JP4818404B2 - 素材サーバおよび素材蓄積方法 - Google Patents

Description

本発明は、素材サーバにおける素材の書き込みおよび読み出しに関する。

放送システムで用いられる素材サーバは、動画像、静止画像、音声、字幕などのデータを含む素材を蓄積し、蓄積された素材を放送時刻に応じて放送するべく外部装置へ出力するものである。その素材サーバに用いられる記憶媒体は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）や半導体メモリなど種々ある。素材サーバは、通常、ビットレートの比較的高い素材を、多数のチャンネルに対応して多数入力され、出力する場合も同様に多数の素材を出力するものであるため、素材サーバに用いられる記録媒体は、データの書き込みおよび読み出しが高速であることが求められる。このような背景により、近年では、高速にデータの書き込みおよび読み出しができるＮＡＮＤ型半導体メモリ（ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ、ＮＡＮＤフラッシュメモリ、とも称する。）を用いる素材サーバが増加している。

このＮＡＮＤ型半導体メモリは、その素子の特性により、バイト単位での書き込みおよび読み出しができない。データの書き込みおよび読み出しは、複数ビットをまとめたページと呼ばれる単位で行い、データの消去は複数ページをまとめたブロックと呼ばれる単位で行うことがその理由である。このような特性により、ＮＡＮＤ型半導体メモリに対する処理は、「ページ書き込み」「ページ読み出し」「ブロック消去」の３つが基本動作となる。

このように、ＮＡＮＤ型半導体メモリに対する処理は、ＨＤＤ等の記録媒体を用いた場合とは異なる基本動作を行うため、従来ＨＤＤ等を用いていた装置の記録媒体をＮＡＮＤ型半導体メモリへ変更しても、ＮＡＮＤ型半導体メモリの高速な書き込みおよび読み出しの機能が十分発揮することができないという問題がある。

例えば、ＮＡＮＤ型半導体メモリに１つの素材をページ毎に書き込み、後にその素材を消去すると、ブロックの中のその素材のページのみ消去され、消去後の空き領域が断片的になり、デフラグ等の処理が必要になるという問題がある。このような問題を解決するためには、例えば、特許文献１の技術が知られている。

特開２００７−２８００６８号公報

また、ＮＡＮＤ型半導体メモリは、データの書き込みおよび読み出しはページ単位で行うため、１ページの容量のデータが入力されるまでＮＡＮＤ型半導体メモリへは書き込みせず、入力されたデータは一時的に蓄積（バッファリングとも称する。）される。バッファリングされたデータが１ページの容量に達すると、１ページの容量に達した順に、その素材のデータをページ単位でＮＡＮＤ型半導体メモリへ書き込みを行うようになっているため、１つのブロックには複数の素材のデータが書き込まれる。その様子を図７に示す。

図７の例では、ブロック［０］のページ［０］には素材Ａの０番目のデータが書き込まれ、その次のページであるページ［１］には素材Ｂの０番目のデータが書き込まれている。素材のデータは、動画像や音声を含むものであるため、連続的に読み出される必要があるが、書き込まれた素材のデータを読み出す場合は、素材が連続的になるよう読み出すために、例えば素材Ａを読み出す場合は、図７中の白抜き矢印で示した順番にＮＡＮＤ型半導体メモリへアクセスすることになる。つまり、１つのブロック内でも断片的に読み出したり、複数のブロックから読み出したりする必要があり、高速に読み出すには障害となるという問題がある。

本発明は、ＮＡＮＤ型半導体メモリから素材をより高速に読み出すことができる素材サーバおよび素材蓄積方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による素材サーバは、映像データおよび音声データの少なくとも一方を含む素材を蓄積するＮＡＮＤ型半導体メモリを有する素材サーバであって、入力される素材の識別情報を識別する素材識別手段と、前記素材識別手段により識別された素材の識別情報に応じて、素材毎に割り当てるブロックを前記識別された素材に割り当てるブロック割り当て手段と、入力された素材毎に素材をバッファリングする複数のバッファと、前記バッファにバッファリングされる容量を監視するバッファ量監視手段と、前記バッファ量監視手段により、１ページ分の容量がバッファリングされたことを検出されると、前記ブロック割り当て手段により割り当てされたブロックに対して、前記バッファにバッファリングされている素材をページ単位で書き込む書き込み手段と、前記書き込まれた素材を読み出す読み出し手段とを備えることを特徴とする。

