JPH10207639A - 高速データ記録／再生装置および方法 - Google Patents

高速データ記録／再生装置および方法

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JPH10207639A
JPH10207639A JP9013793A JP1379397A JPH10207639A JP H10207639 A JPH10207639 A JP H10207639A JP 9013793 A JP9013793 A JP 9013793A JP 1379397 A JP1379397 A JP 1379397A JP H10207639 A JPH10207639 A JP H10207639A
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data
control
storage means
memory means
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Shinichi Komori
眞一 小森
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高データレートで長時間データを記録／再生
する際に、一般的なディスク記憶装置を用いて全体とし
て個々のディスク記憶装置の平均アクセス時間と略等し
いデータレートが得られるようにする。 【解決手段】 ディスク記憶装置１０から読み出しスレ
ッド１１により各要素１，２，３，４で独立に制御され
読み出されたデータは、所定の単位でリングバッファ１
２に格納される。バッファ１２から、出力スレッド５に
よって所定の順序でデータが読み出され、ストリームと
して出力される。スレッド５により各要素が定期的にチ
ェックされ、バッファ１２の使用率が所定値以下である
要素に対してフラグが立てられる。各スレッド１１は、
他の要素にフラグが立っており、自身の要素のバッファ
１２の使用率が所定値以上であれば、ディスク１０から
のデータの読み出しを休止する。バッファ１２とフラグ
とにより、ディスク１０における変動の吸収ならびに負
荷に応じた能力の振り分けがなされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、並列化された複
数のディスク装置に対して、動画像ビットストリームな
どの、データレートが高く、且つ連続的な大量のデータ
を効率的に記録／再生するような高速データ記録／再生
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、動画像データや音声データなどの
所謂Ａ／Ｖ(Audio/Video) データを、従来のテープ媒体
に代えて、例えばハードディスクといったディスク記憶
装置に記録するＡ／Ｖサーバが普及しつつある。このＡ
／Ｖサーバは、通常、複数の出力チャンネルを有し、そ
れぞれの出力チャンネルから並行して独立にＡ／Ｖデー
タを出力することが可能とされる。例えば、放送局で送
出用に用いられるようなＡ／Ｖサーバでは、同時に１０
〜１００チャンネル程度の出力が可能とされる。Ａ／Ｖ
サーバは、このように、多量のデータを高レートで転送
するために、例えば複数のディスク記憶装置が並列的に
接続され用いられる。
【０００３】従来では、このような複数のディスク記憶
媒体を制御するためには個々のディスク記憶装置につい
て同期をとる必要があり、その方法として、次の２つの
うち何れかの方法が用いられていた。第１の方法は、個
々のディスク記憶装置に対して同時に読み取り／書き込
みの要求を出し、全てのディスク記憶装置の処理が終了
するのを待つことで同期をとる方法である。第２の方法
は、個々のディスク記憶装置におけるディスクの回転を
物理的に同期させ、これら個々のディスク記憶装置にお
ける性能のばらつきを発生させない方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】これらの方法のうち、
第１の方法では、データの読み取り／書き込みを完了す
るためにＡ／Ｖサーバとしてかかる時間は、サーバを構
成するディスク記憶装置のうち、個々の処理が最も遅か
った装置が要した時間とされる。一方、個々のディスク
記憶装置のアクセス時間は、例えば回転待ち時間やシー
ク時間といったファクタに左右される。ところが、これ
らのファクタは、装置毎および処理毎に異なるため、あ
る範囲のばらつきを有する。したがって、この第１の方
法では、サーバ全体のアクセス時間、すなわちデータレ
ートがサーバを構成する個々のディスク記憶装置の平均
アクセス時間よりも遅くなってしまい、効率的ではない
という問題点があった。
【０００５】これに対して、第２の方法では、サーバを
構成する個々のディスク記憶装置における、アクセス時
間などの物理的ファクタが同一とされるため、サーバ全
体のアクセス時間が個々のディスク記憶装置の平均アク
セス時間と略等しくなることが期待できる。しかしなが
ら、ディスク記憶装置として特殊なハードウェアが必要
とされることから、価格が高くなってしまう、使用可能
なディスク記憶装置が限定されてしまうという問題点が
あった。
【０００６】一方、ディスク記憶装置において、最も効
率的にアクセスを行なう状態として、ディスク記憶装置
上に対して、物理的に連続的にデータを配置し、このデ
ータに対して、ある程度大きなブロックサイズで以て外
乱なく連続的にアクセスするといった方法が考えられ
る。
【０００７】しかしながら、大容量のデータを連続的に
