)は、1つのwindowに1つのODSが存在するケースを想定した図である。図17(b)(c)は、図14で引用した各数値の時間的な前後関係を示すタイミングチャートである。本チャートには3つの段があり、これらの段のうち、”グラフィックスプレーンアクセス”の段、”ODSデコード”の段は、再生時にパラレルになされる2つの処理を示す。上述したアルゴリズムは、これらの2つの処理のパラレル実行を想定している。
一方、デコード期間(2)は、ODSのDTSからPTSまでに示される期間を意味する。 これらクリア期間(1)〜書き込み期間(3)は、クリアすべき範囲、デコードすべきODSのサイズ、グラフィックスプレーンに書き込むべきグラフィクスオブジェクトのサイズにより変化し得る。本図では、説明の簡略化のため、ODSのデコード期間(2)の始点は、クリア期間(1)の始点と同一であると仮定している。
図17(c)は、クリア期間(1)が長くなるケースであり、Decode_Durationはクリア期間(1)+書き込み期間(3)の期間がDecode_Durationになる。
図18(a)〜(c)は、1つのwindowに2つのODSが存在するケースを想定した図である。本図(b)(c)におけるデコード期間(2)は、2つのグラフィクスのデコードに要する期間の総和を意味する。グラフィクス書込期間(3)も、2つのグラフィクスをグラフィックスプレーンに書き込む期間の総和を意味する。ODSが2つになっているものの、図17と同様に考えればDecode_Durationを算出することができる。2つのODSをデコードするためのデコード期間(2)が長い場合は、図18(b)に示すようにDecode_Durationはデコード期間(2)+書き込み期間(3)に算出されることになる。
図19(a)は、2つのwindowのそれぞれに、ODSが1つずつ存在するケースを想定している。この場合でもクリア期間(1)が、2つのODSをデコードするための総デコード期間(2)より長い場合、Decode_Durationはクリア期間(1)+書き込み期間(3)になる。問題は、クリア期間(1)がデコード期間(2)より短くなるケースである。この場合デコード期間(2)の経過を待たずに、1つ目のwindowへの書き込みは可能になる。そのためクリア期間(1)+書き込み期間(3)、デコード期間(2)+書き込み期間(3)の長さにはならない。ここで1つ目のODSのデコードに要する期間を書込期間(31)、2つ目のODSのデコードに要する期間を書込期間(32)とする。図19(b)は、デコード期間(2)がクリア期間(1)+書込期間(31)より長くなるケースを示す。この場合Decode_Durationは、デコード期間(2)+書込期間(32)になる。
グラフィックスプレーンのサイズは、プレーヤモデルから予め判明しており、またwindowのサイズ、ODSのサイズ、個数もオーサリングの段階で判明しているので、これらからDecode_Durationがクリア期間(1)+書き込み期間(3)、デコード期間(2)+書き込み期間(3)、デコード期間(2)+書込期間(32)、クリア期間(1)+書込期間(31)+書込期間(32)のどれかになる。こうしたDecode_Duration算出を基にPCSのPTSを設定すれば、ピクチャデータとの同期表示を高い時間精度で実現することができる。このような高精度な同期制御は、windowを定義し、クリア・再描画する範囲を、このwindowに限定することで成り立っているので、オーサリングの環境に、このwindowの概念を導入したことの意義は大きい。
DTS(DSn[WDS])≧DTS(DSn[PCS])
一方、DSnにおけるWDSのPTSは、グラフィックスプレーンに対する書き込みを開始すべきデッドラインを示す。グラフィックスプレーンへの書き込みは、ウィンドゥだけで足りるので、PCSのPTSに示される時刻から、全てのウィンドウの書き込みに要する期間を差し引けば、グラフィックスプレーンへの書き込みを開始すべき時刻は定まる。WDSの総サイズをΣSIZE(WDS.WIN[i])とすれば、これのクリア及び再描画に要する時間は、『ΣSIZE(WDS.WIN[i])//256,000,000』になる。そして、これを90.000KHzの時間精度で表現すると『90000×ΣSIZE(WDS.WIN[i])//256,000,000』になる。
PTS(DSn[WDS])=PTS(DSn[PCS])-90000×ΣSIZE(WDS.WIN[i])//256,000,000
