JP6139065B2 - 映像処理装置及び映像処理方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、映像処理装置及び映像処理方法に関する。

近年のテレビジョン放送におけるコンテンツの大容量化や、多チャンネル化に伴い、この種のコンテンツを取り扱うビデオサーバには、高速かつ安定した読み出し性能及び書き込み性能が要求されている。

ここで、ビデオサーバにコンテンツを記憶させる記憶装置として、ＳＳＤ（Solid State Drive）などの半導体メモリ装置を適用することへのニーズがある。ＳＳＤなどの半導体メモリ装置は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などと比べてデータの読み書きが速く、しかもモータなどの機械的可動部分を持たないことから故障し難いメリットがある。

特開２０１２−２２５０８号公報

しかしながら、上記した半導体メモリ装置は、例えば大容量の映像データの読み出しと書き込みが集中したときに、映像データの読み出しが一時的に遅延するおそれがあり、この場合、映像の再生に支障をきたすことが懸念される。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、映像データの読み出しと書き込みが集中した場合でも、データ処理の遅延などを抑えつつ映像データの適切な再生を可能にする映像処理装置及び映像処理方法を提供することである。

実施の形態の映像処理装置は、映像記憶部及び制御部を備えている。映像記憶部は、映像データを記憶可能な一つ以上の不揮発性の記憶装置をそれぞれ用いて構築された複数の記憶領域を有している。制御部は、複数の記憶領域のうちのある記憶領域からの映像データの読み出し中に書き込み要求が発生した場合、映像データを読み出し中の記憶領域とは異なる記憶領域に、書き込み対象の映像データを記憶させるとともに、映像データの書き込み中に、映像データの読み出し要求が発生した場合、映像データの書き込みを一時的に中断させ、かつ映像データの読み出しが終了してから映像データの書き込みを再開させるように制御を行う。

実施の形態に係るビデオサーバを含む映像処理システムを示す構成図。 図１のビデオサーバの構成を示す機能ブロック図。 図２のビデオサーバが備えた映像記憶部の構成を示す機能ブロック図。 図３の映像記憶部において、映像データが第１及び第２の記憶領域にそれぞれ書き込まれるときの状況を例示した図。 図３の映像記憶部において、第１の記憶領域からの映像データの読み出し中に、映像データが第２の記憶領域に書き込まれるときの状況を例示した図。 図３の映像記憶部において、第２の記憶領域からの映像データの読み出し中に、映像データが第１の記憶領域に書き込まれるときの状況を例示した図。 図２のビデオサーバによる映像処理方法において、映像データの読み出し中に書き込み要求が発生した場合の処理を示すフローチャート。 図２のビデオサーバによる映像処理方法において、映像データの書き込み中に読み出し要求が発生した場合の処理を示すフローチャート。 図２のビデオサーバとは構成が異なる他の実施形態に係るビデオサーバの構成を示す機能ブロック図。

以下、実施の形態を図面に基づき説明する。
図１に示すように、実施の形態に係るビデオサーバ５を含む映像処理システム１は、テレビ番組の放送システムとして適用される。映像処理システム１は、ノンリニア編集機６、操作端末７、放送設備８、映像確認用モニタ９、ビデオカメラ３、映像記録メディア２ａを再生する再生デッキ２、及び映像処理装置としての上記したビデオサーバ５を備えている。

この映像処理システム１において、ビデオサーバ５とその他の機器とは、ＬＡＮポートやＵＳＢポートなどの所定のインターフェースを介して互いに接続されている。図１に示すように、ビデオカメラ３及び再生デッキ２は、ソースの映像信号をビデオサーバ５へ入力する。ノンリニア編集機６は、ビデオカメラ３や再生デッキ２から取得した映像信号をトリミングしたり、また、映像信号にテロップなどの字幕を挿入したりする映像編集を行う。

放送設備８は、例えば、放送する番組を選んで放送塔などへ送信する、いわゆるマスタ設備である。映像確認用モニタ９は、放送設備８への送信中の映像などをモニタする。操作端末７は、例えば、オペレータによる入力操作を介して、映像データの収録要求や再生要求などを指示することの可能な端末である。

ここで、本実施形態のビデオサーバ５は、次のような背景を考慮して構成されている。つまり、近年では、映像コンテンツにおけるその映像品質が、ハイビジョンからフルハイビジョン（解像度２Ｋ×１Ｋ）、超ハイビジョン（解像度４Ｋ×２Ｋ）、スーパーハイビジョン（解像度８Ｋ×４Ｋ）に向け飛躍的に向上し、地上放送からＢＳ（放送衛星）放送、ＣＳ（通信衛星）放送へと、コンテンツが大容量化、多チャネル化されている。

