JPH0846907A - ディスク記録装置 - Google Patents
ディスク記録装置Info
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- JPH0846907A JPH0846907A JP6174994A JP17499494A JPH0846907A JP H0846907 A JPH0846907 A JP H0846907A JP 6174994 A JP6174994 A JP 6174994A JP 17499494 A JP17499494 A JP 17499494A JP H0846907 A JPH0846907 A JP H0846907A
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- Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)
- Television Signal Processing For Recording (AREA)
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
Abstract
タルデータを、ディスク上に連続的に記録すると共に、
バッファメモリのアンダーフロー及びオーバーフローを
回避する。 【構成】 書き込み制御回路7は可変レート制御回路5
からの変動する伝送レート情報に応じて符号化回路3か
らバッファメモリ6にデータを書き込む。読み出し制御
回路8はディスク記録系9の伝送レートに応じてバッフ
ァメモリ6からデータを読み出すので、ディスクへのデ
ータの記録は固定伝送レートで行うことが可能となる。
またバッファメモリ6の蓄積量検出手段を設けることに
より、アンダーフローが発生しそうになるとディスクへ
のデータ書き込み手段を1トラック内側に移動し、1周
分空書きした後に、読み出し制御回路8がバッファメモ
リ6からのデータ読み出しを再開する。さらにバッファ
メモリ6は、ディスクへのデータ伝送レートで最外周1
周に要する時間で書き込まれるデータ量分以上の容量を
持つことにより、オーバーフローを避けることが可能と
なる。
Description
り、特に変動する圧縮率の下で符号化された符号化デー
タを連続的にディスク上に記録するディスク記録装置に
関する。
としては、オーディオ用のコンパクトディスク(以下、
CDと呼ぶ)や、CDと同一の光ディスクにオーディオ
以外のディジタルデータも併せて記録したCD−ROM
(Read Only Memory)等があり、それ
らの再生専用機器が広く民生化されている。例えばCD
−ROM上のディジタルデータは、記録トラックを有
し、らせん状にディスクに記録されている。データの記
録フォーマットは、フレームと呼ばれる最小単位を構成
しており、各フレームは同期データ、サブコード、主情
報のディジタルデータ、エラー訂正コードから構成され
る。さらにディスク上の記録は、98フレーム分(23
52バイト)の前記ディジタルデータを1セクタとする
セクタ構造を取って連続であり、各セクタは12バイト
の同期データ、アドレスとモードを示す4バイトのヘッ
ダデータ、2048バイトのディジタルデータ、288
バイトのエラー検出・訂正コードから構成される。ただ
し、同期データを除く前記2340バイトに対しては、
信号のパワースペクトルの平均化を図るためにスクラン
ブル処理が施された後に記録されている。
フォーマットと互換性を持ち、ディジタルデータの記録
が可能なディスク(以下、記録可能ディスクと呼ぶ)も
製品化されており、主に業務用に使われている。この様
な記録可能ディスクに関しては、例えばJASコンファ
レンス’88予稿集第48頁から第51頁に論じられて
いるように、一度だけ記録が可能なCD−WO(Wri
te Once)や、光磁気記録により記録消去が可能
なCD−MO(Magneto Optics)等があ
り、その用途が広がっている。ここで例えば動画像信号
等のディジタルデータを前記記録可能ディスクに記録す
る場合、そのままではデータ量が多すぎて、ディスクの
データ伝送レートでは記録が間に合わない。そこで高能
率符号化技術によりデータ量圧縮が施され、元々の動画
像信号に含まれる冗長度が大幅に削減される。通常CD
−ROM等のディスクへのデータの記録再生は線速度一
