JP4656679B2

JP4656679B2 - ディスク装置

Info

Publication number: JP4656679B2
Application number: JP32504098A
Authority: JP
Inventors: 剛男森永
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-11-16
Filing date: 1998-11-16
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2018-11-16
Also published as: JP2000149425A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はディスク装置に関し、さらに詳しくは、音声データ、映像データなどの連続性のあるデータ及びシステムデータを記録再生するディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マルチメディアの発達でテープのみならずハードディスクなどのディスク状記録媒体に音声データや動画の映像データを記録することが行われるようになってきた。これらのデータはＨＴＭＬ（Hyper Text Markup Language）やプログラム等のシステムデータを伴って記録される。
【０００３】
ハードディスクをコンピュータの記録媒体として使用する場合、システムデータは頻繁な書き換えが発生するため、ディスクの円周方向に連続的に記録される可能性は少なく断片的に記録されることが多い。
一方、映像データ等の、比較的大量だが一定の転送レートで記録しなければならない連続データは、断片的に記録されたのではアクセス回数が増加し転送レートが保証できなくなる。
【０００４】
そのため、映像データをアクセス回数が多いシステムデータと共に記録するためには、高速記録可能なディスクドライブを使用する、あるいはディスクドライブをシステムデータ用と映像データ用に２台用意し異なる制御をする、あるいはデータ配線を別のディスクに分ける等の方法がとられている。しかし、そのような場合、装置が複雑または大型になってしまうという不都合が生じていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、映像や音声などの連続性のある連続データと頻繁にアクセスする必要があるシステムデータとを共に記録可能で、且つ簡易な構成のディスク装置を実現することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、請求項１のディスク装置は、システムデータと転送レートが一定である連続データとを、１セクタ単位でデータの記録が行われるディスク状記録媒体へ記録するディスク装置であって、システムデータを記録するシステムデータ記録領域と連続データを記録する連続データ記録領域とを異なるディスク状記録媒体に分離して記録するディスク記憶部と、連続データに時間情報を付加する時間情報付加部と、時間情報付加部の出力データを連続データ記録領域のアドレス順に記録するようにディスク記憶部へ供給する連続データ供給部とを有し、連続データ供給部は、入力データを一時的に記憶し、記憶容量が１セクタのデータ量と連続データの転送レートとディスク状記録媒体への最大アクセス時間とに基づいて決まる一時記憶部と、一時記憶部に記憶されているデータ量に基づいて、システムデータ及び連続データのいずれか一方をディスク記憶部へ供給する制御部とを有することを特徴とする。なお、システムデータとは、プログラム、ＨＴＭＬ、デジタルカメラ等からのデータなどをいうものである。
【００１０】
上述した手段による作用としては、ディスク記憶部の記憶領域が、システムデータを記録するシステムデータ記録領域と連続データを記録する連続データ記録領域とが分離されていることにより、連続データの記録時及び再生時のデータ転送レートが保証される。また、時間情報付加部で連続データに時間情報を付加するので再生時に時間制御をする必要がなく連続データを復元できる。
【００１１】
また、連続データ供給部は一時記憶部と制御部とを有し、一時記憶部に記憶されているデータ量に基づいてシステムデータ及び連続データのいずれをディスク記憶部へ供給するかを決定するので、システムデータを記録しながらも連続データが途切れることなく記録可能であり、一時記憶部も小規模な構成で実現可能である。したがって、ディスク装置としてシステムデータと連続データの同時アクセスが可能となる。
【００１２】
また、連続データを記録する前に、連続データのファイル配置表を記録することにより、連続データを記録中に連続データのファイル配置表を記録する必要がなくなり、ディスク記憶部でのアクセス時間が節約できると共に、ディスク記憶部の入出力のデータ転送レートが保証される。
【００１３】