配置するためには、一般的なＯＳ(Operation System)で
は対応しきれず、相応のＯＳを用いる必要があるという
問題点があった。また、上述のように、Ａ／Ｖサーバで
は、複数のチャンネルに対して並列的にデータを出力す
る必要があるため、外乱なく連続的にデータにアクセス
することも不可能であるという問題点があった。
【０００８】したがって、この発明の目的は、一般的な
ディスク記憶装置を利用でき、全体として個々のディス
ク記憶装置の平均アクセス時間と略等しいデータレート
が得られるような高速データ記録／再生装置および方法
を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明は、上述した課
題を解決するために、複数台のディスク記憶装置を並列
的に用い、データレートが高く多量のデータを連続的に
再生する高速データ記録装置において、ビットストリー
ムが分割され記憶される複数のディスク記憶手段と、複
数のディスク記憶手段のそれぞれに対して１または複数
設けられ、ディスク記憶手段に対するアクセスをそれぞ
れ独立に制御する制御手段と、ディスク記憶手段のそれ
ぞれに対して設けられ、制御手段の制御に基づきディス
ク記憶手段に対して書き込むデータを、所定の単位で一
時的に格納する循環構造をなすメモリ手段と、供給され
たビットストリームを、書き込むデータとしてメモリ手
段のそれぞれに対して所定の順序で格納する入力手段と
を有することを特徴とする高速データ記録装置である。
【００１０】また、この発明は、上述した課題を解決す
るために、複数台のディスク記憶装置を並列的に用い、
データレートが高く多量のデータを連続的に再生する高
速データ再生装置において、ビットストリームが分割さ
れ記憶される複数のディスク記憶手段と、複数のディス
ク記憶手段のそれぞれに対して１または複数設けられ、
ディスク記憶手段に対するアクセスをそれぞれ独立に制
御する制御手段と、ディスク記憶手段のそれぞれに対し
て設けられ、制御手段の制御に基づきディスク記憶手段
から読み出されたデータを、所定の単位で一時的に格納
する循環構造をなすメモリ手段と、メモリ手段のそれぞ
れから所定の順序でデータを読み出す出力手段とを有す
ることを特徴とする高速データ再生装置である。
【００１１】また、この発明は、上述した課題を解決す
るために、複数台のディスク記憶装置を並列的に用い、
データレートが高く多量のデータを連続的に再生する高
速データ記録方法において、ビットストリームが分割さ
れ記憶される複数のディスク記憶手段と、複数のディス
ク記憶手段のそれぞれに対して１または複数設けられ、
ディスク記憶手段に対するアクセスをそれぞれ独立に制
御する制御のステップと、ディスク記憶手段のそれぞれ
に対して設けられ、制御のステップの制御に基づきディ
スク記憶手段に対して書き込むデータを、所定の単位で
一時的に格納する循環構造をなすメモリ手段と、供給さ
れたビットストリームを、書き込むデータとしてメモリ
手段のそれぞれに対して所定の順序で格納するステップ
とを有することを特徴とする高速データ記録方法であ
る。
【００１２】また、この発明は、上述した課題を解決す
るために、複数台のディスク記憶装置を並列的に用い、
データレートが高く多量のデータを連続的に再生する高
速データ再生方法において、ビットストリームが分割さ
れ記憶される複数のディスク記憶手段と、複数のディス
ク記憶手段のそれぞれに対して１または複数設けられ、
ディスク記憶手段に対するアクセスをそれぞれ独立に制
御する制御のステップと、ディスク記憶手段のそれぞれ
に対して設けられ、制御のステップの制御に基づきディ
スク記憶手段から読み出されたデータを、所定の単位で
一時的に格納する循環構造をなすメモリ手段と、メモリ
手段のそれぞれから所定の順序でデータを読み出すステ
ップとを有することを特徴とする高速データ再生方法で
ある。
【００１３】上述したように、この発明は、供給された
ビットストリームが所定の順序で、複数のディスク記憶
手段のそれぞれに対して１または複数設けられた循環構
造をなすメモリ手段に対して格納され、このメモリ手段
に格納されたデータがディスク記憶装置に対して書き込
まれるようにされているため、ビットストリームの記録
の際のそれぞれのディスク記憶装置における変動を吸収
することができる。
【００１４】また、この発明は、ビットストリームが分
割され記憶された複数のディスク記憶手段から読み出さ
れたデータが、それぞれのディスク記憶手段に対して１
または複数設けられた循環構造をなすメモリ手段に所定
単位で以て格納され、格納されたこれらのデータが所定
の順序で読み出され出力されるようにされているため、
ビットストリームの再生の際のそれぞれのディスク記憶
装置における変動を吸収することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態
を、図面を参照しながら説明する。図１は、この発明に
よるデータ記録装置の構成の一例を示す。この例では、
要素１，２，３，および４がそれぞれ出力スレッド５に
接続される。これら要素１，２，３，および４、ならび
に出力スレッド５は、例えばＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ，
およびその他の必要な構成を有する標準的なコンピュー
タ（図示しない）によって制御される。なお、このコン
ピュータは、複数のプログラムを同時に処理可能な、所
謂マルチタスクが可能であるものとする。
