JP4263140B2 - データ記録装置、データ記録方法及び記録制御プログラム - Google Patents

Description

この発明は、特に、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）−ＶＩＤＥＯ規格に準拠してデータの記録を行うデータ記録装置、データ記録方法及び記録制御プログラムに関する。

近年、ＣＤ（Compact Disc）に替わる大容量光ディスクとしてＤＶＤが一般化しつつある。映像データ及び音声データは、記録媒体としてのＤＶＤ（ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ等）に記録される。この記録されたデータは、例えばＤＶＤ−ＶＩＤＥＯ規格に従って、圧縮符号化処理されている。

データ記録装置としてのＤＶＤ記録装置１０１は、図１０に示すように、システムコントローラ１０２と、エンコーダ装置１０３と、ストリームバッファメモリ１０４およびディスク装置１０６とを有している。システムコントローラ１０２はＤＶＤ記録装置１０１を構成する各部の動作を制御する。エンコーダ装置１０３は、ＭＰＥＧ（Moving Picture Expert Group）２方式に従って、映像データや音声データの圧縮符号化を行う。ストリームバッファメモリ１０４は、エンコーダ装置１０３で生成されたデータストリームに含まれる再生制御情報などのナビゲーションパック（以下、ＮＶ＿ＰＣＫ（Navigation Pack）という）の内容を補充するために用いられる。ディスク装置１０６は、光ヘッドを有しＤＶＤからなる記録媒体１０５にデータの書き込みを行う装置である。

データストリームは、連続した多数のセル（Cell）から構成されている。各セルは、複数のビデオオブジェクトユニット（以下、ＶＯＢＵ（Video Object Unit）という）を含んでいる。上記ＮＶ＿ＰＣＫは、ＶＯＢＵの先頭に配置され、映像データ及び音声データの再生を制御したり、特殊再生（スキップ再生等）を行うためのデータからなっている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。なお、ＤＶＤ−ＶＩＤＥＯ規格においては、セルの数は、２５５個以下に制限されている。

エンコーダ装置１０３は、映像データ、音声データなどの圧縮符号化処理を行い、データストリームを生成する。ここで、１つのセルに含まれるＶＯＢＵの数は録画時間に適合した固定された値とされている。

また、エンコーダ装置１０３は、可変ビットレート制御により、圧縮符号化処理を行う。可変ビットレート制御とは、映像データの変動に応じてビデオビットレート（単位時間当りに流れるデータ量）を変化させる制御である。

ストリームバッファ１０４の容量は、１セルのサイズ以上とされている。１セルの最大サイズはエンコーダ装置１０３が生成するデータストリームのＶＯＢＵのうち最大のＶＯＢＵのサイズ（最大符号量）と１セル中のＶＯＢＵ数とに基づいて決定される。ここで、１セル中のＶＯＢＵ数は、一定値とされる。

すなわち、ストリームバッファメモリ１０４の容量Ｑ[Ｍｂ]は、式（１）によって与えられる。
（数１）
Ｑ＝（Ｒ_Ｖ＋Ｒ_Ａ）（Ｎ／Ｒ_Ｆ）Ｖ …（１）

但し、Ｒ_Ｖは最大ビデオビットレート[Ｍｂｐｓ]、Ｒ_Ａは単位時間当りに流れる音声データのデータ量としてのオーディオビットレート[Ｍｂｐｓ]、Ｎは単一のＶＯＢＵに含まれる静止画像数としてのビデオフレーム数（Ｎ値）、Ｒ_Ｆは静止画像の書き換え頻度としてのビデオフレームレート[Ｈｚ]、Ｖは１セルあたりのＶＯＢＵ数である。最大ビデオビットレートＲ_Ｖは、一定の画質を確保するために、所定の値に設定される。

このように、エンコーダ装置１０３の可変ビットレート制御によって変動するビデオビットレートの最大値に合わせて、ストリームバッファメモリ１０４の容量Ｑが決定される。
この充分余裕のある容量Ｑを採用することによって、常に１セル分の全てのデータがストリームバッファメモリ１０４に格納可能となる。

逆に、ストリームバッファメモリ１０４の容量Ｑが予め設定されている場合には、１セル中のＶＯＢＵ数の固定値が調整される。この調整により常に１セル分の全てのデータがストリームバッファメモリ１０４に格納可能となる。