また、このようなディスク装置を内蔵した受信装置は、受信部で受信された外部からの信号を記録し、再生時には付加された時間情報に基づいて元の形式に変換するので、システムデータを記録または再生しながら受信した信号を記憶し、再生できるという機能を小規模な構成で実現できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明のディスク装置は、単体でコンピュータの記憶装置として利用されるだけではなく、テレビ放送のセットトップボックス、ＩＲＤなどの受信装置、あるいは他の映像機器や音響機器の中でも利用可能である。
本発明の実施の形態例を図１ないし図５を参照して説明する。
【００１５】
なお、ディスク装置としてハードディスクを使用した装置を例に説明するが、それに限定するものではなく、光ディスク、光磁気ディスク、フロッピーディスクなど記録方式を問わず他のディスクを使用した装置でもよい。
また、連続データとして映像データを例に説明するが、それに限定するものではなく、音声データなど一定の転送レートで連続的に伝送されるデータでもよいし、映像データと音声データが複合されたデータなど連続データが複合されたデータであってもよい。
【００１６】
まず、本発明の実施の形態例で使用するハードディスク装置の領域配置について説明する。
映像データとシステムデータとの記録領域を分けて配置する。図１はハードディスク装置の映像データとシステムデータとの領域分割を示した図である。図１でハードディスクが筒のような形状をしているが、実際には何枚ものディスクから構成されている場合が多いので、映像データを記録するディスクとシステムデータを記録するディスクを分けるという形態にする。
【００１７】
また、１枚のディスクで、直径方向で領域を分けるという形態も可能である。
図２は直径方向で映像データを記録する領域とシステムデータを記録する領域を分けた場合を示した図である。
ディスクの内周から外周へセクタ番号が付されていて、図２の斜線の部分であるセクタアドレス１からセクタアドレス２４までが映像データ領域、セクタアドレス２５からセクタアドレス４０までがシステムデータ領域である。
【００１８】
このように、あらかじめ映像信号などの連続データとプログラムなどのシステムデータを分けることにより、連続データの記録中はハードディスク装置でシークが発生せず、ハードディスク装置の入出力転送レートが保証される。
【００１９】
次に、このようなハードディスク装置を使用する形態を説明する。
図３は本発明の実施の形態例のディスク装置をＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）２の画像を受信するセットトップボックスの中で実現した場合のブロック図である。
【００２０】
まず、記録側から説明する。
アンテナ４１からセットトップボックス４２へ入力されたＲＦ信号は、チューナ＆デマルチプレクサ４３でＭＰＥＧ２映像データ形式の映像データとして出力される。チューナ＆デマルチプレクサ４３は、スクランブルされた信号を復元するデスクランブラなどの機能をも備える。
【００２１】
この映像データはタイムスタンプ付加部４４により時間情報であるタイムスタンプが付加される。このタイムスタンプは、ハードディスク装置４５に記録し再生するときに時間軸が変更されてしまうので、再生時に時間軸を記録前の状態に復元するためにある。
タイムスタンプ付加部４４は、たとえばタイマとマルチプレクサで構成されるがこれに限定するものではない。
【００２２】
タイムスタンプが付加された映像データはＦＩＦＯ（First In First Out）メモリ４６に入力される。ＦＩＦＯメモリ４６はコントローラ４７により入出力を制御される。ＦＩＦＯメモリ４６の出力はスイッチ４８へ供給される。
このＦＩＦＯメモリ４６は、入ってきたデータの順にデータが出力される機能を有する記憶手段であればよく、専用の単一素子である必要はない。
【００２３】
スイッチ４８は記録と再生の切り替えスイッチであり、記録時にはＦＩＦＯメモリ４６とスイッチ４９が接続され、再生時にはＦＩＦＯメモリ５０とスイッチ４９が接続される。スイッチ４８はＣＰＵ５１によって制御される。
【００２４】
スイッチ４９は映像データとハードディスク装置４５との通信、またはＣＰＵ５１とハードディスク装置４５との通信の切り替えを行う。システムデータはシステムメモリ５２に格納されており、ＣＰＵ５１はシステムデータをシステムメモリ５２から入力し、スイッチ４９へ供給する。
【００２５】
スイッチ４９はコントローラ４７によって制御され、記録時にはＦＩＦＯメモリ４６からの映像データ、またはＣＰＵ５１からのシステムデータもしくは制御信号をハードディスク装置４５へ送る。
また、スイッチ４９はコントローラ４７を通してＣＰＵ５１からの信号によっても制御される。ＣＰＵ５１はハードディスク装置４５の管理をしており、指定のセクタアドレスへのシーク、記録、再生を制御する。
【００２６】