【００１６】要素１，２，３，および４のそれぞれは、
例えばハードディスクからなるディスク装置１０，ディ
スク装置１０からのデータの読み出しを制御する読み出
しスレッド１１，および読み出されたデータのバッファ
リングを行なうリングバッファ１２を有する。なお、デ
ィスク記憶装置１０は、単一のハードディスクに限られ
ず、複数のハードディスクから構成されるディスクアレ
イであってもよい。
【００１７】これらのうち、ディスク記憶装置１０は、
要素１，２，３，および４のそれぞれにおける実体とし
ての例えばハードディスクであり、読み出しスレッド１
１は、読み出しの際に上述のコンピュータによって生成
される、読み出し制御のためのプログラムである。この
読み出しスレッド１１でディスク記憶装置１０のアクセ
スが制御されることによって、ディスク記憶装置１０か
らの読み出しの制御がなされる。また、リングバッファ
１２は、読み出しスレッドによってディスク装置１０か
ら読み出されたデータを一時的に記憶する、例えば数１
０Ｍ〜数Ｇバイト程度の容量を有するメモリである。
【００１８】要素１，２，３，および４のそれぞれが有
するディスク記憶装置１０に対して、一つの動画像ビッ
トストリームが所定の方法で分割され格納される。この
動画像ビットストリームは、画像のフレームデータが連
続したビットストリームからなる。この例では、この動
画像ビットストリームは、所定の方法で圧縮符号化され
てディスク記憶装置１０に対して記録される。また、こ
れに限らず、圧縮符号化されない動画像ビットストリー
ムをこのディスク記憶装置１０に対して記録するように
してもよい。
【００１９】これらディスク記憶装置１０から読み出さ
れた動画像ビットストリームは、要素１，２，３，およ
び４からそれぞれ出力され、出力スレッド５に供給され
る。この出力スレッド５も、上述の読み出しスレッド１
１と同様、図示されないコンピュータによって生成され
るプログラムである。分割され供給された動画像ビット
ストリームは、この出力スレッド５において一本化さ
れ、出力端６に導出される。出力端６に導出された動画
像ビットストリームは、例えばモニタに対して供給さ
れ、表示される。また、これに限らず、例えば所定のイ
ンターフェイスを介してネットワークに送出するように
してもよい。
【００２０】図２は、リングバッファ１２の構造の一例
を模式的に示す。このリングバッファ１２は、図に示さ
れるように、４画像フレーム、すなわち、画像フレーム
データの４フレーム分を格納するバッファが単位バッフ
ァとされ、この単位バッファが８個、リング状に並べら
れた循環構造を有する。
【００２１】要素１を例とすると、リングバッファ１２
に対して、例えば数Ｍバイトの容量を有するバッファ領
域が単位バッファとして８つ設けられる（単位バッファ
１２ａ，１２ｂ，・・・，１２ｈ）。単位バッファ１２
ａ，１２ｂ，・・・，１２ｈは、それぞれ４フレーム分
の画像データが格納される。データの読み出しの際は、
この４フレーム分が単位とされ、例えば単位バッファ１
２ａ，１２ｂ，・・・，１２ｈ，１２ａ，１２ｂ，・・
・と、順次リング状に読み出しがなされる。そして、デ
ータが読み出され空いた領域に対して、新たなデータを
順次格納することができる。
【００２２】なお、これら単位バッファ１２ａ〜１２ｈ
のサイズは、ソフトウェア的に変更することが可能であ
る。すなわち、ディスク記憶装置１０にデータが記録さ
れる際に、記録情報として記録された情報に基づき、単
位バッファのサイズをダイナミックに変えることができ
る。但し、データ読み出しの最中での変更はできないよ
うにされる。単位バッファ１２ａ〜１２ｈのサイズは、
ディスク記憶装置１０から読み出される動画像ビットス
トリームの画像フレームのうち、最大のデータサイズを
有する画像フレームのサイズに基づき設定される。
【００２３】図３は、この発明によるデータ記録装置に
対して一つの動画像ビットストリームが記録されている
場合の、装置各部における画像フレームの配置を概略的
に示す。すなわち、この図３では、各要素１，２，３，
および４における、ディスク装置１０，およびリングバ
ッファ１２上の画像フレームの配置が示されると共に、
出力スレッド５上の画像フレーム配置が示される。な
お、この図において、それぞれの画像フレームに対して
０から順に付されている番号は、その画像フレームの時
間的順序を表す。
【００２４】一つのディスク記憶装置１０には、画像フ
レームが時間順序で４フレーム毎にが連続的に格納さ
れ、要素１，２，３，および４のそれぞれに対して、互
いに異なる画像フレームが格納される。また、これら画
像フレームは、４フレーム分が単位とされ扱われる。例
えば、要素１のディスク記憶装置１０には、第０フレー
ム，第４フレーム，第８フレーム，・・・が格納され、
要素２のディスク記憶装置１０には、第１フレーム，第
５フレーム，第９フレーム，・・・が格納され、要素３
のディスク記憶装置１０には、第２フレーム，第６フレ
ーム，第１０フレーム，・・・が格納され、さらに、要
素４のディスク記憶装置１０には、第３フレーム，第７
フレーム，第１１フレーム，・・・が格納される。
【００２５】図示されないコンピュータから読み出し要
求が出されると、各要素１，２，３，および４のそれぞ
れにおいて、読み出しスレッド１１（図３において省
略）が生成される。この読み出しスレッド１１によっ
て、ディスク記憶装置１０から連続する４画像フレーム
が読み出され、読み出された４画像フレームが一旦リン
グバッファ１２に格納される。
【００２６】この４画像フレームのリングバッファ１２