なお、最大録画時間ｔ_ｍａｘは、式（２）によって与えられる。
（数２）
ｔ_ｍａｘ＝ＣＶ（Ｎ／Ｒ_Ｆ） …（２）
但し、Ｃは、セル数であり、上述したように、Ｃ＝２５５である。このように、最大録画時間ｔｍａｘは、１セルあたりのＶＯＢＵ数Ｖによって変動する。
特開２００２−５６６０９号公報 特開平１０−１３４５４８号公報

上述の技術で、ストリームバッファメモリ１０４の容量Ｑを、ビデオビットレートの最大値に合わせて決定する場合は、容量Ｑが実際の１セルのサイズよりも大きくなる。そのため、大容量のストリームバッファメモリが必要となり、装置のコストが嵩むという問題がある。

また、ストリームバッファメモリ１０４の容量Ｑが予め決められており、かつ、この容量Ｑが比較的小さい場合には、１セル中のＶＯＢＵ数（固定値）を減らさざるを得なくなる。この場合、セル数の上限も決められているので、ストリームバッファメモリ１０４の容量に応じて録画時間の長さが制限されるという問題がある。

本発明のデータ記録装置は、映像データ及び／又は音声データを記録媒体に記録するためのデータ記録装置であって、入力されたデータストリームの圧縮符号化処理を行い、かつ、可変長のデータブロックの階層構造化を行い、生成された複数の下層データブロックを上層データブロックとしてブロック化する圧縮符号化部と、前記圧縮符号化部で生成され、ｎ（ｎは２以上の整数）個の前記下層データブロックを含む少なくとも１個の前記上層データブロックのデータを一時的に格納するデータブロック一時格納部と、前記圧縮符号化部で生成された前記上層データブロックのサイズを管理し、前記上層データブロックのサイズが前記データブロック一時格納部の容量を越えない範囲で、前記上層データブロックに前記複数の下層データブロックを含ませるように、前記圧縮符号化部にデータブロックのブロック化を行わせる制御部とを有し、前記制御部は、前記圧縮符号化部から、前記下層データブロックを生成した旨の生成完了信号を受け取ると、前記圧縮符号化部が生成中の前記上層データブロックの先頭から計数した前記下層データブロックのサイズの合計が、前記データブロック一時格納部の容量と前記複数の下層データブロックのうち最大の下層データブロックのサイズとの差以上となる場合に、前記圧縮符号化部に対して、生成完了した前記下層データブロックを生成中の前記上層データブロックに含める最後の下層データブロックとする終端処理を行わせると共に、映像データ及び／又は音声データを記録媒体に記録する。

また、前記圧縮符号化部は、映像データの変動に応じて単位時間当りに流れるデータ量としてのビデオビットレートを変化させる可変ビットレート制御を行い、前記最大の下層データブロックのサイズは、前記ビデオビットレートの最大値と単位時間当りに流れる音声データのデータ量としてのオーディオビットレートとの和と、単一の前記下層データブロックに含まれる静止画像数としてのビデオフレーム数を静止画像の書き換え頻度としてのビデオフレームレートで除した値との積によって与えることが可能である。

また、前記圧縮符号化部は、ＤＶＤビデオ規格に準拠して前記上層データブロック及び前記下層データブロックを生成するものとしても良い。この場合、映像データ及び／又は音声データは、前記記録媒体としてのＤＶＤに記録に記録される。

また、前記圧縮符号化部は、前記制御部に、前記下層データブロックの生成完了毎に前記生成完了信号を送信するとともに、当該下層データブロックを構成し、ＤＶＤビデオ規格で定義されているパックの数を含む情報を送信し、前記制御部は、前記パックの数に基づいて、前記圧縮符号化部が生成中の前記上層データブロックの先頭から計数した前記下層データブロックのサイズの合計を算出するとすることも可能である。

また、前記上層データブロック及び前記下層データブロックは、ＤＶＤビデオ規格で定義されているセル及びビデオオブジェクトユニットであってもよい。

前記制御部は、前記上層データブロックに含まれる前記下層データブロックのブロック数が予め設定された上限値以上となる場合に、前記圧縮符号化部に対して、生成完了した前記下層データブロックを生成中の前記上層データブロックに含める最後の下層データブロックとする終端処理を行わせる終端処理要求を行うことも可能である。

また、前記予め設定された上限値は、記録媒体の総記録時間と、前記上層データブロックに対応する記録時間と、前記下層データブロックに対応する記録時間とに基づいて設定することが可能である。