ハードディスク装置４５は入出力インターフェイス部５３、入力されたデータまたは再生されたデータを内蔵するキャッシュメモリ５４とコントローラ５５によりハードディスク５６に記録または再生する。この構成は前述したものである。
【００２７】
次に、再生側を説明する。
ハードディスク装置４５に記録されたシステムデータと映像データは、スイッチ４９によりシステムデータはＣＰＵ５１側へ、映像データはスイッチ４８側へ送られる。次のデータがシステムデータか映像データかはＣＰＵ５１が知っているので、スイッチ４９はＣＰＵ５１からの信号を受けたコントローラ４７が正しくデータを振り分ける。
【００２８】
スイッチ４８はＣＰＵ５１により再生側に制御され、映像データは再生用のＦＩＦＯメモリ５０に蓄えられる。このＦＩＦＯメモリ５０の入出力の制御はコントローラ４７によってなされる。
なお、このＦＩＦＯメモリ５０は、記録しながら異なるデータを再生して装置の外部へ出力するという時差送出などのアプリケーションではＦＩＦＯメモリ４６と別に必要であるが、そのようなアプリケーションがなければ記録用のＦＩＦＯメモリ４６で兼ねる形態も可能である。
【００２９】
ＦＩＦＯメモリ５０に蓄えられた映像データは、タイムスタンプ除去部５７によりタイムスタンプが除去された元の連続したＭＰＥＧ２映像データに復元され、スイッチ５８へ送られる。
スイッチ５８はＣＰＵ５１によって制御され、チューナ＆デマルチプレクサ４３からの入力ＭＰＥＧ２映像データまたはタイムスタンプ除去部５７からの再生ＭＰＥＧ２映像データをデコーダ５９へ送る。
【００３０】
デコーダ５９はＭＰＥＧ２映像データをデコードしてモニタ６０へ出せる形式に変換する。デコーダ５９の出力はＤ／Ａコンバータ６１でアナログ信号に変換されて外部のモニタ６０へ出力される。
なお、外部のモニタ６０がデジタルインターフェイスを持つならばＤ／Ａコンバータ６１は不要である。また、外部へ接続する機器がＭＰＥＧ２映像データをそのまま入力する機器であればデコーダ５９も不要で、ＭＰＥＧ２映像データをそのまま出力すればよい。
【００３１】
また、チューナ＆デマルチプレクサ４３からの入力ＭＰＥＧ２映像データを直接出力することが不要で、受信信号を必ずハードディスク装置４５で記録してから出力する形態のセットトップボックスであれば、スイッチ５８も不要である。
【００３２】
このようなセットトップボックスにおいて、コントローラ４７の記録時の動作とＦＩＦＯメモリ４６のサイズの決定方法の一例を説明する。
【００３３】
コントローラ４７は、ＦＩＦＯメモリ４６の入出力を制御すると共に、スイッチ４９の制御をする。通常はＣＰＵ５１からの指令によりスイッチ４９をポジションＡ側へ接続し、システムデータがハードディスク装置４５に記録されるようにするが、ＦＩＦＯメモリ４６のデータ蓄積状態を監視している。そしてＦＩＦＯメモリ４６にＭＰＥＧ２映像データが溢れないようにするために、ＦＩＦＯメモリ４６が満杯になる前にスイッチ４９をポジションＢ側に接続し、映像データをハードディスク装置４５へ送る。
【００３４】
このように制御するためには、ＦＩＦＯメモリ４６のメモリサイズが必要サイズ以上でなければならない。その必要サイズを図４を用いて詳細に説明する。
図４はハードディスク装置へのシステムデータと映像データのアクセス並びにＦＩＦＯメモリ入力データの関係を示したタイミングチャートである。
【００３５】
ＦＩＦＯメモリ４６中の映像データが空になってから、ｔ１でシステムデータを記録するためにシステムデータの記録領域へシークし、１セクタ分のシステムデータを記録する。ｔ２で再び映像データを記録するためにシークし、ｔ１からＦＩＦＯメモリ４６に蓄積された映像データをｔ３からｔ４までの間、記録する。
【００３６】
この記録のため、映像データはｔ１からｔ３までのＦＩＦＯメモリ４６の入力データのみならず、ｔ３からｔ４までのＦＩＦＯメモリ４６の入力データが必要となり、この入力データを溢れることなく蓄積するだけのサイズがＦＩＦＯメモリ４６で必要となる。
【００３７】
入出力インターフェイス部５３での最大転送レートをＲａ（byte/sec）、ハードディスクの最大アクセスタイムをＴｂ（msec）、ハードディスクのセクタサイズをＳｃ（byte）、タイムスタンプ付加部４４からのＭＰＥＧ２映像データの転送レートをＲｍ（bit/sec ）、最小ハードディスクアクセスサイズを１セクタサイズとし、システムデータは１セクタサイズ内に収まるとすると、図４でｔ１からｔ３までの時間Ｔｓｄ（msec）は、１セクタを記録する時間と２回の最大アクセスタイムの合計であるから、式１のようになる。
Ｔｓｄ＝Ｓｃ／Ｒａ×１０³ ＋Ｔｂ×２（１）
【００３８】
ＦＩＦＯメモリ４６のサイズは、時間Ｔｓｄの間に転送されてきたＭＰＥＧ２映像データ量と、ｔ３からｔ４までの時間Ｔａｖ内に新たに転送されてくるＭＰＥＧ２映像データ量の分が必要であるから、式２のようになる。
（ＦＩＦＯメモリのサイズ）＝（Ｔｓｄ＋Ｔａｖ）×１０^-3×Ｒｍ（２）
【００３９】
Ｔａｖは式３、式４のように計算される。