このWDSに示されるPTSはデッドラインなので、これより早い時点からグラフィックスプレーンの書き込みを開始してもよい。つまり図19に示すように、2つのウィンドゥのうち、1つのウィンドゥに表示させるべきODSのデコードが完了したなら、その時点からデコードにより得られたグラフィクスオブジェクトの書き込みを開始してもよい。
以上がPCS、WDSのDTS、PTSの説明である。
続いてPCSによる前方参照について説明する。前方参照とは、前もって再生装置のメモリに読み込まれたグラフィクスオブジェクトを参照した再生制御をいう。図20は、前方参照を行うPCSを描いた図である。本図では、DSn、DSn+1、DSn+2という3つのDisplay Setが描かれている。この中でDSn+1、DSn+2に属するPCSが「前方参照を行うPCS」である。本図の矢印yy1,yy2は、PCSにおける前方参照を象徴的に示す。かかる前方参照において参照先になっているグラフィクスオブジェクトは、DSn内のODS#u+1〜#vにより定義されるグラフィクスオブジェクトである。ここでDSnは、ODS#1〜#u、ODS#u+1〜#vという複数のグラフィクスオブジェクトを含む。このうちDSn内のPCSにより参照されているのは、ODS#1〜#uであり、ODS#u+1〜#vは参照されていない。つまりDSn内の非参照グラフィクスオブジェクトが前方参照されているのである。
以上のように、PCSの内容が規定されたDS0〜DS8を順次再生装置に読み込んでゆくことにより、グラフィクスは、図23のような表示効果をなす。動画ストリームの再生時間軸における時点t1において、再生装置にはDS1が読み込まれるので、ウィンドゥ内の座標(x1,y1)にグラフィクスが表示される。時点t4において再生装置にはDS4が読み込まれるので座標(x4,y4)にグラフィクスが表示されることになる。一方時点t6では、DS6が読み込まれるので座標(x6,y6)に、時点t8ではDS8が読み込まれるので座標(x8,y8)にグラフィクスが表示されることになる。これらの座標(x1,y1),(x4,y4),(x6,y6),(x8,y8)は、波形の曲線上に存在するので、かかる座標に表示位置の位置決めがなされたPCSにより、グラフィクスは、図24に示すように波形の軌道を描くことになる。
4つのPDSのうち、1つ目のPDS0は(第1段目)、pallet_id=0が付加されており、PixelCode0に赤色を、PixelCode1〜3に白色を割り当てるものである。
2つ目のPDS1は(第2段目)、pallet_id=1が付加されており、0,1,2のPixelCodeに赤色を、3以降のPixelCodeに白色を割り当てるものである。
4つ目のPDS3は(第4段目)、pallet_id=3が付加されており、0,1〜4のPixelCodeに赤色を割り当てるものである。
図26(b)は、DS0〜DS3内のPCSを示す図である。
DS1内のPCSは(第2段目)、object_id_ref=1のグラフィクスオブジェクトを参照した表示制御を行う旨を示す。そしてPallet_update_flagが1に設定され、Pallet_id_refが1に設定されている。これは、DS1の読み込み時において、Pallet_id=1で指示されるPDSを用いて、グラフィクス表示の更新を行う旨を示す。
DS3内のPCSは(第4段目)、object_id_ref=1のグラフィクスオブジェクトを参照した表示制御を行う旨を示す。そしてPallet_update_flagが1に設定され、Pallet_id_refが3に設定されている。これは、DS3の読み込み時において、Pallet_id=3で指示されるPDSを用いて、グラフィクス表示の更新を行う旨を示す。DS0〜DS3に属するPCSは、以上のように設定されているので、DS0に属するグラフィクスオブジェクトは、それぞれ別々のパレットデータを用いて、更新されてゆくことになる。
Read Buffer2は、FIFOメモリであり、BD-ROMから読み出されたTSパケットが先入れ先出し式に格納される。
PIDフィルタ3は、Read Buffer2から出力される複数TSパケットに対してフィルタリングを施す。PIDフィルタ3によるフィルタリングは、TSパケットのうち、所望のPIDをもつもののみをTransport Buffer4a,b,cに書き込むことでなされる。PIDフィルタ3によるフィルタリングでは、バッファリングは必要ではない。従って、PIDフィルタ3に入力されたTSパケットは、時間遅延なく、Transport Buffer4a,b,cに書き込まれる。
