JPH1173731A - ディジタル信号記録装置、ディジタル信号記録方法及び記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 記録領域が離散的であっても、生産コストを
上げることなく、シームレスな記録再生が可能なディジ
タル信号記録装置、ディジタル信号記録方法及び記録媒
体を提供する。 【解決手段】 残量検出回路２６は、バッファ管理回路
２３からの１ＧＯＰ毎の総ビット数と記録可能領域の残
量とを比較して、記録可能領域が今までの符号化レート
に従って１ＧＯＰで記録できるか否かを検出する。１Ｇ
ＯＰで記録できないときは、ビデオエンコーダ１２は、
レートコントローラ２４の制御に基づき、上書き禁止領
域を挟んで存在する記録可能領域に記録する画像データ
の符号化ビットレートＲenc を落とす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録可能領域が離
散的に存在する記録媒体にディジタル信号を記録するデ
ィジタル信号記録装置等に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、画像データやオーディオ信号等を
記録する記録媒体として光ディスク，磁気ディスク等の
記録媒体が提供されている。このような記録媒体に対し
てデータを記録／再生する記録再生装置は、連続的にデ
ータを記録する場合おいて、既に記録済みの領域が所々
にあってこの領域が上書き禁止であるとき、かかる上書
き禁止領域を避けて次の記録可能領域を探してからデー
タを書き込まなければならない。

【０００３】例えば図７に示すように、歌番組を記録し
た記録媒体があり、利用者はこの番組で歌を歌っている
場面の記録領域のみを残し、ＣＭやおしゃべり等をして
いる場面の記録領域に新たに上書きして歌を歌っている
場面を記録する場合について考えてみる。この場合にお
いて、記録可能領域（ＣＭ等の場面の記録領域）は、上
書き禁止領域（歌を歌っている場面の記録領域）を挟ん
で、記録媒体上に離散的に配置されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】したがって、上記記録
再生装置がこのような記録媒体に対して符号化したデー
タを記録すると、図７に示すように、ピックアップは上
書き禁止領域を跳ぶことにより一時的にデータの書き込
みができなくなり、書き込みレートが低下する。このと
き、符号化されたデータのレートが最大に達すると、オ
ーバーフローが発生する可能性も有り得る。

【０００５】また再生時では、記録再生ヘッドが上書き
禁止領域を跳ぶことにより一時的にデータを読み取るこ
とができなくなる。このために、読出しレートが低下し
てアンダーフローが発生する可能性がある。

【０００６】このようなオーバーフロー、アンダーフロ
ーが発生すると、一時的に画像表示が途切れることにな
り、途切れることなくデータを記録再生するいわゆるシ
ームレス記録再生ができないことになる。

【０００７】したがって、シームレス記録再生を可能に
するには、このような離散的な記録領域の存在を認めな
いで連続的な領域にそのままデータを記録するか、又
は、最大記録レートを大きくしたり、処理速度を速く
し、さらには記録バッファを大容量化するしかない。し
かしこれらは実現できなかったり、生産コストの増大の
要因となる。

【０００８】本発明は、このような実情を鑑みて提案さ
れたものであり、記録領域が離散的であっても、生産コ
ストを上げること無く、シームレスな記録再生が可能な
ディジタル信号記録装置、ディジタル信号記録方法及び
記録媒体を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明に係るディジタル信号の記録装置は、上書
き禁止領域を挟んで記録可能領域が離散的に存在する記
録媒体に一連のディジタル信号を符号化して記録するデ
ィジタル信号記録装置において、ある記録可能領域にお
けるディジタル信号の記録可能量を逐次検出し、上記記
録可能量に基づいて上記記録可能領域に上記ディジタル
信号を記録することができるかを判定する検出手段と、
上記記録可能領域に上記ディジタル信号を記録すること
ができないと判定したときは、上記上書き禁止領域の直
前直後の少なくとも一方で符号化レートを落としてディ
ジタル信号を符号化する符号化手段と、符号化されたデ
ィジタル信号を上記記録媒体に記録する記録手段とを備
える。

【００１０】本発明に係るディジタル信号記録方法は、
上書き禁止領域を挟んで記録可能領域が離散的に存在す
る記録媒体に一連のディジタル信号を符号化して記録す
るディジタル信号記録方法において、ある記録可能領域
におけるディジタル信号の記録可能量を逐次検出し、上
記記録可能量に基づいて上記記録可能領域に上記ディジ
タル信号を記録することができるかを判定し、上記記録
可能領域に上記ディジタル信号を記録することができな
いと判定したときは、上記上書き禁止領域の直前直後の
少なくとも一方で符号化レートを落としてディジタル信
号を符号化し、符号化されたディジタル信号を上記記録
媒体に記録することを特徴とする。

【００１１】本発明に係る記録媒体は、符号化された一
連のディジタル信号が上書き禁止領域を挟んで記録され
た記録媒体において、上記上書き禁止領域の直前直後の
少なくとも一方に符号化レートの低いディジタル信号が
記録された記録領域を有することを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。本発明は、例え
ば図１に示す構成の動画像符号化装置に適用される。