【数１】

【００４０】
たとえば、Ｒａ＝１０Ｍ（byte/sec）、Ｔｂ＝２０（msec）、Ｓｃ＝５１２（byte）であるとき、式１に代入すると、

となる。
【００４１】
この結果を用いて、Ｒｍ＝１０Ｍ（bit/sec ）として式３に代入し、近似計算すると
Ｔａｖ≒５（msec）
となる。これらのＴｓｄ、Ｔａｖを式２に代入すると、必要なＦＩＦＯメモリのサイズは次のように計算される。

【００４２】
このように計算できるのは、映像データを記録するハードディスクの記録領域が、システムデータを記録する領域と分けられており、しかも連続しているので、映像データを記録中はシークが発生せず、Ｔａｖが予定された時間より長くなることがないためである。すなわち、映像データ転送中の入出力インターフェイス部５３の入力レートが保証されているためである。
したがって、計算により必要なＦＩＦＯメモリ４６のサイズが決定したならば、映像データの駒落ちがない記録が保証される。
【００４３】
また、コントローラ４７の再生時の動作とＦＩＦＯメモリ５０のサイズの決定方法も記録側と同様である。ＦＩＦＯメモリ５０から出力されるＭＰＥＧ２映像データが途切れないように映像データをハードディスク装置４５からＦＩＦＯメモリ５０へ供給しなければならない。
そのため、システムデータをアクセスして映像データへ戻り、読み出す時間の分のデータを蓄積する必要があり、記録と同様の計算によりＦＩＦＯメモリ５０の必要なサイズが決定される。
【００４４】
次に、ＦＡＴ（File Allocation Table ）の記録方法について説明する。ＦＡＴとは、ファイル配置表の一種で、１セクタサイズ以上のデータを記録していくときに次のセクタアドレスを記録したものである。一般にこのセクタアドレスはランダムになる傾向があり、ＦＡＴはデータを記録する毎にある決められた領域に記録されている。
【００４５】
本装置では、映像データの記録領域は固定されており、しかも連続して記録することが決められているため、常に次のセクタアドレスが決まっている。そのためＦＡＴを使う場合は、映像データに関しては、前もってＦＡＴにセクタアドレスを書いておくことができる。
【００４６】
従って、システムデータ用ＦＡＴと映像データ用ＦＡＴとを別に持つ場合は、記録の開始の前に映像データ用ＦＡＴを一回書くだけでよい。
たとえば、映像データの記録領域が２時間分あったときに３０分のＭＰＥＧ２映像データを記録する場合は、３０分後のセクタアドレス示すＦＡＴの場所に「ＥＮＤ」マークを記録の開始の前に一回書くだけでよい。
【００４７】
図５は図２で示したハードディスクのＦＡＴの一例を示した図である。図５ではセクタアドレス１から５が映像データのひとかたまりを示している。その次に「ＥＮＤ」というマークにより、ここで終了することが示されている。また、システムデータに関してはセクタアドレスが２６、３４、３９とランダムに書かれている。
【００４８】
このように、通常のシステムデータと同じようにＦＡＴを記録することが可能で、映像データのＦＡＴをＣＰＵ５１から直接アクセスすることが可能となり、ＣＰＵ５１が認識することができる。
【００４９】