周辺回路4dは、Transport Buffer4a,b,cから読み出されたTSパケットを、機能セグメントに変換する処理を行うワイアロジックである。変換により得られた機能セグメントはCoded Data Buffer13に格納される。
ビデオプレーン6は、動画用のプレーンメモリである。
オーディオデコーダ7は、PIDフィルタ3から出力されたTSパケットを復号して、非圧縮形式のオーディオデータを出力する。
CLUT部9は、グラフィクスプレーン8に格納された非圧縮グラフィクスにおけるインデックスカラーを、PDSに示されるY,Cr,Cb値に基づき変換する。
グラフィクスデコーダ12は、グラフィクスストリームをデコードして、非圧縮グラフィクスを得て、これをグラフィクスオブジェクトとしてグラフィクスプレーン8に書き込む。グラフィクスストリームのデコードにより、字幕やメニューが画面上に現れることになる。
このグラフィクスデコーダ12は、Coded Data Buffer13、周辺回路13a、Stream Graphics Processor14、Object Buffer15、Composition Buffer16、Graphical Controller17から構成される。
Graphical Controller17は、Graphicalコントローラ17はPCSの解読を行い、PCSの解読結果に従って、グラフィクスオブジェクトのObject Buffer15への書き込み、及び、Object Buffer15からのグラフィクスオブジェクトの読み出し、グラフィクスオブジェクトの表示を実行する。Graphicalコントローラ17による表示は、PCSを格納したPESパケットのPTSに示される時点において実行される。
PalletOnly Displey Update時におけるGraphicsコントローラ17の読み出し処理は以下の通りである。Display Setが、BD-ROMから読み出された場合、Graphicsコントローラ17は、PCSのPallette_update_flagが、”1”であるか否かを判定する。もし1であるなら、PCSのpallet_idに記述されているパレットデータを用いた画素値変換を、CLUT部9に命じた上で、Object Buffer15からグラフィクスオブジェクトを読み出し、グラフィクスプレーン8に格納させてゆく。CLUT部9に対するパレットデータの設定のみを行うことで、グラフィクスの更新を行うのである。
Stream Graphics Processor14−Object Buffer15間の転送レートRd(Pixel Decoding Rate)は、Rcとは異なり、ビデオフレームの周期によるアップデートは要求されずRcの1/2,1/4でよい。故に128Mbps,64Mbpsになる。
この図に示す転送レート、バッファ規模はあくまでもミニマムスタンダードであり、これより大きい値での実装を否定している訳ではない。
図30は、再生装置によるパイプライン処理を示すタイミングチャートである。第5段目は、BD-ROMにおけるDisplay Setを示し、第4段目は、Coded Data Buffer13へのPCS、WDS、PDS、ODSの読出期間を示す。第3段目は、Stream Graphics Processor14による各ODSのデコード期間を、第2段目はComposition Buffer16の格納内容を、第1段目はGraphical Controller17の処理内容を示す。
図30では、グラフィックスプレーンのクリアが、ODSのデコードより早く終わる場合を想定したが、図31は、ODSのデコードが、グラフィックスプレーンのクリアより早く終わる場合を想定したパイプライン処理を示すタイミングチャートである。この場合、ODSのデコードが完了した段階では、グラフィックスプレーンへの書き込みを実行することができず、グラフィックスプレーンのクリアが完了した時点で、デコードにより得られたグラフィクスをグラフィックスプレーンに書き込むことができる。
第3段目は、Coded Dataバッファ13における占有量の時間的遷移を示す。本図に示すようにCoded Dataバッファ13の時間的遷移は、ODSが格納されることによる単調増加Vf1,Vf2と、格納されたODSが順次Stream Graphicsプロセッサ14により取り出されることによる単調減少Vg1,Vg2とを含む。単調増加Vf1,Vf2の傾きは、Transportバッファ4a,b,cからCoded Dataバッファ13への出力レートRxに基づき、単調減少Vg1,Vg2の傾きは、Stream Graphicsプロセッサ14によるデコードであり、瞬時に実行される。つまりODSに対するデコードは瞬時に行われ、Stream Graphicsプロセッサ14は、デコードにより得られた非圧縮グラフィクスを保持する。Stream Graphicsプロセッサ14からObject Buffer15への伝送路の書込レートは128Mbpsであるため、この書込レートにより、Object Buffer15の占有量は増加する。