本発明による素材サーバおよび素材蓄積方法によれば、ＮＡＮＤ型半導体メモリから素材をより高速に読み出すことができる。

本発明の一実施の形態に係る素材サーバの構成を示したブロック図。 本発明の一実施の形態に係る素材サーバが有する主制御部の機能を示した機能ブロック図。 本発明の一実施の形態に係る素材サーバが有するメモリ制御部の機能を示した機能ブロック図。 本発明の一実施の形態に係る素材サーバに入力される素材のデータフレーム構成を示した図。 本発明の一実施の形態に係る素材サーバが有するメモリ制御部が行う書き込み処理を示したフローチャート。 本発明の一実施の形態に係る素材サーバが有するＮＡＮＤフラッシュメモリへの書き込みおよび読み出しを説明するための図。 従来の素材サーバが有するＮＡＮＤフラッシュメモリへの書き込みおよび読み出しを説明するための図。

以下、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施の形態を示す素材サーバ１０の構成を示したブロック図である。
素材サーバは、複数の素材を外部から並列に入力される入力インタフェース１１、入力された複数の素材を素材毎に分けるスイッチ１２、スイッチ１２により振り分けられた素材を素材毎にバッファリングするバッファＡ１３、バッファＢ１３、バッファＣ１３（これらを纏めてバッファ１３と称する。）、素材を蓄積しておくＮＡＮＤフラッシュメモリ１４、バッファ１３およびＮＡＮＤフラッシュメモリを制御してＮＡＮＤフラッシュメモリに対する書き込みおよび読み出しを制御するメモリ制御部１５、および、入力インタフェース１１やスイッチ１２、メモリ制御部１５などの素材サーバ各部を制御する主制御部１６を有する。ここでは、バッファ１３は３つのみ表記したが、３つに限られず、２つであっても、４つ以上であってもよく、並列に入力される素材の数に応じて決定される。

なお、図１では、素材をＮＡＮＤフラッシュメモリ１４に書き込む場合の説明に必要なブロックのみを示したが、素材を出力する場合に使用する、出力インタフェースや出力バッファなどをさらに有する構成にしてもよい。また、入力される素材を圧縮するエンコーダや、圧縮された素材を伸長するデコーダをさらに有する構成にしてもよい。

次に、図２を参照して主制御部１６の機能を説明する。主制御部１６には、素材ＩＤ識別部１６１を備える。入力インタフェース１１から入力された複数の素材の先頭には、素材を識別する素材ＩＤ等を含むヘッダを有し、素材ＩＤ識別部１６１は、このヘッダを参照することにより、素材を識別する。複数の素材が多重化される等により並列に素材が入力される場合は、入力された素材の素材ＩＤを参照して、素材を識別する。素材ＩＤ識別部１６により識別された素材は、スイッチ１２により素材毎に振り分けられ、素材毎にバッファ１３にバッファリングされる。

また、複数の素材が入力されている場合に、その内の１つの素材（例えば素材Ａ）の入力が終了し、他の素材（例えば素材Ｂ）が入力されると、ヘッダを解析することにより、入力される素材が素材Ａから素材Ｂに変わったことを判断する。入力される素材が変わった後の素材Ｂは、素材Ａがバッファリングされていたバッファ１３にバッファリングされることになる。

ここで、図３を参照してメモリ制御部１５の機能を説明する。メモリ制御部１５には、素材を書き込むブロックを素材毎に割り当てるブロック割り当て部１５１、ＮＡＮＤフラッシュメモリ１４に対する書き込み、読み出し、消去を行うメモリアクセス部１５２、メモリアクセス部１５２の処理に対応して、素材が書き込まれた物理アドレスやブロック割り当て部１５１により割り当てられた素材毎のブロックに係る情報を記憶または更新するメモリ管理部１５３、および、バッファ１３にバッファリングされているデータの容量を監視するバッファ量監視部１５４を備える。また、このメモリ制御部１５は、バッファ１３およびＮＡＮＤフラッシュメモリと接続される。

