JP5094986B2 - 集積回路 - Google Patents
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Description
グラフィクスデータと、矩形領域を示すウインドウ定義情報と、を含むグラフィクスストリームを記憶媒体から読み取る、読み取り手段と、
前記グラフィクスデータをデコードする、プロセッサと、
前記デコードされたグラフィクスデータを記憶する、オブジェクトバッファと、
プレーンメモリと、
前記オブジェクトバッファに記憶されているデコードされたグラフィクスデータを、前記プレーンメモリで描画し、
前記矩形領域が前記プレーンメモリの一部を示す場合には、前記オブジェクトバッファに記憶されているデコードされたグラフィクスデータを前記矩形領域内で描画処理し、前記矩形領域外では描画処理しない、コントローラと、
を備え、
前記矩形領域の位置とサイズは、Epochの先頭で指定され、
前記矩形領域は、前記Epochで固定されており、
前記Epochは、前記オブジェクトバッファ及び前記プレーンメモリがクリアされてから再度クリアされるまでの期間である、
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。
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。
『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。画素の色にあたっては、一画素当たりのインデックス値(赤色差成分(Cr値),青色差成分(Cb値),輝度成分Y値,透明度(T値))のビット長が8ビットになっており、これ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。グラフィクスオブジェクトによる字幕は、透明色の背景に、文字列を配置することで描画される。
『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。
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』と、『window情報(1)〜(m)』とから構成される。
『pallet_update_flag』は、本PCSにおいてPalletOnly Displey Updateがなされているかどうかを示す。PalletOnly Displey Updateとは、直前のパレットのみを新たなものに切り換えることでなされるアップデートをいう。本PCSでかかるアップデートがなされれば、本フィールドは”1”に設定される。
『window情報(1)・・・(n)』は、このPCSが属するDisplay Set内の、個々のウィンドゥをどのように制御するかを示す情報である。図8(b)の破線wd1は、任意のwindow情報(i)の内部構成をクローズアップしている。この破線wd1に示すように、window情報(i)は、『object_id』、『window_id』、『object_cropped_flag』、『object_horizontal_position』、『object_vertical_position』、『cropping_rectangle情報(1)(2)・・・・・(n)』からなる。
『window_id』は、本PCSにおいて、グラフィクスオブジェクトに割り当てられるべきウィンドゥを示す。1つのウィンドゥには最大2つのグラフィクスオブジェクトが割り当てられる。
『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。
『object_cropping_width』は、グラフィックスプレーンにおけるクロップ矩形の横幅を示す。
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』『あなたが』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 あなたが』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。
先ず初めにCut-In/Outの記述作法について説明する。図13は、時間軸に沿った連続写真的な表記で、Cut-In/Outを実行する際のDisplay Setの記述例を示す図である。
これら一連のDisplay Setは、1つ前のDisplay Setと異なるPDSを指定しているため、Epoch内の複数PCSにおいて表示されるグラフィクスオブジェクトは、徐々に輝度値が高められたり、弱められることになる。これによりFade-In/Outという表示効果の実現が可能になる。
このようにPCSの記述次第でCut-In/Out,Fade-In/Out,Wipe-In/Out,Scrollというような多様な表示効果を実現することができるので、字幕描画に様々な工夫を凝らすことができる。
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。
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。
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。
続いてPCSのDTS、PTSの設定について説明する。
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のデコード期間(ii)、DSn.PCSn.OBJ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。
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。