このバッファ状態の遷移は、DTS、PTSに示される値を書き換えることで、調整することが可能なので、再生装置側のデコーダのスペックを越えるような復号負荷の発生を回避したり、再生にあたってのバッファオーバーフローの回避することができる。そのため再生装置の開発にあたってのハードウェア、ソフトウェアの実装が簡易になる。
図33は、機能セグメントのロード処理の処理手順を示すフローチャートである。本フローチャートにおいてSegmentKとは、AVClipの再生時において、読み出されたSegment(PCS,WDS,PDS,ODS)のそれぞれを意味する変数であり、無視フラグは、このSegmentKを無視するかロードするかを切り換えるフラグである。本フローチャートは、無視フラグを0に初期化した上で、ステップS21〜S24、ステップS27〜S31の処理を全てのSegmentKについて繰り返すループ構造を有している(ステップS25、ステップS26)。
ステップS22は、無視フラグが1かどうかの判定である。無視フラグが0であるならステップS23に移行し、1であるならステップS24に移行する。無視フラグが1であれば(ステップS22でNo)、ステップS23においてSegmentKをCoded Data Buffer13にロードする。
このように、SegmentKが無視されるか、ロードされるかは、無視フラグの設定により決まる。ステップS27〜S31、S34、S35は、この無視フラグを設定する処理である。
ステップS28は、先行するDSがグラフィクスデコーダ12内のどれかのバッファ(Coded Data Buffer13、Stream Graphicsプロセッサ14、Object Buffer15、Composition Buffer16)に存在するかどうかの判定であり、ステップS27がYesである場合に実行される。グラフィクスデコーダ12内にDSが存在しないケースとは、頭出しがなされたケースをいう。この場合、Acquisition PointたるDSから、表示を開始せねばならないので、ステップS30に移行する(ステップS28でNo)。
グラフィクスデコーダ12内にDSが存在するケースとは、通常再生がなされたケースをいう。この場合、ステップS29に移行する(ステップS28でYes)。ステップS29は、無視フラグを1に設定し、ステップS22に移行する。
ステップS31は、PCSにおけるcomposition_stateがNormal Caseであるか否かの判定である。もしNormal Caseであるなら、ステップS34に移行する。SegmentKがEpoch Startであるなら、ステップS30において無視フラグを0に設定する。 ステップS34は、ステップS28と同じであり、先行するDSがグラフィクスデコーダ12内に存在するかどうかの判定を行う。もし存在するなら、無視フラグを0に設定する(ステップS30)。存在しないなら、元々、対話画面を構成する充分な機能セグメントが得られないため、無視フラグを1に設定する(ステップS35)。かかるフラグ設定により、先行するDSがグラフィクスデコーダ12に存在しない場合、Normal Caseを構成する機能セグメントは無視されることになる。
かかる3つのDSが、動画と多重化されているAVClipにおいて、ピクチャデータpt10からの頭出しが矢印am1に示すように行われたものとする。この場合、頭出し位置に最も近いDS10が、図33のフローチャートの対象となる。ステップS27においてcomposition_stateはAcquisition Pointと判定されるが、先行するDSはCoded Data Buffer13上に存在しないため、無視フラグは0に設定され、このDS10が図35の矢印md1に示すように再生装置のCoded Data Buffer13にロードされる。一方、頭出し位置がDS10の存在位置より後である場合(図34の矢印am2)、DS20は、Normal CaseのDisplay Setであり、先行するDS20はCoded Data Buffer13に存在しないので、このDisplay Setは、無視されることになる(図35の矢印md2)。
ステップS41〜ステップS44は、本フローチャートのメインルーチンであり、ステップS41〜ステップS44に規定した何れかの事象の成立を待つ。