このため、これらの素材映像を保存するビデオサーバ５も大容量化、多チャンネル化が必要となる。その結果、ビデオサーバ５には高い処理能力が求められ、映像を処理する機能部が複数に分担された構成となる。このような複数の機能部で構成されるビデオサーバ５は、これらの機能部間を高速なバスで接続して、映像データのフレームレベルでのリアルタイム性を確保することで、大量の映像データの送受信を可能とする。

すなわち、本実施形態のビデオサーバ５は、図２に示すように、収録部１０、映像記録部１５、再生部１６及び制御部１２を備えている。収録部１０は、ビデオカメラ３や再生デッキ２などから取り込んだＳＤＩ（Serial Digital Interface）信号などの映像信号を符号化処理（エンコード）してＭＰＥＧ−２などの映像データに変換する収録処理を行う。

制御部１２は、ＣＰＵや、主記憶装置（一次記憶装置）としてのメインメモリなどを備えており、ビデオサーバ５全体を統括的に制御する。映像記憶部１５は、補助記憶装置（二次記憶装置）として機能する記憶デバイスとして、例えばＳＳＤ（Solid State Drive）などの不揮発性の半導体メモリ装置を適用しており、収録部１０で得られたＭＰＥＧ−２などの映像データを記憶する。再生部１６は、映像記憶部１５から読み出された映像データを復号化（デコード）した映像信号を出力する。

映像データの収録時においては（上記の収録要求が生じた場合）、前述した制御部１２は、収録部１０に対して映像データの取り込みを指示し、この指示を受けた収録部１０は、映像データの符号化処理を行う。さらにこの際、映像データの書き込み要求が発生し、これに伴い、制御部１２は、映像記憶部１５に対して映像データの書き込みを指示し、この指示を受けた映像記憶部１５は、符号化処理された映像データの書き込み処理を行う。

一方、映像データの再生時においては（上記の再生要求が生じた場合）、映像データの読み出し要求が発生し、これに伴い、制御部１２は、映像記憶部１５に対して映像データの読み出しを指示する。さらにこの際、制御部１２は、再生部１６に対して、映像データの復号化を指示し、この指示を受けた再生部１６は、復号化した映像信号を出力（映像を再生）する。

上述した映像データは、テレビ番組放送用の映像データ（映像コンテンツ）である。制御部１２は、このテレビ番組放送用の映像データを、オンエア日単位、プレイリスト単位、若しくはコンテンツ単位に区分して管理する。オンエア日単位とは、一日分のテレビ番組放送に相当する単位であり、プレイリスト単位とは、一つのテレビ番組に相当する単位であり、例えば１時間分の映像データである。コンテンツ単位とは、プレイリストをさらに細分化した例えば１５分間分の映像データである。

ここで、収録部１０は、コントローラ１０ａを有しており、このコントローラ１０ａによって管理されるデータ送信のスケジュールによって、上述した単位で区分可能な書き込み対象の映像データを、映像記憶部１５に送信する映像データ送信部としての機能を有している。制御部１２は、収録部１０が備えるコントローラ１０ａとの間でのやり取りで、書き込み対象の映像データにおけるデータ送信のスケジュールを取得する。

また、前述した書き込み要求及び読み出し要求は、このようなデータ送信のスケジュールの内容に応じて、制御部１２自体が発生させるものであってもよいし、操作端末７を介して指示される映像データの収録要求や再生要求に連動して発生させるようにしてもよい。

なお、図２に示すように、収録部１０や再生部１６は、収録機能や再生機能をそれぞれが個別に有している複数の収録機能部の集合体及び複数の再生機能部の集合体として、それぞれ構成されている。また、同様に、映像記憶部１５は、図２に示すように、それぞれが個別に記憶機能を持つ複数の記憶機能部の集合体として構成されており、各々が図３に示す構成を有している。

すなわち、映像記憶部１５（を構成する個々の記憶機能部）は、図３に示すように、一つ以上の半導体メモリ装置をそれぞれ用いて構築された複数の記憶領域を有している。本実施形態では、映像記憶部１５は、第１及び第２の記憶領域１５ａ、１５ｂを有している。第１の記憶領域１５ａは、複数のＳＳＤ２３ａ、２３ｂ…を用いて構築されている。同様に、第２の記憶領域１５ｂは、複数のＳＳＤ２４ａ、２４ｂ…を用いて構築されている。