【００１３】上記動画像符号化装置は、画像データをＭ
ＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）方式で圧縮符
号化して記録する記録部１０と、この圧縮符号化のレー
トを制御等する制御部２０を備え、記録可能領域が離散
的に存在する光ディスク３０に対して再生画像が途切れ
途切れにならないように（シームレスに）上記画像デー
タを記録するものである。

【００１４】ここで、上記記録部１０は、フレームメモ
リ１１を介して入力される画像データを圧縮符号化する
ビデオエンコーダ１２と、画像データが符号化されるこ
とによって得られたビットストリームを一時蓄積するエ
ンコーダバッファ１３と、圧縮された画像データやオー
ディオデータの多重化処理を行うマルチプレクサ１４
と、誤り訂正符号を付加するＥＣＣエンコーダ１５と、
ビットストリームに変調処理を施す変調回路１６と、変
調されたビットストリームを記録する記録ヘッド１７と
を有する。

【００１５】ビデオエンコーダ１２は、後述するレート
コントローラ２４の目標符号化ビット量ＡＡ(i) に従っ
て、フレームメモリ１１からのｉ番目のピクチャ（画像
データ）をＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）
方式によって圧縮符号化してビットストリームを生成す
る。ビデオエンコーダ１２は、このビットストリームを
エンコーダバッファ１３に供給するとともに、このｉ番
目のピクチャを圧縮符号化したとき実際に発生したビッ
ト量Ａ(i) のデータをレートコントローラ２４に供給す
る。以下、Ａ(i) とＡ(i+1) の平均値をビデオエンコー
ダ１２の符号化ビットレートとしてＲenc で表す。ビデ
オエンコーダ１２は、レートコントローラ２４のモード
の切換に応じて画像データの符号化ビットレートＲｅｎ
ｃ を変えて出力する。ビデオエンコーダ１２は、通常
モードでは通常の符号化ビットレートＲenc でエンコー
ドを行い、上書き禁止領域が接近すると跳び越しモード
になって、上書き禁止領域を跳び越すのに適切な符号化
ビットレートＲenc でエンコードを行う。ここで、跳び
越しモードとは、ビデオエンコーダ１２が以下に示す１
つの又は２以上の手法を組み合わせた状態でエンコード
することをいう。

【００１６】１. 上書き禁止領域の直前又は直後におい
て符号化レートを低下させる。なお、符号化すべきデー
タ量が多いときは、上書き禁止領域の直前及び直後にお
いて符号化レートを低下させる。 ２. 上書き禁止領域の直前にＧＯＰが終了するように符
号化ビットレートＲencを低下させるとともに、当該Ｇ
ＯＰと上書き禁止領域を挟んで最初に存在するＧＯＰと
のリンクを禁止する。 ３. 上書き禁止領域の直前において、１ＧＯＰを書き込
むに充分な記録可能領域がない場合、ＧＯＰを構成する
ピクチャ枚数のシーケンスを切り替える。すなわち、１
ＧＯＰのピクチャ枚数を少なくし、速くＧＯＰを終了さ
せる。なお、符号化すべきデータ量が多いときは、手法
１と組み合わせるとよい。又は、Ｉピクチャ、Ｐピクチ
ャを発生し、上書き禁止領域に至るまで、その符号化を
継続する。この場合、Ｉピクチャはデータレートを増加
させる要因なので、増加しそうな場合はＰピクチャを使
用する。

【００１７】マルチプレクサ１４は、エンコーダバッフ
ァ１３に記憶されているビットストリームを所定のレー
ト（以下、「多重化ビットレートＲmux」という。）で
読み出す。なお、多重化ビットストリームＲmuxは、符
号化ビットレートＲenc の最大値よりも大きい値であ
る。マルチプレクサ１４は、あるときは所定時間毎に当
該エンコーダバッファ１３からビットストリームを多重
化ビットレートＲmuxで読み込み、またあるときは所定
時間毎にエンコーダバッファ１３からのデータ読み出し
を停止して図示しないオーディオエンコーダ等からのビ
ットストリームを読み込んで多重化処理を行う。このよ
うに、エンコーダバッファ１３からのビットストリーム
の読み込みは、多重化ビットレートＲmuxを所定値にし
たり零にしたりすることを切り換えて行われる。なお、
通常時では、このようなビットストリームを切り換えて
読み込むときの多重化ビットレートＲmuxの平均値は、
その時の符号化ビットレートＲenc に等しくなる。そし
て、マルチプレクサ１４は、上述のように画像のビット
ストリームとオーディオ等のビットストリームとを時分
割で多重化して一つのビットストリームを生成し、ＥＣ
Ｃエンコーダ１５に供給する。

【００１８】ＥＣＣエンコーダ１５は、ビットストリー
ムにエラーコレクションコードを付加して変調回路１６
に供給する。変調回路１６は、上記ＥＣＣエンコーダ１
５の出力に対して、所定の変調処理、例えばＥＦＭ変調
等の処理を施して、変調されたビットストリームを記録
ヘッド１７に供給する。こうして、記録ヘッド１７は、
かかるビットストリームを光ディスク３０に記録する。