定の固定伝送レートで行われるため、前記データ量圧縮
は単位時間当りのデータ発生量の平均値がディスクの固
定伝送レートに合うような形で行われ、圧縮率も一定と
なる。
性質が同じではなく、人間の知覚特性からも例えば動き
の激しいシーンは圧縮率を下げて、動きの少ないシーン
は圧縮率を上げた方が、全体として劣化が目立たなくな
り、平均的に発生するデータ量の低減も可能な場合があ
る。そこで符号化を行う際にある期間毎に圧縮率を変化
させ、つまり伝送レートを可変として、連続的にディス
クにデータを記録していく方法が考えられる。この様な
方法としては、例えば特開平1−200793号公報に
述べられているように、CD−ROMに符号化データを
記録する前段にバッファメモリを設け、そこに蓄えられ
たデータ量に応じて伝送レート情報を生成し、この情報
によりバッファメモリからCD−ROM製造装置へのデ
ータ伝送レートを制御するというものがある。この方法
は、前記バッファメモリ内のデータ量に応じて伝送レー
トを決定し、符号化データの伝送を前記セクタ単位でス
キップあるいはポーズすることにより、等価的に最大伝
送レートよりも低速の伝送レートを実現するというもの
であった。
は、記録する際の伝送レートはバッファメモリ内のデー
タ量により制御されるものであり、既に幾つかの任意の
圧縮率で符号化された符号化データを、その圧縮率に応
じた伝送レートで記録を行うということに関しては特に
考慮されていなかった。また上記従来技術においては、
前記バッファメモリは、蓄積されたデータ量のスレショ
ルドにより伝送レートが制御されるという形でのみ利用
されており、バッファメモリ自体の適当な容量の決定方
法ということについては特に考慮されていなかった。
縮率で符号化された符号化データを、その圧縮率に応じ
た伝送レートで記録することが可能な、ディスク記録装
置を提供することにある。また本発明の他の目的は、前
記符号化データを圧縮率に応じた伝送レートで記録する
場合に、バッファメモリがアンダーフローあるいはオー
バーフローを起こさないような制御を行い、最適なバッ
ファメモリの容量の決定を可能とすることにある。
めに本発明では、圧縮率に応じた伝送レートでバッファ
メモリに符号化データを書き込むものとし、そのための
バッファメモリへの書き込み制御手段と読み出し制御手
段を設ける。また上記他の目的を達成するために本発明
では、バッファメモリのデータ蓄積量を検出する蓄積量
検出手段を設け、この蓄積量がある所定量以下になった
場合には、バッファメモリからの読み出しを中断し、同
時にディスクへのデータ書き込み手段をその位置から1
トラック内側に移動するような制御手段を設け、ディス
クが1周して前記データ書き込み手段が移動する直前の
位置に戻った後に、バッファメモリからの読み出しを再
開することによりディスクへの書き込みを再び始めるよ
うにする。さらにバッファメモリは、書き込み手段がデ
ィスク上の最外周のトラックを1周するのに要する時間
に、ディスクへのデータの固定伝送レートで書き込まれ
るデータ量以上の容量を持つものとする。
じた伝送レートでバッファメモリに符号化データを書き
込み、読み出し制御手段は常にディスクへの書き込み伝
送レートでバッファメモリからデータを読み出すので、
幾つかの圧縮率で符号化された符号化データをディスク
上に連続的に記録することができる。また蓄積量検出手
段はバッファメモリの蓄積量を検出し、読み出し制御手
段はこの蓄積量がある所定量以下になった場合には読み
出しを中断し、さらにディスクへの書き込み手段の位置
を1トラック内側に移動してディスクが1周する時間待
った後にバッファメモリからの読み出しを再開するの
で、バッファメモリのアンダーフローを避けることがで
きる。さらにディスクが1周するのに要する時間は、デ
ィスクへの書き込み手段がディスクの最外周のトラック
上にある場合に最長となるため、ディスクへの書き込み
の伝送レートでこの時間に書き込まれるデータ量分以上
の容量のバッファメモリを用意しておけば、バッファメ
モリのオーバーフローを避けることができる。
説明する。図1は本発明の第1の実施例を示すブロック
図であり、動画像信号を高能率符号化処理によりデータ
量圧縮してディスク上に記録する、ディスク記録装置を
示している。図1において、1は動画像信号が入力され
る入力端子、2はアナログの入力動画像信号をディジタ
ルデータに変換するアナログ/ディジタル(以下、A/