具体的には、図３に示すように、第１の記憶領域１５ａ及び第２の記憶領域１５ｂは、それぞれ複数台のＳＳＤを組み合わせて仮想的な一つの記憶領域を構築するＲＡＩＤコントローラ２５、２６によってそれぞれ管理されている。また、映像記憶部１５を構成する上記した個々の記憶機能部には、ＲＡＩＤコントローラ２５、２６の動作を統括して制御することで、当該記憶機能部単位で映像データの読み書きを制御するコントローラ２９がそれぞれ設けられている。

なお、ＳＳＤ２３ａ、２３ｂ…単体及びＳＳＤ２４ａ、２４ｂ…単体にも、自身が持つ複数の記憶ブロック（記憶素子）に対して、映像データの読み書きを直接的に制御するためのコントローラ２７ａ、２７ｂ…、２８ａ、２８ｂ…がそれぞれ搭載されている。これらのコントローラ２７ａ、２７ｂ…、２８ａ、２８ｂ…は、ＳＳＤ単体ごとの個々の記憶ブロックに対するデータの書き込みの均等化（媒体の使用寿命を延ばす摩耗平滑化）を図るためのウェアレベリングを適用したデータの書き込み制御を行う。

ここで、制御部１２は、前述したコントローラ２９、ＲＡＩＤコントローラ２５、２６、及びコントローラ２７ａ、２７ｂ…、２８ａ、２８ｂ…と協働して、複数の記憶領域のうちのある記憶領域からの映像データの読み出し中に書き込み要求が発生した場合、映像データを読み出し中の記憶領域とは異なる記憶領域に、書き込み対象の映像データを記憶させるように制御を行う。

また、図４Ａに示すように、映像データの読み出し中ではないときに書き込み要求が発生した場合、制御部１２は、書き込み対象の映像データを第１及び第２の記憶領域１５ａ、１５ｂに記憶させるように映像記憶部１５を制御する。さらに、制御部１２は、映像データを、オンエア日単位、プレイリスト単位又はコンテンツ単位に区分し、この区分した映像データを第１及び第２の記憶領域１５ａ、１５ｂ（複数の記憶領域）に分散して記憶させる。つまり、制御部１２は、所定の単位で区分した映像データを、第１及び第２の記憶領域１５ａ、１５ｂに対して交互に書き込む。

一方、図４Ｂに示すように、制御部１２は、第１の記憶領域１５ａからの映像データの読み出し中に書き込み要求が発生した場合、書き込み対象の映像データを第２の記憶領域１５ｂに記憶させるように映像記憶部１５を制御する。また、図４Ｃに示すように、第２の記憶領域１５ｂからの映像データの読み出し中に書き込み要求が発生した場合、制御部１２は、書き込み対象の映像データを第１の記憶領域１５ａに記憶させるように映像記憶部１５を制御する。

したがって、ビデオサーバ５では、映像データの書き込み処理と読み出し処理が集中した場合でも、データ処理の遅延を抑制することができるので、再生映像におけるノイズの発生などを抑えつつ映像を適切に再生することがきる。

さらに、制御部１２は、映像記憶部１５が有する複数の記憶領域のうちの、所定の記憶領域に対する映像データの書き込み中に、この所定の記憶領域に対する映像データの読み出し要求が発生した場合、映像データの書き込みを一時的に中断させ、かつ映像データの読み出しが終了してから当該所定の記憶領域への映像データの書き込みを再開させる。

具体的には、所定の単位で区分した映像データを、第１及び第２の記憶領域１５ａ、１５ｂに対して交互に書き込んでいる状況において、例えば第１の記憶領域１５ａに対する映像データの書き込み中に、同じ第１の記憶領域１５ａに対する映像データの読み出し要求が生じた場合、第１の記憶領域１５ａへの映像データの書き込みを一時的に中断させ、第１の記憶領域１５ａからの映像データの読み出しが終了した後、第１の記憶領域１５ａへの映像データの書き込みを再開させる。このような制御によっても、映像データの読み書きが集中することを回避できるので、安定した映像の再生を継続させることができる。

また、制御部１２は、このような制御と共に、いわゆるバックプレッシャと呼ばれるフロー制御を行う。つまり、制御部１２は、一時的に映像データの書き込みを中断させたときに、書き込み対象の映像データが収録部１０から映像記憶部１５へ送信されないようにするために、収録部１０のコントローラ１０ａに対して、コリジョン信号やポーズ信号などによる映像データの送信停止要求を、直接（又は映像記憶部１５のコントローラ２９を介して）通知する。