【００１９】また、制御部２０は、符号化難易度計算回
路２１と、符号化難易度に基づいてビットレートを指定
するビットレート指定回路２２と、エンコーダバッファ
１３に蓄積されたビットストリームの量を管理するバッ
ファ管理回路２３と、ビデオエンコーダ１２の符号化レ
ートを制御するレートコントローラ２４と、トラックコ
ントローラ２５と、残量検出回路２６とを有する。

【００２０】符号化難易度計算回路２１は、フレームメ
モリ１１に記憶される画像データの所定時間毎の符号化
難易度を計算する。具体的には、符号化難易度計算回路
２１は、入力画像データの統計的性質あるいは画像特性
を符号化難易度として求める。この符号化難易度計算回
路２１は、フレーム内情報解析部とフレーム間情報解析
部とを有してなり、フレーム内情報解析部では、入力画
像の画像特性として、例えば輝度，色度，平坦度の統計
情報を計算し、フレーム間情報解析部では、入力画像の
画像特性として、例えば動画像の動き量の統計情報を計
算する。上記画像特性情報の具体例を挙げると、入力画
像の輝度についての統計情報としては、例えば輝度情報
の所定時間毎の平均値を計算し、また入力画像の色度に
ついての統計情報としては、例えば色度信号の所定時間
毎の平均値を計算し、また入力画像の平坦度の統計情報
としては、例えば輝度信号の所定時間毎の分散値を計算
し、入力画像の動き量の統計情報としては、例えば動き
ベクトル量の所定時間毎の平均値を計算する。なお、こ
の符号化難易度の計算方法の例は、本件出願人により、
特願平７−３１１４１８号にて既に提案されているもの
と同様のものである。

【００２１】ビットレート指定回路２２は、上記符号化
難易度計算回路２１からの所定時間毎の符号化難易度及
びバッファ管理回路２３からのオーバーフローする危険
度を表すパラメータ（以下、「オーバーフローパラメー
タ」という。）に基づいて、所定時間毎の指定レートを
算出する。上記所定時間は、例えば０．５秒程度が良
い。具体的には、ビットレート指定回路２２は、ビデオ
エンコーダ１２により得られた可変長符号データの所定
時間毎のデータ量と、上記符号化難易度として求められ
た入力画像データの輝度信号の所定時間毎の平均値及び
分散，色度信号の所定時間毎の平均値と、動きベクトル
量の所定時間毎の平均値と、例えば使用する記録媒体の
データ容量、あるいは伝送路のビットレート等により定
まる使用可能なデータ総量とに基づいて、所定時間毎の
指定レートを求めている。なお、この指定レートの計算
方法の例も、本件出願人により、特願平７−３１１４１
８号にて既に提案されているものと同様のものである。

【００２２】例えば、ビットレート指定回路２２は、エ
ンコーダバッファ１３からのオーバーフローパラメータ
に基づいてオーバーフローする危険度が大きくなる判定
するしたときは、通常時に算出される指定レートに比べ
て、その値を小さく抑えるように指定レートを算出す
る。さらに、ビットレート指定回路２２は、上述のよう
にエンコーダバッファ１３がオーバーフローしそうにな
ったときだけでなく、光ディスク３０に対する記録を停
止したときも上記指定レートを小さく抑えている。

【００２３】バッファ管理回路２３は、エンコーダバッ
ファ１３がオーバーフローする危険度を表すオーバーフ
ローパラメータＸ(i) と、レートコントロールに使う仮
想的なコードバッファのビット占有量ＯＢとを計算し、
オーバーフローパラメータＸ(i) のデータをビットレー
ト指定回路２２へ供給し、仮想的なコードバッファのビ
ット占有量ＯＢのデータをレートコントローラ２４へ供
給する。なお、この仮想的なコードバッファは、エンコ
ーダバッファ１３に含まれ、その大きさは一般にはデコ
ーダ側の受信バッファサイズ（デコーダバッファサイ
ズ）に等しい。また、バッファ管理回路２３は、１ＧＯ
Ｐ毎の総ビット数のデータを残量検出回路２６に供給す
る。

【００２４】なお、バッファ管理回路２３は、残量検出
回路２６による通常モード又は跳び越しモードの切換え
の制御に応じてオーバーフローパラメータＸ(i) を生成
することができる。

【００２５】バッファ管理回路２３は、例えば通常モー
ドから跳び越しモードに切り換えられると、オーバーフ
ローの可能性が高くなることを示すオーバーフローパラ
メータＸ(i) を生成し、このオーバーフローパラメータ
Ｘ(i) をビットレート指定回路２２に供給することによ
ってビットレート指定回路２２に対して指定レートを低
下させる制御を行う。なお、バッファ管理回路２３は、
跳び越しモードから通常モードに切り換えられると、逆
にビットレート指定回路２３に対して指定レートを増大
させる制御を行う。

【００２６】このように、バッファ管理回路２３は、オ
ーバーフローパラメータＸ(i) のデータをビットレート
指定回路２２に供給し、仮想的なコードバッファのビッ
ト占有量ＯＢ(i) のデータをレートコントローラ２４に
供給する。

【００２７】レートコントローラ２４は、ビットレート
指定回路２２からの指定レート及びバッファ管理回路２
３からの仮想的なコードバッファのビット占有量ＯＢ
(i) に基づいてビデオエンコーダ１２に対して符号化レ
ート及びＧＯＰシーケンスを変更するように制御するこ
とによって、フレームメモリ１１からの画像データを目
標符号化ビット量ＡＡ(i) になるようにビデオエンコー
ダ１２を制御する。