ステップS41は、現在の再生時点がPCSのDTS時刻になっているか否かの判定であり、もしなっていれば、ステップS45〜ステップS53の処理を行う。
次に図39を参照して、ステップS42、ステップS54〜ステップS59について説明する。
その後、グラフィクスプレーン8におけるグラフィクスオブジェクトの色変換をCLUT部に行わせて、動画像と合成する(ステップS62)。
ステップS43は、現在の再生時点がODSのPTSであるか否かの判定であり、もしODSのPTSであるなら、ステップS63においてウィンドゥが2つであるか否かを判定する。もし1つであれば、メインルーチンにリターンする。
本実施形態は、BD-ROMの製造工程に関する実施形態である。図41は、第1実施形態に示したPCSを作成するための製造工程を示す図である。
BD-ROMの制作工程は、動画収録、音声収録等の素材作成を行う素材制作工程S201、オーサリング装置を用いて、アプリケーションフォーマットを生成するオーサリング工程S202、BD-ROMの原盤を作成し、プレス・貼り合わせを行って、BD-ROMを完成させるプレス工程S203を含む。
ステップS204において制御情報、ウィンドゥ定義情報、パレット定義情報、グラフィクスを記述し、ステップS205では、制御情報、ウィンドゥ定義情報、パレット定義情報、グラフィクスを機能セグメントに変換する。そしてステップS206において同期したいピクチャが出現するタイミングに基づき、PCSのPTSを設定し、ステップS207では、PTS[PCS]の値に基づき、DTS[ODS],PTS[ODS]を設定する。ステップS208において、DTS[ODS]の値に基づき、DTS[PCS],PTS[PDS],DTS[WDS],PTS[WDS]を設定し、ステップS209では、プレーヤモデルにおける各バッファの占有量の時間的遷移をグラフ化する。ステップS210では、グラフ化された時間的遷移がプレーヤモデルの制約を満たすか否かを判定し、もし満たさないなら、ステップS211において各機能セグメントのDTS、PTSを書き換える。もし満たすならステップS212においてグラフィクスストリームを生成し、ステップS213においてグラフィクスストリームを別途生成されたビデオストリーム、オーディオストリームと多重してAVClipを得る。以降、AVClipをBD-ROMのフォーマットに適合させることにより、アプリケーションフォーマットが完成する。
以上の説明は、本発明の全ての実施行為の形態を示している訳ではない。下記(A)(B)(C)(D)・・・・・の変更を施した実施行為の形態によっても、本発明の実施は可能となる。本願の請求項に係る各発明は、以上に記載した複数の実施形態及びそれらの変形形態を拡張した記載、ないし、一般化した記載としている。拡張ないし一般化の程度は、本発明の[技術分野]の、出願当時の技術水準の特性に基づく。
(D)各フロ−チャ−トにおいて時系列に実行される各ステップの「時」の要素を、発明を特定するための必須の事項と考える。そうすると、これらのフロ−チャ−トによる処理手順は、再生方法の使用形態を開示していることがわかる。各ステップの処理を、時系列に行うことで、本発明の本来の目的を達成し、作用及び効果を奏するよう、これらのフロ−チャ−トの処理を行うのであれば、本発明に係る記録方法の実施行為に該当することはいうまでもない。
(F)各実施形態におけるデジタルストリームは、BD-ROM規格のAVClipであったが、DVD-Video規格、DVD-Video Recording規格のVOB(Video Object)であってもよい。VOBは、ビデオストリーム、オーディオストリームを多重化することにより得られたISO/IEC13818-1規格準拠のプログラムストリームである。またAVClipにおけるビデオストリームは、MPEG4やWMV方式であってもよい。更にオーディオストリームは、Linear-PCM方式、Dolby-AC3方式、MP3方式、MPEG-AAC方式、dts方式であってもよい。
またビデオテープに記録されているアナログ/デジタルの映像信号をエンコードしてコンテンツを得ても良い。更にビデオカメラから直接取り込んだアナログ/デジタルの映像信号をエンコードしてコンテンツを得ても良い。他にも、配信サーバにより配信されるデジタル著作物でもよい。