素材ＩＤ識別部１６１が入力された素材のＩＤを識別すると、その素材の識別を契機として、ブロック割り当て部１５１は、その素材を書き込むＮＡＮＤフラッシュメモリ１４のブロックを割り当てする。この割り当てに係る情報は、メモリ管理部１５３に記憶される。そして、スイッチ１２により振り分けられた素材は、バッファ１３（例えば、バッファＡ１３）にバッファリングされる。メモリ制御部１５に備えられるバッファ量監視部１５４は、バッファ１３にバッファリングされるデータの容量を監視し、その容量が１ページ分の容量に達したことを検出するようになっている。バッファ量監視部１５４により、１ページ分の容量がバッファリングされたことを検出すると、メモリアクセス部１５２は、その素材が割り当てられているブロックに対して書き込みを行う。その素材の読み出しを行う場合は、メモリアクセス部１５２は、メモリ管理部１５３を参照して、その素材が書き込まれている物理アドレスを判断し、その物理アドレスに基づいて素材の読み出しを行う。

次に、図４を参照して、この素材サーバ１０に入力される素材のフレーム構成について説明する。
素材は、例えば１／３０秒毎に区切られるフレームが連続したものである。そのフレームには、映像データが入るＶＩＤＥＯ、音声データが入るＡＵＤＩＯ、および、映像や音声以外の、例えば字幕データ等が入るＡＮＣの主に３種類のデータ領域がある。フレーム毎に、ＶＩＤＥＯ、ＡＵＤＩＯ、ＡＮＣが設けられ、フレームは、素材を再生する順に配列されている。図４では、右向きに時間ｔが進行すると、Ｆｒａｍｅ［０］、Ｆｒａｍｅ［１］、Ｆｒａｍｅ［２］…という順に素材が再生される。図４では、Ｆｒａｍｅ［４］までのみ表記したが、Ｆｒａｍｅ［４］以降も、フレームが続くものである。

次に、図５を参照して、メモリ制御部１５を中心として各部が行う、ＮＡＮＤフラッシュメモリへの書き込み処理について説明する。

図５は、ＮＡＮＤフラッシュメモリに対して素材を書き込む処理を示したフローチャートである。
まず、入力インタフェース１１に例えば素材ＩＤが素材Ａという素材（以降素材Ａと称する。）が入力され、主装置１６が備える素材ＩＤ識別部１６１により素材ＡのＩＤが識別されたことを契機として、メモリ制御部１５が備えるブロック割り当て部１５１は、その素材を書き込むＮＡＮＤフラッシュメモリ１４のブロックのうち、例えばブロック［０］を割り当てる（Ｓ１１）。入力された素材Ａは、スイッチ１２に入力され、例えばバッファＡ１３へ振り分けされる。スイッチ１２により振り分けされた素材Ａがバッファリングされると、メモリ制御部１５が備えるバッファ量監視部１５４によりバッファリングされている容量を監視する（Ｓ１２）。この容量が、１ページの容量に達していないと判断した場合（Ｓ１２でＮＯの場合）には、１ページの容量がバッファされるまで監視を継続する。

また、バッファ１３にバッファリングされている容量が、ページ単位の容量に達した場合（Ｓ１２でＹＥＳの場合）は、処理Ｓ１１にて割り当てたブロック［０］へ、ページ単位で書き込みを行う（Ｓ１３）。ページ単位での書き込みが終了すると、書き込んだブロック［０］に空きがあるか否かを判断する（Ｓ１４）。空きが無い場合（Ｓ１４でＮＯの場合）は、処理Ｓ１１のブロック割り当てを行い（例えばブロック［ｎ］を割り当てする）、以降の処理を繰り返す。書き込んだブロックに空きがある場合（Ｓ１４でＹＥＳ）には、処理Ｓ１２の処理である、バッファリングされた素材の容量を監視を行い、以降の処理を繰り返す。

図５に示した処理は、素材毎に行われるものである。つまり、例えば３つの素材Ａ、Ｂ、Ｃが多重化される等により並列に入力された場合は、図５に示した処理が３つ並列処理される。

なお、上記では、入力インタフェース１１に素材Ａが入力され、主装置１６が備える素材ＩＤ識別部１６１により素材ＡのＩＤが識別されたことを契機として処理が開始される場合を説明したが、入力インタフェース１１から入力される素材が、素材Ａから素材Ｄに変わった場合は、素材ＩＤ識別部１６１が素材のＩＤが変わったことを契機として図５に示す処理が開始される。