【００２８】トラックコントローラ２５は、上記記録ヘ
ッド１７が光ディスク３０上の何れのトラック上をトレ
ースすべきか、及び何れのトラック上をトレースしてい
るのかを管理する。また、トラックコントローラ２５
は、記録ヘッド１７が現在記録しているセクタアドレス
を残量検出回路２６に供給する。

【００２９】残量検出回路２６には、上述のフレームメ
モリ１１に供給される画像データのＴＯＣ（Table Of C
ontents）データと、トラックコントローラ２５からの
現在のセクタアドレスとが供給される。残量検出回路２
６は、上記ＴＯＣデータと上記セクタアドレスとに基づ
いて光ディスク３０における記録可能領域の残量データ
を逐次検出する。

【００３０】具体的には、残量検出回路２６は、図示し
ないビットカウンタを備え、バッファ管理回路２３から
の１ＧＯＰ毎の総ビット数と記録可能領域の残量とを比
較して、記録可能領域が今までの符号化レートに従って
１ＧＯＰで記録できるか否かを検出する。残量検出回路
２６は、記録可能領域のデータ量がＧＯＰ０の総ビット
数より充分大きくない（例えば１．５倍以内）と判定し
たときは、ＧＯＰ１が書き込めない可能性があるので、
バッファ管理回路２３に対して跳び越しモードになるよ
うに切換制御する。なお、残量検出回路２６は、記録可
能領域がＧＯＰ０の総ビット数より充分大きいときと判
定したときは、そのまま通常モードを維持する。

【００３１】かかる構成された動画像符号化装置は、離
散的に存在する記録可能領域に対して、ビットストリー
ムを構成するＧＯＰ０，１，２・・・を以下のようにシ
ームレスに記録することができる。

【００３２】残量検出回路２６は、ＧＯＰ０の記録終了
時において、上書き禁止領域まで残りＸ［Ｍｂｙｔｅ］
のデータの記録が可能であることがセクタアドレスから
判定できる。ここで、ＧＯＰ０のデータ量がｎ［Ｍｂｙ
ｔｅ］であったとすると、次のＧＯＰ１もｎ［Ｍｂｙｔ
ｅ］である可能性が高い。このとき、ｎ＞Ｘの場合やｎ
とＸの値が近似しているならば、次のＧＯＰ１のビット
ストリームが書き込められない可能性が高い。このと
き、残量検出回路２６は、バッファ管理回路２３に通常
モードから跳び越しモードへの切換を指示する。

【００３３】バッファ管理回路２３は、跳び越しモード
になると、上書き禁止領域の大きさにより記録ヘッド１
７が次の記録可能領域にシークするまでの時間から想定
される記録バッファのデータ量の増加を計算し、そのデ
ータ量に応じてＧＯＰ１の符号化レートを落とす。これ
により、書込み禁止領域に到達するまでＧＯＰ１が完結
するようにさせる。

【００３４】例えば、ＧＯＰ０までの符号化ビットレー
トＲenc が８Ｍｂｐｓだとすると、ＧＯＰ１用の記録可
能領域の大きさ及びＧＯＰ２の記録可能領域までのシー
ク時間を計算して、ビデオエンコーダ１２によるＧＯＰ
１の符号化ビットレートＲenc は４Ｍｂｐｓになる。よ
って、通常の１ＧＯＰを書き込むには少ない容量の領域
しか残っていなくても、記録ヘッド１７はかかるＧＯＰ
１を短時間で書き込むことができる。したがって、記録
ヘッド１７上書き禁止領域をまたいで次の記録可能領域
に速くシークができる。

【００３５】なお、このように符号化レートを落とす処
理を行うと、ＧＯＰ１の画質は多少劣化する。しかしな
がら、１ＧＯＰの表示時間は約０．５秒程度であるか
ら、画質の劣化は極めて短時間であり知覚されにくいの
で、特に問題は生じない。

【００３６】上書き禁止領域が大きい場合は、ＧＯＰ２
のエンコードを開始する前にオーバーフローが生じる可
能性がある。この場合、ビデオエンコーダ１２は、ＧＯ
Ｐ１の符号化ビットレートＲenc の低下処理に加えて、
さらにＧＯＰ２の符号化ビットレートＲenc を小さくし
てエンコードすることによって、データ量が特に多いと
きでもエンコーダバッファ１３のオーバーフローを防止
することができる。また、これにより、図示しないデコ
ーダは、かかるＧＯＰ２を速くデコードすることできる
ので、図示しないデコーダバッファのアンダーフローを
防止することができる。

【００３７】また、ビデオエンコーダ１２は、上書き禁
止領域を挟んで存在するそれぞれの記録可能領域に対し
てＧＯＰのリンクをなくしてデータを記録することがで
きる。

【００３８】通常では、ＧＯＰ１とＧＯＰ２にはリンク
が存在する。ここで、リンクとは、ピクチャをエンコー
ド／デコードするときの参照関係があることをいう。例
えば図２に示すように、ＧＯＰ１の最後の２つのＢピク
チャは、ＧＯＰ２の最初のＩピクチャを参照してエンコ
ード／デコードされる。したがって、図示しないデコー
ダは、通常、ＧＯＰ２のＩピクチャをデコードするまで
ＧＯＰ１のＢピクチャをデコードすることができない。