への格納は、上述したように、単位単位バッファ１２
ａ，１２ｂ，・・・，１２ｈのうち空いている単位バッ
ファに対してなされる。要素１の例では、ディスク記憶
装置１０から読み出された第０フレーム，第４フレー
ム，第８フレーム，および第１２フレームが単位バッフ
ァ１２ａに、第１６フレーム，第２０フレーム，第２４
フレーム，および第２８フレームが単位バッファ１２ｂ
に、というように、リングバッファ１２内の単位バッフ
ァ１２ａ〜１２ｈに対して順次格納される。
【００２７】なお、このとき、リングバッファ１２に空
きの単位バッファがなければ、ディスク記憶装置１０か
らの画像フレームの読み出しは中止され、リングバッフ
ァ１２に対する画像フレームの格納もなされない。
【００２８】このようにして画像フレームが格納され
た、各要素１，２，３，および４におけるリングバッフ
ァ１２は、出力スレッド５によってそれぞれ走査され、
正しい時間順序のフレームシーケンスとされ出力端６に
対して出力される。
【００２９】また、出力スレッド５によって、各要素
１，２，３，および４におけるリングバッファ１２の使
用率が一定周期で以て調べられる。これは、例えば、一
定周期で以て各要素１，２，３，および４のリングバッ
ファ１２における空き単位バッファが調べられることに
よってなされる。そして、使用率が所定のしきい値Ｔ1
より低ければ、出力スレッド５によって、そのリングバ
ッファ１２に対してフラグが立てられる。このフラグを
ヘルプフラグと称する。
【００３０】一方、各要素１，２，３，および４の読み
出しスレッド１１のそれぞれによって、他の要素に対し
て上述のヘルプフラグが立てられていないかどうかが、
一定周期で以て互いに調べられる。そして、若し、他の
要素のどれかにおいて、リングバッファ１２に対してヘ
ルプフラグが立てられており、且つ、自身の要素のリン
グバッファ１２の使用率が予め設定されたしきい値Ｔ2
より高ければ、ディスク記憶装置１０からの画像フレー
ムの読み出しを所定時間だけ休止するように、読み出し
スレッド１１によって制御される。
【００３１】リングバッファ１２の使用率が低いと、負
荷の変動やディスク記憶装置１０の能力の変動を吸収で
きなくなり、安定に動画像ビットストリームを出力でき
なくなる可能性がある。そこで、この発明では、このよ
うに、各要素１，２，３，および４におけるリングバッ
ファ１２の使用率を互いに監視して、その監視結果に基
づきディスク記憶装置１０からの読み出しを制御する。
これにより、ディスク記憶装置１０の負荷を一時的に下
げることができ、使用率の低下したリングバッファ１２
の使用率を回復することが可能とされる。したがって、
システム全体のリングバッファ１２の使用率を略等しく
することができ、負荷に応じてシステムの能力を割り振
ることが可能とされる。
【００３２】なお、上述の、ヘルプフラグを立てる際の
しきい値Ｔ1 およびディスク記憶装置１０に対するアク
セスを休止する判断を行なう際のしきい値Ｔ2 は、例え
ば具体的な実験結果に基づき決められる。
【００３３】図４，図５，および図６は、上述の処理を
さらに詳細に示すフローチャートである。図４は、全体
のフローチャートであり、図５および図６は、それぞれ
読み出しスレッド１１および出力スレッド５での処理を
示すフローチャートである。なお、この例では、動画像
ビットストリームは、静止画像の圧縮符号化形式として
開発されたＪＰＥＧ(Joint Photographic Coding Exper
ts Group) 形式を利用した動画像の圧縮符号化形式であ
る、モーションＪＰＥＧ形式で圧縮符号化されてディス
ク記憶装置１０に記録されているものとする。
【００３４】先ず、図４に示される全体のフローチャー
トについて説明する。最初のステップＳ１で、各要素
１，２，３，および４それぞれのディスク記憶装置１０
に、上述のように４画像フレーム毎に分散され記録され
た動画像ビットストリームを構成する個々の画像フレー
ムのうち、最大の画像フレームのサイズが取得される。
この最大フレームのサイズは、この例では、ファイルの
ヘッダに対して格納されているので、それを読み込む。
そして、次のステップＳ２で、各要素１，２，３，およ
び４のリングバッファ１２において、この最大フレーム
サイズに基づき所定のサイズの単位バッファ１２ａ〜１
２ｈが設定され、リングバッファ１２の確保がなされ
る。
【００３５】ステップＳ２でリングバッファ１２が確保
されると、ステップＳ３で、各要素１，２，３，および
４のそれぞれにおいて、ディスク記憶装置１０から単位
バッファ分の画像フレーム、すなわち４画像フレームの
読み出しがなされる。読み出された画像フレームは、リ
ングバッファ１２の先頭の単位バッファ（上述の図２の
例では、単位バッファ１２ａ）に格納される。この例で
は、要素が要素１，２，３，および４の４つあるので、
全体で１６画像フレームがリングバッファ１２に対して
格納される。
【００３６】ところで、この実施の一形態では、各要素
１，２，３，および４のそれぞれにおいて、リングバッ
ファ１２に空いている単位バッファが一つでも存在する
と、この「空き有り」の状態を示すための、イベントオ
ブジェクトと称されるフラグが各要素１，２，３，およ
び４に対してセットされる。上述のステップＳ３では、
各リングバッファ１２において一つの単位バッファ１２
ａのみが画像フレームで埋められている。してがって、
次のステップＳ４で、各要素１，２，３，および４に対
して、イベントオブジェクトが「空き有り」の状態にセ
ットされる。
【００３７】ステップＳ４でイベントオブジェクトのセ