以上、放送された映像信号を受信するセットトップボックスでの利用形態を説明したが、音声信号と共に受信するセットトップボックス、ＩＲＤ、電話線を介してインターネットからの信号を受信するマルチメディア用の装置など、映像データや音声データなどの転送レートが一定の連続データと、ＨＴＭＬやプログラムまたはデジタルカメラ等からのデータ等のシステムデータとを記録する必要がある他の装置にも、本発明が利用できるのは明らかである。
【００５０】
【発明の効果】
本発明のディスク装置によれば、映像データや音声データなどの連続データを、その連続性を損なうことなく、ランダムアクセスの多いシステムデータと共に一般的なディスク装置一つに記録することが可能となる。そのため特に高性能なディスク装置は不要である。
また、連続データを特別にフォーマット化されたブロックではなく通常のシステムデータを扱うブロックに記録することが可能となり利便性が向上する。
【００５１】
また、本発明のディスク装置は様々な装置に内蔵可能で、受信装置に内蔵すれば、小規模な構成で、且つ、受信した映像信号または音声信号を、連続性が保証された状態でシステムデータと共にディスクへ記録及び再生が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハードディスク装置の映像データとシステムデータとの領域分割を示した図である。
【図２】直径方向で映像データを記録する領域とシステムデータを記録する領域を分けた場合を示した図である。
【図３】本発明の実施の形態例のディスク装置をＭＰＥＧ２の画像を受信するセットトップボックスの中で実現した場合のブロック図である。
【図４】ハードディスク装置へのシステムデータと連続データのアクセス並びにＦＩＦＯメモリ入力データの関係を示したタイミングチャートである。
【図５】ＦＡＴの一例を示した図である。
【符号の説明】
１〜４０…セクタアドレス、４１…アンテナ、４２…セットトップボックス、４３…チューナ＆デマルチプレクサ、４４…タイムスタンプ付加部、４５…ハードディスク装置、４６…ＦＩＦＯメモリ、４７…コントローラ、４８，４９…スイッチ、５０…ＦＩＦＯメモリ、５１…ＣＰＵ、５２…システムメモリ、５３…入出力インターフェイス部、５４…キャッシュメモリ、５５…コントローラ、５６…ハードディスク、５７…タイムスタンプ除去部、５８…スイッチ、５９…デコーダ、６０…モニタ、６１…Ｄ／Ａコンバータ

Claims

システムデータと転送レートが一定である連続データとを、１セクタ単位でデータの記録が行われるディスク状記録媒体へ記録するディスク装置において、
前記システムデータを記録するシステムデータ記録領域と前記連続データを記録する連続データ記録領域とを異なるディスク状記録媒体に分離して記録するディスク記憶部と、
前記連続データに時間情報を付加する時間情報付加部と、
前記時間情報付加部の出力データを前記連続データ記録領域のアドレス順に記録するように前記ディスク記憶部へ供給する連続データ供給部とを有し、
前記連続データ供給部は、
入力データを一時的に記憶し、記憶容量が前記１セクタのデータ量と前記連続データの転送レートとディスク状記録媒体への最大アクセス時間とに基づいて決まる一時記憶部と、
前記一時記憶部に記憶されているデータ量に基づいて、前記システムデータ及び前記連続データのいずれか一方を前記ディスク記憶部へ供給する制御部とを有することを特徴とするディスク装置。