図21(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21(b)(c)は、図18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21(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23(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)よリ長い場合、Decode_Durationはクリア期間(1)+デコード期間(2)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23(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。
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、WDS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23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。
以上が再生時間軸に対するDisplay Setの割り当てについての説明である。
このタイミングチャートの再生時間軸は、図24の再生時間軸と同じものである。このタイミングチャートにおいて、PTS(PCS1.1)、PTS(PCS1.2)、PTS(PCS1.3)、PTS(PCS2)は、それぞれ『what』の表示時点t1,『what is』の表示時点t2,『what is blu-ray』の表示時点t3,『blu-ray is everywhere』の表示時点t4を示すよう設定される。これは、それぞれの字幕の表示時点において各PCSに記述された制御(Cropなど)を実行する必要があるからである。
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。
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。
グラフィクスプレーン8は、一画面分の領域をもったプレーンメモリであり、一画面分の非圧縮グラフィクスを格納することができる。
加算器10は、CLUT部9により色変換された非圧縮グラフィクスに、PDSに示されるT値(透過率)を乗じて、ビデオプレーン6に格納された非圧縮状態のピクチャデータと画素毎に加算し、合成画像を得て出力する。
Graphical Controller17は、Composition Buffer16に配置されたPCSを解読して、PCSに基づく制御をする。この制御の実行タイミングは、PCSに付加されたPTSの値に基づく。以上が再生装置の構成要素である。
以上のように構成された再生装置において、各構成要素はパイプライン式にデコード処理を行うことができる。
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Yes)、ステップS23においてSegmentKをCoded Data Buffer13にロードする。
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S45は、PCSのcomposition_stateが、Epoch_Startであるか否かの判定であり、もしEpoch Startであるなら、ステップS46においてグラフィクスプレーン8を全クリアする。それ以外であるなら、ステップS47においてWDSのwindow_horizontal_position、window_vertival_position、window_width、window_heightに示されるwindowをクリアする。
ステップS42は、現在の再生時点がWDSのPTSであるか否かの判定であり、もしWDSのPTSであるなら、ステップS54においてウィンドゥが1つであるか否かを判定し、もし2つであれば、メインルーチンにリターンする。ウィンドゥが1つであるなら、ステップS55〜ステップS59のループ処理を行う。このループ処理は、ウィンドゥに表示される2つのグラフィクスオブジェクトのそれぞれについて、ステップS57〜ステップS59を実行するというものである。ステップS57は、object_crop_flagが0を示しているか否かの判定であり、もし0を示しているなら、グラフィクスオブジェクトを非表示とする(ステップS58)。
次に図37を参照して、ステップS43、ステップS64〜ステップS66について説明する。
PTS(DSn[PDSj])≦PTS(DSn[PDSj+1])≦PTS(DSn[PDSlast])
PTS(DSn[PDSlast])≦DTS(DSn[ODS1])
尚、PDSにおいてDTSは再生時に参照されないが、MPEG2規格を満たすため、PDSのDTSは、そのPTSと同じ値に設定される。
続いてDSnに属するEND of Display SetSegmentのPTSの設定について説明する。DSnに属するENDは、DSnの終わりを示すものだから、ODS2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ねばならない。
DSn,DSn+1に属するPCSとの関係で考えれば、DSnにおけるPCSは、最初のODS(ODS1)のロード時刻以前に、Composition Buffer16にロードされるから、ENDのPTSは、DSnに属するPCSのロード時刻(DTS(DSn[PCS]))以降、DSn+1に属するPCSのロード時刻(DTS(DSn+1[PCS]))以前でなければならない。そのためENDのPTSは、以下の式の関係を満たす必要がある。