Dと記す)変換回路、3は可変レート制御回路5からの
伝送レート情報により前記ディジタルデータを高能率符
号化する符号化回路、4は符号化回路3に付随するフレ
ームメモリ、5は任意の期間毎に圧縮率を変えるように
伝送レート情報を出力する可変レート制御回路、6は書
き込み制御回路7及び読み出し制御回路8による書き込
み読み出しアドレスにより、データの入出力が制御され
る容量M[bits]のバッファメモリ、7は可変レー
ト制御回路5からの伝送レート情報に応じて書き込みア
ドレスを生成し、可変伝送レートrb[bps](bitsp
er second)で符号化回路3からバッファメモリ6へのデ
ータ書き込みを制御する書き込み制御回路、8はディス
ク記録系9に依存する固定伝送レートrd[bps]に
応じて読み出しアドレスを生成し、バッファメモリ6か
らのデータ読み出しを制御する読み出し制御回路、9は
マイコン10の制御によりバッファメモリ6から読み出
した符号化データに対して所定の信号処理を行い、固定
伝送レートrd[bps]で記録可能ディスク上に記録
していくディスク記録系、10はシステム制御を行うマ
イコンである。
辺部の動作について図2を用いて詳しく説明する。図2
は、符号化回路3とその周辺部を示すブロック図であ
り、図1に対応する部分には同一符号が付けてある。と
ころで現在動画像信号の符号化方式としては、直交変換
と量子化及び可変長符号化に動き補償(Motion Compens
ation、以下、MCと呼ぶ)を組み合わせた方式が一般
的である。直交変換は画像信号の空間的な冗長度を削減
するために行われるものであり、離散コサイン変換(Di
screte Cosine Transform、以下、DCTと呼ぶ)を用
いるのが主流となっている。また、MCは動画像信号の
時間的な相関を利用して冗長度を削減するものであり、
予測の精度を上げることにより、かなり効率良くデータ
量圧縮を行うことが可能である。ISO(国際標準化機
構)のMPEG(Moving Picture coding Expert Grou
p)方式もこれに準じた方式となっており、図2は符号
化回路3としてMPEG方式に対応したものを用いた場
合である。301は減算器、302はDCT回路、30
3は量子化回路、304は逆量子化回路、305は逆D
CT回路、306は加算器、307はMC回路、308
は可変長符号化回路、309は送信バッファメモリ、3
10はレート制御回路である。
された動画像データはMC回路307によるMC処理後
の画像データ(以下、予測画像データと呼ぶ)と差分が
取られ、DCT回路302、量子化回路303において
夫々DCT処理、量子化処理が施され、量子化後の変換
係数という形に変換される。さらに可変長符号化回路3
08において前記量子化後の変換係数に対してハフマン
符号の割当てが行われ、符号化データが生成される。こ
の符号化データは一旦送信バッファメモリ309に蓄え
られてから、所定の伝送レートrb[bps]で送出さ
れる。この動作は単位時間内で発生する符号化データ量
の変動を吸収するためのものである。具体的には、レー
ト制御回路310が、前記送信バッファメモリ309の
データ蓄積量に応じて量子化回路303における量子化
処理のステップサイズを変動させている。係る処理によ
り、単位時間当りに発生する符号化データ量を制御して
圧縮率を変えていくことができる。また、可変レート制
御回路5は任意の期間を適当な伝送レートで符号化を行
うための回路であり、前記レート制御回路310を制御
すると共に、伝送レート情報を書き込み制御回路7に出
力する。
逆量子化回路304、逆DCT回路305において夫々
逆量子化処理、逆DCT処理が施され、加算器306に
おいて前記予測画像データと加算される。これは局所的
な復号画像データであり、MC回路307でのMC処理
に使うためにフレームメモリ4に一時記憶され、参照画
像データとして使用される。
いて生成される符号化データについて、図3を用いて説
明する。図3は、入力された動画像データの特徴に応じ
て、前記可変レート制御回路5により任意の期間毎に適
当な圧縮率で符号化した場合の、平均伝送レートの変化
の様子を表した図である。r0[bps]は入力動画像
データの符号化前の伝送レートであり、r1、r2、r
3は各期間毎に変動する平均伝送レートrb[bps]