ットがなされると、ステップＳ５で、各要素１，２，
３，および４においてそれぞれ読み出しスレッド１１が
生成され、ディスク記憶装置１０からの画像フレームの
読み出しおよび読み出された画像フレームのリングバッ
ファ１２への格納などがなされる。そして、次のステッ
プＳ６で、出力スレッド５によって各要素１，２，３，
および４それぞれのリングバッファ１２が走査され、画
像フレームが正しい時間順序のフレームシーケンスとさ
れ動画像ビットストリームとして出力される。これらス
テップＳ５での読み出しスレッド１１の処理およびステ
ップＳ６での出力スレッド５処理は、並行して行なわれ
る。これらステップＳ５およびステップＳ６における処
理の詳細は、後述する。
【００３８】次に、上述のステップＳ５における読み出
しスレッド１１での処理について、図５のフローチャー
トを用いて説明する。なお、上述したように、この図５
に示されるフローチャートの処理は、各要素１，２，
３，および４のそれぞれにおいて、並列的になされる。
ここでは、要素１に注目して説明する。
【００３９】読み出しスレッド１１により、ステップＳ
１０で、リングバッファ１２における各単位バッファ１
２ａ〜１２ｈのそれぞれを示す番号である単位バッファ
番号ｉが１に設定される。ここで、単位バッファ番号ｉ
を先頭の単位バッファ１２ａを示すｉ＝０に設定しない
のは、上述のステップＳ３において、既に単位バッファ
１２ａに対して画像フレームが格納されているためであ
る。
【００４０】そして、次のステップＳ１１で、イベント
オブジェクトが「空き有り」の状態であるかどうかの待
ち状態とされる。若し、イベントオブジェクトが「空き
有り」の状態とされれば、処理はステップＳ１２に移行
する。なお、このステップＳ１１によるループは、マル
チタスク可能なコンピュータにおいてＯＳ(OperationSy
stem)レベルで有する機能であり、ＣＰＵの負荷を上げ
ること無くなされる。
【００４１】ステップＳ１２では、単位バッファ番号ｉ
で示されるｉ番目の単位バッファが空いているかどうか
が調べられる。若し、ｉ番目の単位バッファが空いてい
なければ、処理はステップＳ１１に戻り、イベントオブ
ジェクトの「空き有り」の待ち状態とされる。
【００４２】一方、ステップＳ１２でｉ番目の単位バッ
ファが空いているとされれば、処理はステップＳ１３に
移行し、他の要素（この例では、要素２，３，および
４）にヘルプフラグが立てられているかどうかが調べら
れる。若し、ヘルプフラグが立てられている要素があれ
ば、ステップＳ１４で、自身の要素（この例では、要素
１）においてリングバッファ１２の使用率が予め設定さ
れたしきい値Ｔ2 より高いかどうかが判断される。そし
て、若し、使用率がしきい値Ｔ2 より高けれいとされれ
ば、所定時間だけ読み出しスレッド１１の処理が休止さ
れる（ステップＳ１５）。
【００４３】一方、ステップＳ１３で、他の要素にヘル
プフラグが立てられていないとされるか、ステップＳ１
４で、自身のリングバッファ１２の使用率がしきい値Ｔ
2 より低いとされるか、あるいはステップＳ１５で所定
時間が経過すると、処理はステップＳ１６に移行する。
そして、ディスク記憶装置１０からの画像フレームの読
み出しがなされ、ｉ番目の単位バッファに対して４画像
フレーム分のデータが格納される。
【００４４】ステップＳ１６でｉ番目の単位バッファに
対する画像フレームの格納がなされると、次のステップ
Ｓ１７で、単位バッファを示す番号ｉが１だけインクリ
メントされる。なお、このインクリメントで番号ｉが８
またはそれ以上の値となったら、ｉ＝０とされる。こう
して単位バッファ番号ｉの設定がなされると、処理はス
テップＳ１２へ戻され、以降の処理が繰り返される。
【００４５】次に、上述のステップＳ６における出力ス
レッド５での処理について、図６のフローチャートを用
いて説明する。この出力スレッド５は、出力したフレー
ムの数をカウントするカウンタを有しており、このカウ
ンタによるカウント値が予め設定された周期の整数倍で
ある場合に、各要素１，２，３，および４におけるリン
グバッファ１２の使用率を調べる。そして、使用率が所
定のしきい値Ｔ1 より低ければ、該当する要素に対して
ヘルプフラグを立てる。
【００４６】また、出力スレッド５では、各要素１，
２，３，および４のそれぞれを示す要素番号ｉ、上述の
読み出しスレッド１１でのフローチャートで用いた単位
バッファ番号ｉに相当する単位バッファ番号ｊ、および
単位バッファ１２ａ〜１２ｈに格納される４画像フレー
ムのそれぞれに対して、時間的に先の画像フレームから
順に付される単位バッファ内データ番号ｋとで、画像フ
レームの管理がなされる。すなわち、出力スレッド５に
おいて、（ｉ，ｊ，ｋ）の値で示される場所に画像フレ
ームが存在すれば、それが出力される。
【００４７】例えば、画像フレーム（ｉ，ｊ，ｋ）＝
（２，５，２）であれば、要素３のリングバッファ１２
における単位バッファ１２ｆの、３番目の画像フレーム
が出力される。以下、（ｉ，ｊ，ｋ）の値で決定される
場所に存在する画像フレームを、画像フレーム（ｉ，
ｊ，ｋ）と称する。
【００４８】なお、これらの番号ｉ，ｊ，およびｋは、
出力スレッド５におけるループ変数とされ、便宜上０か
ら開始されるものとする。すなわち、要素番号０には要
素１が、単位バッファ番号０には単位バッファ１２ａ
が、データ番号０には単位バッファ内の先頭の画像フレ
ームがそれぞれ対応される。
【００４９】さらに、後述するが、この図６に示される
フローチャートは、各要素１，２，３，および４のディ