一方、最初のODS(ODS1)のロード時刻は、最後のPDS(PDSlast)のロード時刻以前であるから、ENDのPTS(PTS(DSn[END]))は、DSnに属するPDSのロード時刻以降(PTS(DSn[PDSlast]))でなければならない。そのためENDのPTSは、以下の式の関係を満たす必要がある。
続いて再生装置のパイプラインにおいて、ENDのPTSが、どのような意味合いをなすのかについて説明する。図39は、再生装置のパイプライン動作時における、ENDの意味合いを示す図である。本図は、図28の第2段目以降をベースに作図しており、第2段以降の意味合いは図28と同一である。また本図では、DSn,DSn+1という2つのDisplay Setを描いている。DSnにおいてODSlastになるのは、A-ODSsの最後のODSnであるので、ENDのPTSは、このODSnのPTSを示すよう設定されている。そして、このENDのPTSに示される時点は、DSn+1のPCSのDTSにより示される時点より早いものになっている。
尚、ENDにおいてDTSは再生時に参照されないが、MPEG2規格を満たすため、PDSのDTSは、そのPTSと同じ値に設定される。
以上のように本実施形態によれば、グラフィックプレーンの一部をグラフィクスの表示のためのウィンドゥとして指定するので、再生装置は、プレーン全体のグラフィクス描画を行う必要はない。グラフィックプレーンの25%〜33%など、ある限られた大きさのウィンドゥに対してのみ、グラフィクス描画を行えばよい。グラフィックプレーンのうち、ウィンドゥ以外の部分の描画を省くことができるので、再生装置側のソフトウェアの負担は遥かに軽くなる。
(第2実施形態)
第1実施形態では、ビデオフレーム毎にグラフィクスをアップデートできるように、ウィンドゥの大きさをグラフィックスプレーン全体の1/4とし、グラフィックスプレーンへの書込レートRcを256Mbpsとした。またアップデートレートを、ビデオフレームレートの1/2,1/4とすることにより、大きなサイズのグラフィクスのアップデートの実現も可能とした。しかしアップデートレートをビデオフレームレートの1/2,1/4とした場合、グラフィックスプレーンへの書き込みは、2,4ビデオフレームを要する。そしてグラフィックスプレーンが1つであれば、この書き込みに費やされる2,4フレームの間、グラフィクスが書き込まれる過程がユーザに見えてしまう。そうすると、あるグラフィクスから大きなグラフィクスへと瞬時に切り換わるような表示効果は実現できない。そこで第2実施形態ではグラフィックスプレーンを2つ設ける。図40は、第2実施形態に係る再生装置の内部構成を示す図である。本図が図26、図27と比較して新規なのは、グラフィックスプレーンが2つ有り(図中のグラフィクスプレーン81、グラフィクスプレーン82)、この2つのグラフィックスプレーンがダブルバッファを構成している点である。そのため、2つのグラフィックスプレーンのうち一方からの読み出しが行われている間、他方のグラフィックスプレーンへの書き込みは可能になる。そして第2実施形態に係るGraphical Controller17は、この読出対象の切り換えをPCSに付与されているPTSの時点に実行する。
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42は、第3施形態に係るBD-ROMの製造工程を示すフローチャートである。
ステップS204において、字幕の表示範囲となる windowを定義するようWDSを記述し、ステップS205では、windowが同じになる再生区間を Epochとし、個々のEpochにおけるPCSを記述する。
AVClipが得られれば、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。しかし請求項に係る各発明は、従来技術の技術的課題を解決するための手段を反映したものであるから、請求項に係る各発明の技術範囲は、従来技術の技術的課題解決が当業者により認識される技術範囲を超えることはない。故に、本願の請求項に係る各発明は、詳細説明の記載と、実質的な対応関係を有する。
2 Read Buffer
3 PIDフィルタ
4 TBバッファ
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
14 Stream Graphics プロセッサ
16 Composition バッファ
17 Graphicsコントローラ
18 UOコントローラ
19 プレーヤレジスタ群
20 制御部
200 再生装置
300 テレビ
400 リモコン
Claims (1)
- グラフィクスデータと、矩形領域を示すウインドウ定義情報と、を含むグラフィクスストリームを記憶媒体から読み取る、読み取り手段と、
前記グラフィクスデータをデコードする、プロセッサと、
前記デコードされたグラフィクスデータを記憶する、オブジェクトバッファと、
プレーンメモリと、
前記オブジェクトバッファに記憶されているデコードされたグラフィクスデータを、前記プレーンメモリで描画し、
前記矩形領域が前記プレーンメモリの一部を示す場合には、前記オブジェクトバッファに記憶されているデコードされたグラフィクスデータを前記矩形領域内で描画処理し、前記矩形領域外では描画処理しない、コントローラと、
を備え、
前記矩形領域の位置とサイズは、Epochの先頭で指定され、
前記矩形領域は、前記Epochで固定されており、
前記Epochは、前記オブジェクトバッファ及び前記プレーンメモリがクリアされてから再度クリアされるまでの期間である、
ことを特徴とする集積回路。
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