であり、r0>r2>r1>r3である。期間t1〜t
2は、圧縮率r1/r0で圧縮が施されると同時に、伝
送レート情報としてr1が可変レート制御回路5から書
き込み制御回路7に出力され、r1に応じて書き込みア
ドレスが生成されることにより、データAが送信バッフ
ァメモリ309からバッファメモリ6に伝送レートr1
[bps]で書き込まれる。同様に期間t2〜t3は圧
縮率r2/r0で圧縮されたデータBが、期間t3〜t
4は圧縮率r3/r0で圧縮されたデータCが、夫々平
均伝送レートr2[bps]、r3[bps]で送信バ
ッファメモリ309からバッファメモリ6に書き込まれ
る。
系9の固定伝送レートrd[bps]に応じて読み出し
アドレスを生成し、バッファメモリ6からディスク記録
系9に伝送レートrd[bps]でデータを読み出して
いく。以上のように本発明の第1の実施例によれば、バ
ッファメモリを設けてデータの書き込みと読み出しの制
御を夫々必要な伝送レート情報に応じて行うことによ
り、符号化回路により連続して圧縮率の異なる符号化デ
ータが生成されてきたとしても、ディスク記録系では固
定伝送レートでディスクにデータを記録していくことが
可能となる。
置の第2の実施例を示すブロック図であり、図1に対応
する部分には同一符号を付けて詳細な説明を省略する。
本実施例は、ディスク記録系9として記録可能ディスク
のCD−WOを用いた場合であり、さらに蓄積量検出回
路11が新たな構成となっている。図4において、90
1はバッファメモリ6から読み出された符号化データに
ついてスクランブル処理などを行うスクランブル回路、
902はスクランブル処理後のデータについて、誤り訂
正符号の付加やインターリーブ、変調といったディスク
905の記録フォーマットに従ったディジタル信号処理
を行うディジタル信号処理回路、903は記録/プリア
ンプ、904は記録/プリアンプ903よって増幅され
た信号をディスク905上に記録していくレーザダイオ
ード、905はCD−WOのディスク、906はレーザ
ダイオード904の動きを制御するサーボ回路、907
はディスク905を回転させるモータ、908はモータ
907を線速度一定で回転させるように制御するモータ
サーボ回路である。
図3で示されるデータをディスク905に記録する場合
について説明する。ディスク905へのデータの記録は
固定伝送レートrd[bps]で行われることから、符
号化回路3からバッファメモリ6への可変伝送レートr
b[bps]は、rb≦rdという条件を満たす必要が
ある。例えばr2=rdとした場合、期間t2〜t3に
データBをバッファメモリ6から読み出すのに要する時
間は(t3−t2)[s]であるが、データAを読み出
すには(t2−t1)×r1/r2[s]、データCを
読み出すには(t4−t3)×r3/r2[s]という
ように実際の記録時間よりも短い時間で済んでしまう。
つまり、バッファメモリ6にデータが書き込まれた瞬間
から読み出しを開始しようとすると、rb<rdの期間
でバッファメモリ6内に読み出すべきデータが無くな
リ、アンダーフローの状態が発生してしまう。
ファメモリ6のアンダーフローを回避する。蓄積量検出
回路11は、書き込み制御回路7からの書き込みアドレ
スと読み出し制御回路8からの読み出しアドレスの差分
を監視することにより、バッファメモリ6のデータ蓄積
量を検出する。マイコン10は、このデータ蓄積量情報
によりディスク記録系9を制御してバッファメモリ6の
アンダーフローが発生しないようにする。
るための図である。図5はディスク905上に形成され
るトラックの様子を模式的に示した図であり、(m−
1)、m、(m+1)、・・・、(m+n)、(m+n
+1)[但し、m、nは自然数]は夫々書き込み単位
(例えばセクタ)を表し、P1〜P3はレーザダイオー
ド904の書き込み位置を表す。また図6はデータの伝
送の様子を表した図であり、(a)はレーザダイオード
904によりディスク905に書き込まれるデータの並
び、(b)は蓄積量検出回路11によるバッファメモリ
6の蓄積量検出の様子、(c)は読み出し制御回路8に
よるバッファメモリ6からディスク記録系9へのデータ
読み出しの様子、(d)のd1〜d3はバッファメモリ
6の蓄積量を模式的に表した図である。
クは内側から外側に向かって書き込まれていくので、レ
ーザダイオード904の位置はP1−P2−P3の順に