【００３９】これに対して、上記ビデオエンコーダ１２
は、跳び越しモードになると、図３に示すように、ＧＯ
Ｐ１とＧＯＰ２のリンクをなくして、ＧＯＰ１とＧＯＰ
２とをそれぞれ独立にエンコードしている。このとき、
ＧＯＰ１の最後の２つのＢピクチャは後方予測のない前
方予測だけのピクチャ（Ｐピクチャ）となる。これによ
り、多少の画質劣化が発生するが、上記ビデオデコーダ
１２は、ＧＯＰ１は次のＧＯＰ２がなくてもデコードで
きるので、再生時にはＧＯＰ２の復号を待たなくても良
い。このため、上書き禁止領域をまたがっての処理が不
要になり、離散的に存在する記録可能領域にデータを記
録しても、編集や消去を容易にすることができる。

【００４０】また、ビデオエンコーダ１２は、符号化レ
ートを低下しても１ＧＯＰを書き込むにはあまりに領域
が小さい場合には、シーケンスを切り替えて１ＧＯＰを
構成するピクチャの枚数を少なくすることによって符号
化レートを小さくすることもできる。

【００４１】例えば図４に示すように、通常では、１つ
のＧＯＰは、１５枚のピクチャによって構成されてい
る。ここでは、ビデオエンコーダ１２は、ＧＯＰ１を例
えば７枚のピクチャによって構成したり、Ｂピクチャの
全部をＰピクチャとしてエンコードする。これにより、
上書き禁止領域の近傍で符号化レートを充分小さくする
ことができ、かつ上書き禁止領域をまたがってのＧＯＰ
のリンクをする必要もなくなる。特にＢピクチャの全部
をＰピクチャとしてエンコードした場合、符号化レート
を小さくしたまま、上書き禁止領域に至るまで書き込め
ることが可能となる。

【００４２】つぎに、上述の符号化ビットレートＲenc
及びＧＯＰのシーケンスの変更等の制御について、エン
コーダバッファ１３のビットストリームの蓄積量を考慮
しながら説明する。

【００４３】図５において、横軸ｔは時間の経過を表
し、また、縦軸はエンコーダバッファ１３へ入力される
ビットストリームの各時刻におけるビット量の累計値を
表下ものである。折れ線ｅ−ｆ−ｇ−ｈの時刻ｔでの傾
きは、エンコーダバッファ１３から出力されるビットス
トリームの出力ビットレートＲout である。なお、出力
ビットレートＲout は、前述したようにマルチプレクサ
１４が所定時間毎にエンコーダバッファ１３から読み出
すデータのビットレートの平均値である。

【００４４】また、折れ線ｅ−ｆ−ｇ−ｈと折れ線ａ−
ｂ−ｃ−ｄの縦軸方向の幅は、エンコーダバッファ１３
のサイズＢＢを表し、サイズＢＢは一定である。直線ｅ
−ｆ−ｕ−ｈと直線ｐ−ｑ−ｒ−ｓの縦軸方向の幅は、
レートコントロールに使う仮想的なコードバッファサイ
ズＢを表し、サイズＢとＢＢとの関係は、Ｂ＜ＢＢであ
る。コードバッファサイズＢは、一般にデコーダ側の受
信バッファサイズ（デコーダバッファサイズ）に等し
い。

【００４５】時刻ｔ＝Ｅ(-n)からｔ＝Ｅ(0)において、
ビデオエンコーダ１２は、通常の符号化レートでＧＯＰ
０のエンコード処理を行う。このとき、エンコードバッ
ファ１３の出力ビットレートＲout はＲenc と等しい。
よって、このときの符号化ビットレートＲenc をＲ１と
すると、出力ビットレートＲout 、すなわち直線ｊ−ｅ
の傾きも同様にＲ１となる。

【００４６】時刻ｔ＝Ｅ(0) になると、残量検出回路２
６は、上書き禁止領域までの記録可能領域が今までの符
号化レートでは１ＧＯＰ記録できないことを検出し、バ
ッファ管理回路２３に対してモードの切換えを指示す
る。バッファ管理回路２３は、そのモード切換えの指示
に基づき、ビットレート指定回路２２に対してビットレ
ートの低下を指示する。したがって、ビットレート指定
回路２２は現在の（ＧＯＰ０の）ビットレートを参照
し、レートコントローラ２４に対して適切な指定ビット
レートのデータを供給する。また、レートコントローラ
２４は、上記指定ビットレートのデータとバッファ管理
回路２３からの仮想的なコードバッファのビット占有量
ＯＢに基づき、ビデオエンコーダ１２に対して符号化レ
ート及びＧＯＰシーケンスを変更するように制御する。

【００４７】したがって、時刻ｔ＝Ｅ(0)からｔ＝Ｅ(n)
において（ＧＯＰ１として示す時間）、ビデオエンコー
ダ１２は、符号化ビットレートＲenc を落とすととも
に、１ＧＯＰ内のピクチャ数を例えば４枚にする。この
場合、通常のＧＯＰを形成するにはピクチャ数が少ない
が、ビデオエンコーダ１２は、Ｉ−Ｂ−Ｂ−Ｐのピクチ
ャからなるＧＯＰ２を形成する。