なお、映像データの書き込み中に映像データの読み出し要求が発生した場合においては、例えば映像データの書き込み中の記憶領域と、映像データの読み出し要求の対象となる記憶領域と、が互いに異なる記憶領域であったとしても、制御部１２が、映像データの書き込みを一時的に中断させ、かつ映像データの読み出しが終了してから映像データの書き込みを再開させる制御を行ってもよい。

次に、このように構成されたビデオサーバ５による映像処理方法について説明する。まず、映像データの読み出し中に書き込み要求が発生した場合の処理を図５に示すフローチャートに基づいて説明する。

図５に示すように、映像データの読み出し要求が発生すると（Ｓ［ステップ］１のＹＥＳ）、制御部１２は、読み出し対象の映像データが例えば第１の記憶領域１５ａに記憶されているか否かを判断する（Ｓ２）。第１の記憶領域１５ａに記憶されている場合（Ｓ２のＹＥＳ）、第１の記憶領域１５ａからの映像データの読み出しが開始される（Ｓ３）。映像データの読み出し中に（Ｓ４のＮＯ）、書き込み要求が発生した場合（Ｓ５のＹＥＳ）、図５及び図４Ｂに示すように、制御部１２は、書き込み対象の映像データを第２の記憶領域１５ｂに記憶させるように映像記憶部１５を制御する（Ｓ６）。

一方、読み出し対象の映像データが第２の記憶領域１５ｂに記憶されている場合（Ｓ２のＮＯ）、第２の記憶領域１５ｂからの映像データの読み出しが開始される（Ｓ７）。映像データの読み出し中に（Ｓ８のＮＯ）、書き込み要求が発生した場合（Ｓ９のＹＥＳ）、図５及び図４Ｃに示すように、制御部１２は、書き込み対象の映像データを第１の記憶領域１５ａに記憶させるように映像記憶部１５を制御する（Ｓ１０）。この後、映像データの書き込み及び読み出しが完了すると（Ｓ１１）、このルーチンの処理が一旦終了となる。

次に、映像データの書き込み中に読み出し要求が発生した場合の処理を図６に示すフローチャートに基づいて説明する。図６に示すように、映像データの書き込み要求が発生すると（Ｓ２１のＹＥＳ）、映像記憶部１５における所定の記憶領域に対する映像データの書き込みが開始される（Ｓ２２）。映像データの書き込み中に（Ｓ２３のＮＯ）、読み出し要求が発生した場合（Ｓ２４のＹＥＳ）、制御部１２は、映像データを書き込み中の記憶領域と読み出し対象の記憶領域とが同じ記憶領域であるか否かを判断する（Ｓ２５）。同じ記憶領域でない場合（Ｓ２５のＮＯ）、制御部１２は、映像データの書き込みと読み出しが並列的に行われるように制御し（Ｓ２６）、一方、同じ記憶領域である場合（Ｓ２５のＹＥＳ）、制御部１２は、映像データの書き込みを一時的に中断させる（Ｓ２７）。さらに、制御部１２は、映像データの読み出しが終了した後（Ｓ２８のＹＥＳ）、映像データの書き込みを再開させる（Ｓ２９）。

既述したように、本実施形態のビデオサーバ５は、映像データの読み出しと書き込みが集中するような状況を想定し、映像記憶部１５の記憶領域を複数に分割した構成を有している。つまり、ビデオサーバ５では、第１、第２の記憶領域１５ａ、１５ｂのうちの一方の記憶領域からの映像データの読み出し中に書き込み要求が発生した場合、映像データを読み出し中の記憶領域とは異なる他方の記憶領域に、書き込み対象の映像データを記憶させるように制御を行う。したがって、ビデオサーバ５によれば、映像データの書き込み処理と読み出し処理が集中した場合でも、データ処理の遅延を回避することができ、これにより、再生映像におけるノイズの発生などを抑えつつ映像を適切に（継続的に）再生することがきる。

また、本実施形態のビデオサーバ５は、半導体メモリ装置である例えば汎用のＳＳＤを用いて記憶領域が構築されている。詳述すると、個々のＳＳＤでは、ウェアレベリングを適用したデータの書き込み制御がランダムに発生するものの、本実施形態のビデオサーバ５では、上述したようなデータの読み書きの集中を複数の記憶領域に分散して処理できるので、汎用のＳＳＤ単体には特に変更を加えることなく、上記のウェアレベリングなどに起因するデータ処理の遅延などについても効果的に抑制することが可能となる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