動き、書き込まれたデータの並びは図6(a)のように
mから(m+n)まで順次連続となる。ディスク905
へのデータの伝送レートrd[bps]と、符号化回路
3からバッファメモリ6へのデータの伝送レートrb
[bps]が等しい場合(rb=rd)には、データは
バッファメモリ6を通過するだけなので問題は無く、そ
れ以外の場合でもバッファメモリ6の蓄積量が、図6
(d)のd1のようにある程度データが蓄積された状態
であれば、動作は連続的に行なわれる。しかし、rdよ
りもrbが低い値(rb<rd)の期間であると、ある
時点(t5)でバッファメモリ6は図6(d)のd2の
ようにデータ蓄積量が容量以下(empty)になり、
バッファメモリ6から読み出すべきデータが無くなって
アンダーフローが発生する場合がある。
(b)のように時刻t5においてバッファメモリ6のe
mptyを検出すると、マイコン10は読み出し制御回
路8による読み出しアドレスの生成を中断して、図6
(c)のようにバッファメモリ6からのデータ読み出し
を一時停止させてしまう。さらに同時にマイコン10は
サーボ回路906によりレーザダイオード904の位置
を1トラック内側に移動させ、再びレーザダイオード9
04の位置をP1−P2−P3の順に動くようにする
(但し、書き込みは行わない)。ディスク905上のレ
ーザダイオード904の位置アドレスが移動前の位置に
戻ってくる(時刻t6)まで、図6(c)のように時刻
t5〜t6の間はバッファメモリ6からのデータ読み出
しを行わず、時刻t6になって初めて読み出しを再開す
るので、ディスク905に書き込まれるデータの並びは
・・(m+n)、(m+n+1)、・・というように連
続になる。
路3からバッファメモリ6へのデータ書き込みは伝送レ
ートrb[bps]で行われているので、時刻t6には
バッファメモリ6の蓄積量は、図6(d)のd3のよう
にemptyの状態からrb×(t6−t5)[bit
s]だけ蓄積された状態に復帰することになる。ここで
バッファメモリ6の容量を考えた場合、時刻t5〜t6
の間に蓄積量が一杯になってしまうと、それ以上データ
を書き込むことができなくなり、オーバーフローが発生
する。伝送レートはrb≦rdであり、(t6−t5)
[s]が最長となるのはレーザダイオード904の書き
込み位置がディスク905の最外周にある場合なので、
その時のディスク905が1周に要する時間を(t6−
t5)=T[s]とすると、バッファメモリ6の容量M
を少なくともM≧(rd×T)[bits]としておけ
ば、オーバーフローを避けることができる。
を伝送レートrd=9[Mbps]で行い、線速度v=
3.6[m/s]とすると、CD−WOの最外周長l=
0.364[m]であることから、M=rd×l/v=
9×0.364/3.6=0.91[Mbits]以上
のバッファメモリを持てば良いことがわかる。以上のよ
うに本発明の第2の実施例によれば、バッファメモリの
蓄積量を監視してディスクへのデータ書き込みの制御を
行うことにより、バッファメモリのアンダーフローを避
けることができ、この制御を行うために充分な容量を確
保することで、バッファメモリのオーバーフローを避け
ることができる。
として動画像データのみを取り扱う場合について述べた
が、動画像データと音声データが多重化された符号化デ
ータ等を取り扱う場合にも、本発明は問題なく適用でき
る。また第2の実施例では、ディスク記録系としてCD
−WOを用いる場合について説明したが、これはこの限
りではなく、例えばCD−MO等を用いてレーザダイオ
ードだけではなく、磁気ヘッドも制御するような形にす
ることも可能である。さらに第2の実施例では、バッフ
ァメモリが完全に空になった時点でレーザダイオードを
制御するような構成としたが、あるスレショルドを設定
して、バッファメモリの蓄積量がそれ以下になった場合
に制御を開始するという構成にしても特に問題は無い。
さらに以上の実施例では、ディスクに記録された符号化
データの圧縮率が3段階に変動する場合について述べた
が、これは3段階に限定されるものではない。またさら
に、以上の動画像信号の符号化方式としてはMPEG方
式を例に述べてきたが、本発明はそれに限定されるもの
ではない。
バッファメモリを設けて符号化データの圧縮率に応じた
伝送レートによりデータの書き込みを行い、固定伝送レ
ートでデータを読み出してディスクに記録していくこと