【００４８】ここでの直線の傾きｅ−ｆは直線ｊ−ｅの
傾きに比べて極端に小さく変化していない。これは符号
化レートがもともと低く、また上書き禁止領域が小さい
ため、シーク時間が短い場合を例示しているからであ
る。

【００４９】もし、ＧＯＰ０の符号化ビットレートＲｎ
がもっと大きければ、直線ｊ−ｅの傾きはもっと急にな
る。またＧＯＰ１が書ける領域（ＧＯＰ０の領域と上書
き禁止領域との間の領域）がもっと小さい場合、ＧＯＰ
１を記録するには、 ｔ＝Ｅ(0)からｔ＝Ｅ(n)の符号化
レートを下げ（直線の傾きｅ−ｆを小さくし）なければ
ならない。

【００５０】時刻ｔ＝Ｅ(n)からｔ＝Ｅ(m)において、記
録ヘッド１７は、上書き禁止領域を跳び越して、次の記
録可能領域までシークする。したがって、エンコーダバ
ッファ１３からのビットストリームの読み出しが停止し
ている。しかし、エンコーダバッファ１３にはビデオエ
ンコーダ１２からビットストリームが供給され続けるた
め、当該エンコーダバッファ１３のビット占有量は増加
する。このとき、オーバーフローは発生する危険を避け
るために、画像データの所定時間毎の符号化難易度が前
述のｔ＝Ｅ(-n)からｔ＝Ｅ(0)の区間の符号化難易度と
同じである時でも、符号化ビットレートＲenc をＲｎよ
りも小さく抑えるように制御し、Ｒenc＝Ｒ１としてい
る。

【００５１】時刻ｔ＝Ｅ(m)以降において、記録ヘッド
１７は、光ディスク３０にビットストリームを記録でき
る状態になり、これに応じてエンコーダバッファ１３か
らビットストリームの読み出しが開始される。この時点
で、エンコーダバッファ１３のビット占有量は大きいの
で、オーバーフローが発生するのを回避するために、画
像データの所定時間毎の符号化難易度がｔ＝Ｅ(-n)から
ｔ＝Ｅ(0)の区間の符号化難易度と同じである場合であ
っても、ビデオエンコーダ１２はＲｎよりも小さい値の
符号化ビットレートＲenc でビットストリームを生成す
る。

【００５２】また、ビデオエンコーダ１２は、通常のＧ
ＯＰよりも少ないピクチャ数（例えば５枚）でＧＯＰ２
を形成する。これは、ＧＯＰ１とＧＯＰ２とのリンクを
なくして、ＧＯＰ１，ＧＯＰ２をそれぞれ独立してエン
コード／デコード処理することを可能としている。

【００５３】また、ビデオエンコーダ１２は、エンコー
ダバッファ１２がオーバーフローする危険性があるの
で、ＧＯＰ２のＩピクチャを大きな符号化レートでエン
コードすることができない。したがって、オーバーフロ
ーする危険がなくなるまで、上述のように通常に比べて
ピクチャ枚数の少ないＧＯＰを形成する必要がある。こ
のＧＯＰ２のシーケンスとしては、Ｉ−Ｂ−Ｂ−Ｐ−Ｂ
が適当である。なお、エンコーダバッファ１３の占有量
がそれほど大きくなければ、Ｉ−Ｐ−Ｐ−Ｐ−Ｐとして
も良い。

【００５４】ここで、エンコーダバッファ１３からのデ
ータ読み出しのレートＲout ＝ＲｘはＲ３より大きい。
よって、時間がたつにつれてエンコーダバッファ１３の
ビット占有量は当該エンコーダバッファ１３がオーバー
フローする危険のない安全状態に戻る（点ｈの時刻で安
全状態に戻る）ことになる。なお、この時、エンコーダ
バッファ１３からの出力ビットレートＲout がビデオエ
ンコーダ１２の符号化ビットレートＲenc よりも大きく
なるのは、マルチプレクサ１４の多重化ビットレートＲ
muxがビデオエンコーダ１２の符号化ビットレートＲenc
よりも大きいためである。

【００５５】そして、オーバーフローを回避して安全状
態に戻った以降（点ｈ以降）は、ビデオエンコーダ１２
は符号化ビットレートＲenc ＝Ｒｎでビットストリーム
を生成し、記録ヘッド１７はエンコーダバッファ１３等
を介して供給されるビットストリームを光ディスク３０
に記録する。

【００５６】ここで、入力される画像データ，ビデオエ
ンコーダ１２の符号化ビットレートＲenc ，エンコーダ
バッファ１３の蓄積量の関係を図６に示す。なお、図６
では、ＧＯＰ４を記録した後、上書き禁止領域を跳び越
してからＧＯＰ５を記録する場合を示したものである。