スク記憶装置１０に格納されている動画像ビットストリ
ームが全て読み出され、ＥＯＤ(End Of Data) が出力さ
れるまでループされる。このループ全体は、例えば動画
像ビットストリームが３０フレーム／ｓｅｃの動画像か
らなる場合には、３０回／ｓｅｃで処理される。ヘルプ
フラグのチェックは、例えば１回／ｓｅｃでなされる。
【００５０】先ず、ステップＳ２０で、この出力スレッ
ド５で用いられる各値の初期設定がなされる。すなわ
ち、要素番号ｉ，単位バッファ番号ｊ，および単位バッ
ファ内データ番号ｋがそれぞれ０に設定される。さら
に、カウント値Ｃが０に設定され、図示されていない
が、上述の周期の値が例えば３０と設定される。
【００５１】次のステップＳ２１で、リングバッファ１
２の使用率を調べヘルプフラグのセットなどを行なうタ
イミングを求めるために、（カウント値Ｃ／周期）が計
算される。そして、この計算結果において余りが０であ
るとされれば、処理はステップＳ２２に移行し、出力ス
レッド５により、各要素１，２，３，および４のリング
バッファ１２の使用率が調べられる。そして、使用率が
上述のしきい値Ｔ1 より低いリングバッファ１２があっ
た場合、該当する要素に対してヘルプフラグが立てられ
る（ステップＳ２３）。
【００５２】上述のステップＳ２１で、計算結果の余り
が０ではないか、ステップＳ２２で使用率がしきい値Ｔ
1 より低いリングバッファ１２が存在しないか、あるい
はステップＳ２３でのヘルプフラグのセットの終了によ
って、処理がステップＳ２４に移行する。
【００５３】ステップＳ２４では、画像フレーム（ｉ，
ｊ，ｋ）が存在するかどうかが調べられる。若し、該当
箇所が空であり、画像フレーム（ｉ，ｊ，ｋ）が存在し
なければ、処理はステップＳ３５に移行し、ＥＯＤが出
力され、一連のフローチャートが終了される。
【００５４】一方、ステップＳ２４で、画像フレーム
（ｉ，ｊ，ｋ）が存在するとされれば、処理はステップ
Ｓ２５に移行し、その画像フレーム（ｉ，ｊ，ｋ）が出
力される。出力された画像フレームは、例えばモニタに
対して表示される。
【００５５】画像フレームが１つ出力されると、次のス
テップＳ２６で要素番号ｉが１だけインクリメントされ
る。そして、続くステップＳ２７〜Ｓ３４において、上
述の図３に示した順序で出力が得られるように、ループ
変数ｉ，ｊ，ｋがそれぞれ計算される。
【００５６】すなわち、要素番号ｉが４以上であれば
（ステップＳ２７）、ｉ＝０とされ単位バッファ内デー
タ番号ｋが１だけインクリメントされる（ステップＳ２
８）。次に、ｋが４以上であれば（ステップＳ２９）、
ｋ＝０とされ単位バッファ番号ｊが１だけインクリメン
トされる（ステップＳ３０）。さらに、バッファ番号ｊ
が８以上であれば（ステップＳ３１）、ｊ＝０とされる
（ステップＳ３２）。一方、ステップＳ２７で要素番号
ｉが４未満とされるか、ステップＳ２９で単位バッファ
内データ番号ｋが４未満とされるか、ステップＳ３１で
単位バッファ番号ｊが８未満であるとされるか、あるい
はステップＳ３２でｊ＝０とされたなら、ステップＳ３
３でｋ＝０かどうかが判断される。
【００５７】ステップＳ３３でｋ＝０であるとされた場
合、該当する単位バッファに空きが生じたことになる。
すると、処理はステップＳ３４に移行し、イベントオブ
ジェクトが「空き有り」の状態にセットされる。それと
共に、このステップＳ３４で、カウント値Ｃが１だけイ
ンクリメントされる。そして、処理はステップＳ２１に
戻される。また、上述のステップＳ３３でｋ＝０ではな
いとされた場合も、処理がステップＳ２１に戻される。
【００５８】処理がステップＳ２１に戻され上述した処
理が繰り返されることによって、ループ変数ｉ，ｊ，ｋ
が順次変化し、上述のステップＳ２５で画像フレームが
フレームシーケンスに従って１本化され出力される。
【００５９】図７は、上述の制御を行なった場合の、あ
る時点での、各要素１，２，３，および４それぞれのリ
ングバッファ１２の使用率の一例を示す。図に示される
ように、各要素１，２，３，および４それぞれのリング
バッファ１２の使用率はまちまちであり、さらに、それ
ぞれの使用率は、時間と共に変動する。各要素１，２，
３，および４それぞれのリングバッファ１２の使用率が
このように変動するのは、例えば、各要素１，２，３，
および４における、動画像ビットストリームのファイル
がディスク記憶装置１０に配置される際の、ファイルの
分断状況の違いや、ディスク記憶装置１０のアクセス速
度の変動、あるいは他のストリームとの競合が考えられ
る。
【００６０】しかしながら、結果的には、全体の読み出
しレートは、ディスク記憶装置１０の平均読み出しレー
トに限りなく近付く。したがって、システム全体とし
て、原理的に個々のディスク記憶装置１０の平均読み出
しレートの合計の読み出しレートが得られることにな
る。つまり、この発明によれば、ディスク記憶装置１０
からの画像フレームの読み出しの時点で各要素１，２，
３，および４間で互いに同期を取らず、個々の要素の読
み出しレートの変動をリングバッファ１２のバッファリ
ングで吸収することによって、並列化の効率が向上され
る。
【００６１】ところで、動画像ビットストリームを読み
出し、読み出されたビットストリームによって動画像の
再生を行なう場合、例えば２倍速、３倍速といった倍速
再生を要求される場合がある。次に、上述の構成で以て
この倍速再生を行なう場合について説明する。
【００６２】図８は、２倍速再生を行なう場合の、出力
スレッド５での制御を模式的に示す。なお、この図で、