により、変動する圧縮率の下で符号化された符号化デー
タを連続的に記録することができる。また、バッファメ
モリのデータ蓄積量を検出し、ディスクへのデータ書き
込み手段の位置を制御することにより、バッファメモリ
のアンダーフローを避けることができる。さらに、ディ
スクへのデータの伝送レートとディスクの最外周1周に
データを書き込むのに要する時間から、バッファメモリ
のオーバーフローを避け得るに充分なバッファメモリの
容量を決定することが可能となる。
置を示すブロック図。
めの図。
平均伝送レートの変化の一例を示す図。
置を示すブロック図。
クの様子の一例を示す図。
リのデータの入出力の様子を説明するための図。
Claims (3)
- 【請求項1】 期間毎に異なる伝送レートで符号化を行
う符号化手段を有し、該符号化手段により生成されたデ
ィジタルデータをディスク上に一定の伝送レートで記録
するディスク記録装置において、 前記符号化されたディジタルデータを一時的に記憶する
記憶手段と、該ディジタルデータを前記期間毎に異なる
伝送レートで該記憶手段へ書き込むように制御する書き
込み制御手段と、前記記憶手段から前記ディジタルデー
タを前記一定の伝送レートで読み出すように制御する読
み出し制御手段とを備えることを特徴とするディスク記
録装置。 - 【請求項2】 期間毎に異なる伝送レートで符号化を行
う符号化手段と、該符号化手段により生成されたディジ
タルデータをディスク上に記録トラックを形成して書き
込みを行うデータ書き込み手段を有し、一定の伝送レー
トで記録を行うディスク記録装置において、 前記符号化されたディジタルデータを一時的に記憶する
記憶手段と、該ディジタルデータを前記期間毎に異なる
伝送レートで該記憶手段へ書き込むように制御する書き
込み制御手段と、前記記憶手段から前記ディジタルデー
タを前記一定の伝送レートで読み出すように制御する読
み出し制御手段と、前記記憶手段の蓄積量を検出する蓄
積量検出手段とを備え、前記期間毎に異なる伝送レート
は少なくとも前記一定の伝送レート以下であるという条
件の下で、前記蓄積量検出手段が前記記憶手段の所定量
以下の蓄積量を検出した場合には、前記読み出し制御手
段は前記記憶手段から前記ディジタルデータを読み出す
のを停止し、同時に前記データ書き込み手段を前記記録
トラックの1ライン分内側へ移動して前記ディジタルデ
ータの書き込みを中断し、該データ書き込み手段が移動
前の位置に戻った時点で前記記憶手段から前記ディジタ
ルデータを読み出すのを再開すると共に、前記データ書
き込み手段による前記ディジタルデータの前記ディスク
への書き込みを再開するように構成したことを特徴とす
るディスク記録装置。 - 【請求項3】 請求項2に記載のディスク記録装置にお
いて、 前記記憶手段の容量Mは、前記ディジタルデータを前記
ディスクに書き込む伝送レートrdと、前記データ書き
込み手段が前記ディスクの最外周の前記記録トラック上
にある場合に1周に要する時間Tにより、M≧rd×T
という条件の下で決定されることを特徴とするディスク
記録装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6174994A JPH0846907A (ja) | 1994-07-27 | 1994-07-27 | ディスク記録装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6174994A JPH0846907A (ja) | 1994-07-27 | 1994-07-27 | ディスク記録装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0846907A true JPH0846907A (ja) | 1996-02-16 |
Family
ID=15988366
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6174994A Pending JPH0846907A (ja) | 1994-07-27 | 1994-07-27 | ディスク記録装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0846907A (ja) |
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