【００５７】図６（ａ）は、フレームメモリ１１に入力
される画像データのデータ量を示したものである。これ
によると、ＧＯＰ４及びＧＯＰ５の画像データのデータ
量は他のＧＯＰに比べて多くなっている。従来のエンコ
ーダは、上記画像データをエンコードすると、図６
（ｂ）に示すような符号化ビットレートでビットストリ
ームを出力する。

【００５８】これに対して、本願発明のビデオエンコー
ダ１２は、上記画像データを符号化すると、ＧＯＰを構
成するピクチャの枚数を少なくするとともに、図６
（ｃ）に示すように、ＧＯＰ４及びＧＯＰ５の間で符号
化ビットレートＲenc を低下させ、ビットストリームを
出力している。

【００５９】したがって、エンコーダバッファ１３は、
従来のエンコーダからのビットストリームが供給される
場合はオーバーフローを生じるが、本願発明のビデオエ
ンコーダ１２からのビットストリームが供給される場合
はオーバーフローを生じない。

【００６０】以上のように、本発明を適用した動画像符
号化装置は、上述したように上書き禁止領域の直前直後
において符号化レートを低下させることによって、エン
コーダバッファ１３がオーバーフローするのを回避し
て、ビットストリームを光ディスク３０に記録すること
ができる。これにより、図示しない復号装置は、上記光
ディスク３０における上書き禁止領域の直前直後にある
データストリームを短時間で容易に復号することができ
るので、オーバーフローを回避してシームレスに画像を
再生することができる。

【００６１】また、上記動画像符号化装置は、符号化レ
ートが低下させるだけでは小さな記録可能領域への記録
ができないときは、ＧＯＰを構成するピクチャのシーケ
ンスを変更して通常よりの枚数の少ないピクチャでＧＯ
Ｐを構成することによって、符号化ビットレートＲenc
をさらに下げることができ、上書き禁止領域を挟んで１
ＧＯＰを記録するのを防止することができる。

【００６２】このとき、さらに上書き禁止領域を挟んで
存在するＧＯＰ間のリンクをなくすことができるので、
離散的に存在する記録可能領域に記録されたデータの編
集，削除等を容易に行うことができる。

【００６３】また、上述の動画像符号化装置によってビ
ットストリームが記録された光ディスク３０には、符号
化された一連のビットストリームが上書き禁止領域を挟
んで記録され、さらに、上書き禁止領域の直前直後の少
なくとも一方に符号化レートの低いビットストリームが
記録されている記録領域が形成されている。また、デー
タ量が多いときは、かかる記録領域には、上記符号化単
位を構成するピクチャ数を減らして符号化されたビット
ストリームが記録されている。したがって、再生装置
は、光ディスク３０に離散的に存在する記録領域をシー
クする間に、アンダーフローが生じること無く、この光
ディスク３０に記録されたビットストリームを再生する
ことができる。

【００６４】なお、本発明は、上述した実施の形態のみ
に限定されるものではなく、例えば取り扱うディジタル
信号はビデオ信号に限定されず、オーディオ信号等を再
生する場合にも適用できる。

【００６５】また、図１の例では、記録媒体として光デ
ィスク３０を例に挙げたが、ハードディスクやフレキシ
ブルディスク等の磁気ディスクや、いわゆるＩＣカード
や各種メモリ素子等の半導体記憶媒体等の記録媒体を用
いてもよい。また、光ディスクとしては、ピットによる
記録がなされるディスクや、光磁気ディスクの他に、相
変化型光ディスクや有機色素型光ディスク、紫外線レー
ザ光により記録がなされる光ディスク、多層記録膜を有
する光ディスク等の各種のディスクを用いることができ
る。

【００６６】

【発明の効果】本発明に係るディジタル信号記録装置及
びディジタル信号記録方法によれば、記録媒体の記録可
能領域にディジタル信号を記録することができないと判
定したときは、上書き禁止領域の直前直後の少なくとも
一方で符号化レート落としてディジタル信号を符号化す
ることによって、上書き禁止領域を跳び越して他の記録
可能領域をシークしている最中にオーバーフローが発生
することを防止することができる。

【００６７】また、本発明に係る記録媒体によれば、離
散的に記録された符号化処理済みのディジタル信号が読
み出されて復号される際に、離散された記録領域をシー
クする間にアンダーフローが発生するのを防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した動画像符号化装置の具体的な
構成を示すブロック図である。