リングバッファ１２における単位バッファ１２ｅ〜１２
ｈは、省略されている。このように、２倍速再生の場合
には、各要素１，２，３，および４のリングバッファ１
２からの画像フレームの読み出しは、１単位ブロックお
きになされる。また、各要素１，２，３，および４にお
いて、読み出される単位ブロックが一つずらされる。奇
数番目の要素１，３では、単位ブロック１２ａから読み
出され、偶数番目の要素２，４では、単位ブロック１２
ｂから読み出される。図８の例では、「×」が付された
単位ブロックからは、データが読み出されない。
【００６３】出力スレッド５からの出力は、先ず奇数番
目の要素１，３から、フレーム番号０，２，６，・・
・，１２，１４と交互に読み出され、続けて偶数番目の
要素２，４から、フレーム番号１７，１９，２１，・・
・，２９，３１と交互に読み出される。このように読み
出した場合、図９に示されるように、出力されるストリ
ームにおいて、８フレーム毎に不連続点が存在し、１６
フレーム毎に本来の２倍速のフレームシーケンスに収束
する。しかしながら、この不連続点は、例えば大きな物
体がゆっくりと一定速度で移動するような場面で僅かな
違和感を与える可能性がある程度のものであり、実際的
には問題とならない。なお、３倍速や４倍速再生も、同
様な方法で実現可能である。
【００６４】上述の説明では、一つの動画像ビットスト
リームが一系統のみ出力されていたが、これはこの例に
限定されない。すなわち、実際のＡ／Ｖサーバなどで
は、複数の動画像ビットストリームが並行して読み出さ
れ、複数の出力系統に対して並列的に出力される。この
発明は、このような、動画像ビットストリームと出力と
が多対多の関係にあるようなシステムに対しても適用す
ることができる。この場合、例えばＳ個の動画像ビット
ストリームを出力する場合には、（Ｓ×４）個の読み出
しスレッド１１と、（Ｓ×４）個のリングバッファ１２
と、Ｓ個の出力スレッド５とが必要とされる。ディスク
記憶装置１０は、共用できる。
【００６５】また、上述では、リングバッファ１２に対
して、４画像フレームを単位とする単位バッファが８個
割り当てられたが、これはこの例に限定されない。これ
ら単位バッファに格納される画像フレームの数と、リン
グバッファ１２に割り当てられる単位バッファの数は、
必要に応じて変更することが可能である。
【００６６】さらに、上述では、この発明がディスク記
憶装置１０からの動画像ビットストリームの読み出しに
適用されるように説明したが、これはこの例に限定され
るものではない。すなわち、この発明は、ディスク記憶
装置１０に対するストリームの書き込み時にも適用可能
なものである。書き込み時の処理は、ストリームの方向
が上述とは逆になるだけで、読み込み時と同一の制御が
なされる。
【００６７】すなわち、動画像ビットストリームが、上
述の出力スレッド５に対応する入力スレッド５’に対し
て、連続的に供給される。供給されたストリームは、上
述の図３に示される割り付けで以てリングバッファ１２
に格納される。そして、上述の読み出しスレッド１１に
対応する書き込みスレッド１１’が各要素１，２、３，
および４毎に生成され、この書き込みスレッド１１’に
よるディスク記憶装置１０のアクセス制御によって、リ
ングバッファ１２から単位バッファ毎に読み出された画
像フレームがディスク記憶装置１０に対して書き込まれ
る。
【００６８】各要素１，２，３，および４のリングバッ
ファ１２の使用率は、入力スレッド５’によって監視さ
れ、使用率が低い要素に対してヘルプフラグが立てられ
る。ヘルプフラグは、各要素１，２，３，および４の書
き込みスレッド１１’によって互いに監視される。他の
要素でヘルプフラグが立てられ、自身のリングバッファ
１２の使用率が低い要素では、一定時間、ディスク記憶
装置１０に対する画像フレームの書き込みが休止され
る。
【００６９】書き込み時にも、このような制御を行なう
ことで、ディスク記憶装置１０に対するシステム全体の
書き込みレートを、個々のディスク記憶装置１０の平均
書き込みレートに近付けることができ、効率の向上が図
れる。
【００７０】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ディスク記憶装置からの画像フレームの読み出し
を、他の要素および自身の要素のリングバッファの使用
率によって制御する。したがって、例えば複数のディス
クの回転を物理的に同期させるような、特殊なハードウ
ェアを用いること無く、効率良くディスク記憶装置の並
列化を実現することができる効果がある。
【００７１】また、この発明によれば、ディスク記憶装
置に対する複数の同時アクセス状態で、負荷に合わせて
動的にシステムの能力を配分でき、リソースの有効活用
が実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるデータ記録装置の構成の一例を
示すブロック図である。
【図２】リングバッファの構造の一例を模式的に示す図
である。
【図３】装置各部における画像フレームの配置を概略的
に示す略線図である。
【図４】この発明によるディスク制御を示すフローチャ
ートである。
【図５】この発明によるディスク制御を示すフローチャ
ートである。
【図６】この発明によるディスク制御を示すフローチャ
ートである。
【図７】ある時点での各要素におけるリングバッファの
使用率の一例を示すグラフである。
【図８】２倍速再生を行なう場合の出力スレッドでの制
御を模式的に示す図である。
【図９】２倍速度再生を行なった場合の出力フレームを
示す図である。