ここで、図６を参照して、以上のような書き込み処理を行った結果である、ＮＡＮＤフラッシュメモリに書き込まれている素材のイメージを示す。

ＮＡＮＤフラッシュメモリ１４は、ブロック［０］からブロック［ｎ］までのｎ個のブロックに分けられ、それぞれのブロックは、ここではｎ個表記している複数のページに分けられる。そして、ページ内に表記された素材ＩＤに付帯している角括弧内の数字は、その素材の何番目のデータであるかを示しているものである。

ブロック［０］には、素材Ａのデータがページ毎に分割されて蓄積されている。ブロック［０］のページ［０］には素材Ａの１番目のデータが蓄積され、ブロック［０］のページ［１］には素材Ａの２番目のデータが蓄積され、ブロック［０］のページ［２］以降には、素材Ａが順番通りに蓄積されている。また、ブロック［１］には、素材Ｂのデータが順番に蓄積され、ブロック［２］には、素材Ｃのデータが順番に蓄積されている。また、ブロック［ｎ］には、ブロック［０］にいっぱいに蓄積された素材Ａの続きのデータである素材Ａのｎ＋１番目のデータから、素材Ａのｎ＋ｎ番目のデータが蓄積されている。

このように、１つのブロックには、１つの素材が読み出される順に、いわゆるシーケンシャルに蓄積される。そのため、素材を読み出す場合には、ブロックの初めから順に読み出しを行うため、読み出しに要する時間が短くて済む。また、素材毎に行う書き込み処理においても、ブロックの中のページに順番に書き込みすることで、書き込みに要する時間も短くて済む。さらに、書き込みを素材毎に並列に行うようにしているため、書き込み速度はさらに高速化することができる。

なお、本発明は、以上の構成に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、実施例１では、図１に示すように、１つの入力インタフェースから多重化等により複数の素材が並列に入力され、スイッチ１２により素材毎にバッファに振り分けるようにしたが、入力される素材の数に応じた数の入力インタフェースを備え、それぞれの入力インタフェースに対応してバッファを設けるように構成してもよい。

また、実施例１では、３つの素材が並列に入力される例を示したが、素材サーバに並列に入力される素材の数は、３つに限られず、２つであっても、４つ以上であってもよい。

１０…素材サーバ、１１…入力インタフェース、１２…スイッチ、１３…バッファ、１４…ＮＡＮＤフラッシュメモリ、１５…メモリ制御部、１５１…ブロック割り当て部、１５２…メモリアクセス部、１５３…メモリ管理部、１５４…バッファ量監視部、１６…主制御部、１６１…素材ＩＤ識別部。

Claims (2)

1. 映像データおよび音声データの少なくとも一方を含む素材を蓄積するＮＡＮＤ型半導体メモリを有する素材サーバであって、
   入力される素材の識別情報を識別する素材識別手段と、
   前記素材識別手段により識別された素材の識別情報に応じて、素材毎に割り当てるブロックを前記識別された素材に割り当てるブロック割り当て手段と、
   入力された素材毎に素材をバッファリングする複数のバッファと、
   前記バッファにバッファリングされる容量を監視するバッファ量監視手段と、
   前記バッファ量監視手段により、１ページ分の容量がバッファリングされたことを検出されると、前記ブロック割り当て手段により割り当てされたブロックに対して、前記バッファにバッファリングされている素材をページ単位で書き込む書き込み手段と、
   前記書き込まれた素材を読み出す読み出し手段とを備えることを特徴とする素材サーバ。
2. 映像データおよび音声データの少なくとも一方を含む素材を蓄積するＮＡＮＤ型半導体メモリを有する素材サーバにおけるＮＡＮＤ型半導体メモリへの素材蓄積方法であって、
   入力される素材の識別情報を識別する素材識別ステップと、
   前記素材識別ステップで識別された素材の識別情報に応じて、素材毎に割り当てるブロックを前記識別された素材に割り当てるブロック割り当てステップと、
   入力された素材毎に素材をバッファリングする複数のバッファにバッファリングされる容量を監視するバッファ量監視ステップと、
   前記バッファ量監視ステップで、１ページ分の容量がバッファリングされたことを検出されると、前記ブロック割り当てステップで割り当てされたブロックに対して、前記バッファにバッファリングされている素材をページ単位で書き込む書き込みステップと、
   前記書き込まれた素材を読み出す読み出しステップとを備えることを特徴とする素材蓄積方法。

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