またPCSによる表示効果の対象は、装置側のディスプレィ設定に応じて選ばれた字幕グラフィクスであってもよい。つまり、ワイドビジョン、パンスキャン、レターボックス用といった様々な表示モード用のグラフィクスがBD-ROMに記録されており、装置側は自身に接続されたテレビの設定に応じてこれらの何れかを選んで表示する。この場合、そうして表示された字幕グラフィクスに対し、PCSに基づく表示効果をほどこすので、見栄えがよくなる。これにより、動画像本体で表現していたような文字を用いた表示効果を、装置側のディスプレィ設定に応じて表示された字幕で実現することができるので、実用上の価値は大きい。
(K)各実施形態において再生装置には、グラフィックスプレーンを実装したが、このグラフィックスプレーンに代えて、一ライン分の非圧縮画素を格納するラインバッファを具備してもよい。映像信号への変換は水平行(ライン)毎に行われるので、このラインバッファさえ具備していれば、この映像信号への変換は行なえるからである。
(O)グラフィクスデコーダ12が、DSn及びDSn+1に対する処理をパイプライン式に行うのは、DSn及びDSn+1が、グラフィクスストリームにおける同じEpochに帰属している場合であり、前記DSn及びDSn+1が、互いに異なるEpochに属している場合、DSnにおけるグラフィクス表示を開始した後に、DSn+1に対する処理を開始する。
2 Read Buffer
3 PIDフィルタ
4a,b,c Transport Buffer
4d 周辺回路
5 ビデオデコーダ
6 ビデオプレーン
7 オーディオデコーダ
8 グラフィクスプレーン
9 CLUT部
10 加算器
12 グラフィクスデコーダ
13 Coded Data Buffer
13a 周辺回路
14 Stream Graphics Processor
15 Object Buffer
16 Composition Buffer
17 Graphical Controller
100 BD-ROM
200 再生装置
300 テレビ
400 リモコン
Claims (2)
- 記録媒体と、再生装置とを含む再生システムであって、
記録媒体には、動画ストリームとグラフィクスストリームとを多重化することにより得られたデジタルストリームが記録されており、
グラフィクスストリームは、パケットの配列からなり、パケットには、グラフィクスデータを格納したものと、パレットデータを格納したものと、制御データを格納したものとがあり、
前記グラフィクスデータは、複数のコード値を用いて、表示内容を表現したデータであり、
前記パレットデータは、各コード値と、輝度及び色差との対応関係を示すテーブル構造のデータであり、前記再生装置がグラフィクス表示を行う際、再生装置におけるルックアップテーブル部に設定され、
前記制御データは、前記グラフィクス表示で色変換を実行するにあたって、当該色変換に用いるべき前記パレットデータに対する参照値を含み、当該参照値に基づく色変換を再生装置におけるルックアップテーブル部に命じることで、パケット列において自身より前方に存在するグラフィクスデータであって、既にオブジェクトバッファに格納され、尚且つ、プレーンメモリ上で描画されているものの表示色を、所定のタイミングで変化させるものであり、
前記再生装置は、ビデオストリーム、グラフィクスストリームが多重化されたデジタルストリームの再生を行い、
ビデオストリームをデコードして動画像を得るビデオデコーダと、
グラフィクスストリームをデコードして非圧縮グラフィクスを得るグラフィクスデコーダと、
デコードにより得られた非圧縮グラフィクスを描画するためのプレーンメモリと、
ルックアップテーブル部とを備え、
前記グラフィクスデコーダは、
デコードにより得られた非圧縮グラフィクスを格納するオブジェクトバッファを備え、
記録媒体から新たな制御データが読み込まれれば、その制御データに基づき、前もって送り込まれたグラフィクスを表示する制御を実行し、
前記表示制御は、オブジェクトバッファに格納された非圧縮グラフィクスをプレーンメモリに転送すると共に、記録媒体から読み込まれたパレットデータをルックアップテーブル部に設定して、前記制御データに記述されたパレットデータを示す参照値に基づく色変換をルックアップテーブル部に命じることでなされる
ことを特徴とする再生システム。 - グラフィクスストリームはグラフィクス表示を実現するデータの集合であるディスプレィセットを複数含み、
グラフィクスデコーダは、
ディスプレィセットが記録媒体から読み出されれば、そのディスプレィセットに属するグラフィクスデータをオブジェクトバッファに格納しておき、
前記前もって送り込まれたグラフィクスは、オブジェクトバッファに格納されているグラフィクスデータである
ことを特徴とする請求項1記載の再生システム。
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