【符号の説明】
１，２，３，４・・・要素、５・・・出力スレッド、１
０・・・ディスク記憶装置、１１・・・読み出しスレッ
ド、１２・・・リングバッファ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数台のディスク記憶装置を並列的に用
    い、データレートが高く多量のデータを連続的に再生す
    る高速データ記録装置において、 ビットストリームが分割され記憶される複数のディスク
    記憶手段と、 上記複数のディスク記憶手段のそれぞれに対して１また
    は複数設けられ、上記ディスク記憶手段に対するアクセ
    スをそれぞれ独立に制御する制御手段と、 上記ディスク記憶手段のそれぞれに対して設けられ、上
    記制御手段の制御に基づき上記ディスク記憶手段に対し
    て書き込むデータを、所定の単位で一時的に格納する循
    環構造をなすメモリ手段と、 供給されたビットストリームを、上記書き込むデータと
    して上記メモリ手段のそれぞれに対して所定の順序で格
    納する入力手段とを有することを特徴とする高速データ
    記録装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の高速データ記録装置に
    おいて、 上記メモリ手段それぞれの使用率を調べ、該使用率が第
    １のしきい値より低い上記メモリ手段を示すフラグを立
    てる手段とをさらに有し、 上記制御手段は、該制御手段に対応する上記メモリ手段
    の使用率を調べ、該使用率が第２のしきい値より高い場
    合、上記制御手段に対応する上記メモリ手段以外の上記
    メモリ手段のいずれかに上記フラグが立っていれば、上
    記制御手段に対応する上記ディスク記憶手段に対するデ
    ータの書き込みを所定時間休止するように上記ディスク
    記憶手段に対するアクセス制御を行なうことを特徴とす
    る高速データ記録装置。
  3. 【請求項３】 複数台のディスク記憶装置を並列的に用
    い、データレートが高く多量のデータを連続的に再生す
    る高速データ再生装置において、 ビットストリームが分割され記憶される複数のディスク
    記憶手段と、 上記複数のディスク記憶手段のそれぞれに対して１また
    は複数設けられ、上記ディスク記憶手段に対するアクセ
    スをそれぞれ独立に制御する制御手段と、 上記ディスク記憶手段のそれぞれに対して設けられ、上
    記制御手段の制御に基づき上記ディスク記憶手段から読
    み出されたデータを、所定の単位で一時的に格納する循
    環構造をなすメモリ手段と、 上記メモリ手段のそれぞれから所定の順序でデータを読
    み出す出力手段とを有することを特徴とする高速データ
    再生装置。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載の高速データ再生装置に
    おいて、 上記メモリ手段それぞれの使用率を調べ、該使用率が第
    １のしきい値より低い上記メモリ手段を示すフラグを立
    てる手段とをさらに有し、 上記制御手段は、該制御手段に対応する上記メモリ手段
    の使用率を調べ、該使用率が第２のしきい値より高い場
    合、上記制御手段に対応する上記メモリ手段以外の上記
    メモリ手段のいずれかに上記フラグが立っていれば、上
    記制御手段に対応する上記ディスク記憶手段からのデー
    タの読み出しを所定時間休止するように上記ディスク記
    憶手段に対するアクセス制御を行なうことを特徴とする
    高速データ再生装置。
  5. 【請求項５】 複数台のディスク記憶装置を並列的に用
    い、データレートが高く多量のデータを連続的に再生す
    る高速データ記録方法において、 ビットストリームが分割され記憶される複数のディスク
    記憶手段と、 上記複数のディスク記憶手段のそれぞれに対して１また
    は複数設けられ、上記ディスク記憶手段に対するアクセ
    スをそれぞれ独立に制御する制御のステップと、 上記ディスク記憶手段のそれぞれに対して設けられ、上
    記制御のステップの制御に基づき上記ディスク記憶手段
    に対して書き込むデータを、所定の単位で一時的に格納
    する循環構造をなすメモリ手段と、 供給されたビットストリームを、上記書き込むデータと
    して上記メモリ手段のそれぞれに対して所定の順序で格
    納するステップとを有することを特徴とする高速データ
    記録方法。
  6. 【請求項６】 複数台のディスク記憶装置を並列的に用
    い、データレートが高く多量のデータを連続的に再生す
    る高速データ再生方法において、 ビットストリームが分割され記憶される複数のディスク
    記憶手段と、 上記複数のディスク記憶手段のそれぞれに対して１また
    は複数設けられ、上記ディスク記憶手段に対するアクセ
    スをそれぞれ独立に制御する制御のステップと、 上記ディスク記憶手段のそれぞれに対して設けられ、上
    記制御のステップの制御に基づき上記ディスク記憶手段
    から読み出されたデータを、所定の単位で一時的に格納
    する循環構造をなすメモリ手段と、 上記メモリ手段のそれぞれから所定の順序でデータを読
    み出すステップとを有することを特徴とする高速データ
    再生方法。
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