【図２】ＧＯＰ１の最後の２つのＢピクチャとＧＯＰ２
の最初のＩピクチャとの参照関係を示す図である。

【図３】ＧＯＰ１とＧＯＰ２のリンクがないことを説明
するための図である。

【図４】ＧＯＰ１のシーケンスを変更して、ＧＯＰ１を
７枚のピクチャによって構成したことを示す図である。

【図５】上記動画像符号化装置のエンコーダバッファの
ビット占有量の変化例を説明するための図である。

【図６】入力される画像データ，ビデオエンコーダの符
号化ビットレートＲenc ，エンコーダバッファの蓄積量
の関係を示す図である。

【図７】記録可能領域が離散的にディスク上に配置され
た例を示す図である。

【符号の説明】

１２ ビデオエンコーダ、１７ 記録ヘッド、２３ バ
ッファ管理回路、２４レートコントローラ、２６ 残量
検出回路

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上書き禁止領域を挟んで記録可能領域が
   離散的に存在する記録媒体に一連のディジタル信号を符
   号化して記録するディジタル信号記録装置において、 ある記録可能領域におけるディジタル信号の記録可能量
   を逐次検出し、上記記録可能量に基づいて上記記録可能
   領域に上記ディジタル信号を記録することができるかを
   判定する検出手段と、 上記記録可能領域に上記ディジタル信号を記録すること
   ができないと判定したときは、上記上書き禁止領域の直
   前直後の少なくとも一方で符号化レートを落としてディ
   ジタル信号を符号化する符号化手段と、 符号化されたディジタル信号を上記記録媒体に記録する
   記録手段とを備えるディジタル信号記録装置。
2. 【請求項２】 上記符号化手段は、上記検出手段が上記
   記録可能領域に上記ディジタル信号を記録することがで
   きないと判定したときは、上記上書き禁止領域の直前直
   後の少なくとも一方で符号化レートを落としてディジタ
   ル信号を所定数のピクチャからなる符号化単位毎に符号
   化し、 上記記録手段は、上記符号化単位毎に上記記録媒体に記
   録することを特徴とする請求項１記載のディジタル信号
   記録装置。
3. 【請求項３】 上記符号化手段は、上記検出手段が上記
   記録可能領域に上記ディジタル信号を記録することがで
   きないと判定したときは、上記上書き禁止領域の直前直
   後の少なくとも一方で符号化レートを落とすとともに、
   上記符号化単位を構成するピクチャ数を減らして符号化
   することを特徴とする請求項２記載のディジタル信号記
   録装置。
4. 【請求項４】 上記符号化手段は、ディジタル信号のデ
   ータ量が所定量よりも多いときに上記上書き禁止領域の
   直前直後で符号化レート落として、所定数のピクチャか
   らなる符号化単位毎にディジタル信号を符号化すること
   を特徴とする請求項２記載のディジタル信号記録装置。
5. 【請求項５】 上記検出手段は、上記ディジタル信号の
   管理情報と上記記録媒体に記録しているセクタアドレス
   とに基づいて、ある記録可能領域におけるディジタル信
   号の記録可能量を逐次検出することを特徴とする請求項
   １記載のディジタル信号記録装置。
6. 【請求項６】 上書き禁止領域を挟んで記録可能領域が
   離散的に存在する記録媒体に一連のディジタル信号を符
   号化して記録するディジタル信号記録方法において、 ある記録可能領域におけるディジタル信号の記録可能量
   を逐次検出し、 上記記録可能量に基づいて上記記録可能領域に上記ディ
   ジタル信号を記録することができるかを判定し、 上記記録可能領域に上記ディジタル信号を記録すること
   ができないと判定したときは、上記上書き禁止領域の直
   前直後の少なくとも一方で符号化レートを落としてディ
   ジタル信号を符号化し、 符号化されたディジタル信号を上記記録媒体に記録する
   ことを特徴とするディジタル信号記録方法。
7. 【請求項７】 上記記録可能領域に上記ディジタル信号
   を記録することができないと判定したときは、上記上書
   き禁止領域の直前直後の少なくとも一方で符号化レート
   を落としてディジタル信号を所定数のピクチャからなる
   符号化単位毎に符号化し、 上記符号化単位毎に上記記録媒体に記録することを特徴
   とする請求項６記載のディジタル信号符号化方法。
8. 【請求項８】 上記記録可能領域に上記ディジタル信号
   を記録することができないと判定したときは、上記上書
   き禁止領域の直前直後の少なくとも一方で符号化レート
   を落とすとともに、上記符号化単位を構成するピクチャ
   数を減らして符号化することを特徴とする請求項７記載
   のディジタル信号符号化方法。
9. 【請求項９】 ディジタル信号のデータ量が所定量より
   も多いときに上記上書き禁止領域の直前直後で符号化レ
   ート落として、所定数のピクチャからなる符号化単位毎
   にディジタル信号を符号化することを特徴とする請求項
   ７記載のディジタル信号符号化方法。
10. 【請求項１０】 上記ディジタル信号の管理情報と上記
    記録媒体に記録しているセクタアドレスとに基づいて、
    ある記録可能領域におけるディジタル信号の記録可能量
    を逐次検出することを特徴とする請求項６記載のディジ
    タル信号記録方法。
11. 【請求項１１】 符号化された一連のディジタル信号が
    上書き禁止領域を挟んで記録された記録媒体において、 上記上書き禁止領域の直前直後の少なくとも一方に符号
    化レートの低いディジタル信号が記録された記録領域を
    有することを特徴とする記録媒体。
12. 【請求項１２】 上記記録領域に所定数のピクチャから
    なる符号化単位毎に符号化したディジタル信号が記録さ
    れたことを特徴とする請求項１１記載の記録媒体。
13. 【請求項１３】 上記上書き禁止領域の直前直後の少な
    くとも一方で符号化レートが低く、上記符号化単位を構
    成するピクチャ数を減らして符号化されたディジタル信
    号が記録されたことを特徴とする請求項１２記載の記録
    媒体。
14. 【請求項１４】 上記上書き禁止領域の直前直後に符号
    化レートの低いディジタル信号が記録されることを特徴
    とする請求項１１記載の記録媒体。