なお、上述した実施形態では、図２、図３に示したように、映像記憶部１５において個別に記憶機能を有する個々の記憶機能部ごとに、コントローラ２９がそれぞれ設けられたビデオサーバ５を例示したが、各コントローラ２９に代えて、図７に示すように、前記の各記憶機能部を束ねるかたちのコントローラ３５ａを備えたビデオサーバ３５を構成してもよい。この場合、コントローラ３５ａは、ＳＳＤごとのコントローラ２７ａ、２７ｂ…、２８ａ、２８ｂと制御部１２との間で記憶制御に関する情報を受け渡しする中継的な制御装置として機能することになる。また、これらの構成に代えて、ＳＳＤごとのコントローラ２７ａ、２７ｂ…、２８ａ、２８ｂを、制御部１２が直接制御する構成のビデオサーバを適用することも可能である。

１…映像処理システム、５，３５…ビデオサーバ、１０…収録部、１０ａ，２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂ，２９，３５ａ…コントローラ、１２…制御部、１５…映像記憶部、１５ａ…第１の記憶領域、１５ｂ…第２の記憶領域、１６…再生部、２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ…ＳＳＤ、２５，２６…ＲＡＩＤコントローラ。

Claims (6)

1. 映像データを記憶可能な一つ以上の不揮発性の記憶装置をそれぞれ用いて構築された複数の記憶領域を有する映像記憶部と、
   前記複数の記憶領域のうちのある記憶領域からの映像データの読み出し中に書き込み要求が発生した場合、映像データを読み出し中の記憶領域とは異なる記憶領域に、書き込み対象の映像データを記憶させるとともに、
   映像データの書き込み中に、映像データの読み出し要求が発生した場合、映像データの書き込みを一時的に中断させ、かつ映像データの読み出しが終了してから映像データの書き込みを再開させる
   ように制御を行う制御部と、
   を具備する映像処理装置。
2. 前記映像記憶部に前記書き込み対象の映像データを送信する映像データ送信部をさらに備え、
   前記制御部は、前記一時的に映像データの書き込みを中断させた場合に、前記映像データ送信部に対して、前記書き込み対象の映像データの送信停止要求を通知する、
   請求項１記載の映像処理装置。
3. 前記複数の記憶領域は、第１及び第２の記憶領域からなり、
   前記映像データは、番組放送用の映像データであり、
   前記制御部は、前記番組放送用の映像データを、一日分の番組放送に相当するオンエア日単位、一番組に相当するプレイリスト単位、若しくは、前記プレイリストをさらに細分化したコンテンツ単位に区分し、この区分した映像データを、前記第１及び第２の記憶領域に対して交互に記憶させる、
   請求項２記載の映像処理装置。
4. 映像データを記憶可能な一つ以上の不揮発性の記憶装置をそれぞれ用いて構築された複数の記憶領域を有する映像記憶部と、
   前記複数の記憶領域のうちのある記憶領域からの映像データの読み出し中に書き込み要求が発生した場合、映像データを読み出し中の記憶領域とは異なる記憶領域に、書き込み対象の映像データを記憶させるとともに、
   前記複数の記憶領域のうちの所定の記憶領域に対する映像データの書き込み中に、前記所定の記憶領域に対する映像データの読み出し要求が発生した場合、映像データの書き込みを一時的に中断させ、かつ映像データの読み出しが終了してから前記所定の記憶領域への映像データの書き込みを再開させる
   ように制御を行う制御部と、
   を具備する映像処理装置。
5. 前記映像記憶部に前記書き込み対象の映像データを送信する映像データ送信部をさらに備え、
   前記制御部は、前記一時的に映像データの書き込みを中断させた場合に、前記映像データ送信部に対して、前記書き込み対象の映像データの送信停止要求を通知する、
   請求項４記載の映像処理装置。
6. 前記複数の記憶領域は、第１及び第２の記憶領域からなり、
   前記映像データは、番組放送用の映像データであり、
   前記制御部は、前記番組放送用の映像データを、一日分の番組放送に相当するオンエア日単位、一番組に相当するプレイリスト単位、若しくは、前記プレイリストをさらに細分化したコンテンツ単位に区分し、この区分した映像データを、前記第１及び第２の記憶領域に対して交互に記憶させる、
   請求項５記載の映像処理装置。

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