本発明のデータ記録方法は、映像データ及び／又は音声データを記録媒体に記録するためのデータ記録方法であって、入力されたデータストリームの圧縮符号化処理を行い、かつ、可変長のデータブロックの階層構造化を行い、生成された複数の下層データブロックを上層データブロックとしてブロック化する圧縮符号化ステップと、ｎ（ｎは２以上の整数）個の前記下層データブロックを含む少なくとも１個の前記上層データブロックのデータを、データブロック一時格納部に一時的に格納する格納ステップと、前記下層データブロックの生成を完了した旨の生成完了信号を受け取り、前記圧縮符号化ステップで生成中の前記上層データブロックの先頭から計数した前記下層データブロックのサイズの合計が、前記データブロック一時格納部の容量と前記複数の下層データブロックのうち最大の下層データブロックのサイズとして予め設定された値との差以上となると、生成を完了した前記下層データブロックを生成中の前記上層データブロックに含める最後の下層データブロックとする終端処理を行わせる終端処理要求を行い、映像データ及び／又は音声データを記録媒体に記録する制御ステップと、を有する。

さらに、前記圧縮符号化ステップでは、映像データの変動に応じて単位時間当りに流れるデータ量としてのビデオビットレートを変化させる可変ビットレート制御を行い、前記最大の下層データブロックのサイズは、前記ビデオビットレートの最大値と単位時間当りに流れる音声データのデータ量としてのオーディオビットレートとの和と、単一の前記下層データブロックに含まれる静止画像数としてのビデオフレーム数を静止画像の書き換え頻度としてのビデオフレームレートで除した値との積によって与えることが可能である。

さらに、前記圧縮符号化ステップでは、ＤＶＤビデオ規格に準拠して前記上層データブロック及び前記下層データブロックを生成してもよい。この場合、映像データ及び／又は音声データは、前記記録媒体としてのＤＶＤに記録される。

さらに、前記圧縮符号化ステップでは、前記下層データブロックの生成完了毎に前記生成完了信号を発生するとともに、当該下層データブロックを構成し、ＤＶＤビデオ規格で定義されているパックの数を含む情報を発生し、前記制御ステップでは、前記パックの数に基づいて、前記圧縮符号化ステップで生成中の前記上層データブロックの先頭から計数した前記下層データブロックのサイズの合計を算出するとしてもよい。

さらに、前記上層データブロック及び前記下層データブロックは、ＤＶＤビデオ規格で定義されているセル及びビデオオブジェクトユニットとすることが可能である。

さらに、前記上層データブロックに含まれる前記下層データブロックのブロック数が予め設定された上限値以上となる場合に、前記圧縮符号化ステップに対して、生成完了した前記下層データブロックを生成中の前記上層データブロックに含める最後の下層データブロックとする終端処理を行わせることも可能である。

さらに、前記予め設定された上限値は、記録媒体の総記録時間と、前記上層データブロックに対応する記録時間と、前記下層データブロックに対応する記録時間とに基づいて設定することが可能である。

本発明の記録制御プログラムは、上述のデータ記録方法を実行させる記録制御プログラムである。

この発明の構成によれば、制御部（又は制御ステップ）は、上層データブロックのサイズがデータブロック一時格納部の容量を越えない範囲で、上層データブロックに複数の下層データブロックを含ませるように、圧縮符号化部（又は圧縮符号化ステップ）を制御するので、安全のためにデータブロック一時格納部の容量を無用に大きく設定する必要がないため、装置のコストを低減することができる。

以下、図面を参考にして本発明の実施の形態１のデータ記録装置について詳細に説明する。なお、以下の説明では、ＤＶＤ記録装置を例として、本発明のデータ記録装置を説明する。

図１は、この発明の実施の形態１のＤＶＤ記録装置１の構成を示すブロック図である。図１に示すＤＶＤ記録装置１は、ＤＶＤ−ＶＩＤＥＯ規格に準拠して映像データや音声データの記録を行うものとする。このＤＶＤ記録装置１は、システムコントローラ（制御部）２と、エンコーダ装置（圧縮符号化部）３と、ストリームバッファメモリ（データブロック一時格納メモリ）４と、ディスク装置６とを有している。

システムコントローラ２はＤＶＤ記録装置１の各部の動作を制御する回路である。エンコーダ装置３は、映像や音声を圧縮符号化する装置である。この実施の形態ではエンコーダ装置３は、例えばＭＰＥＧ２方式に従ってデータを圧縮し、そのデータストリームを出力する。ストリームバッファメモリ４は、所定の容量を有しエンコーダ装置３で生成された１セル分のデータを一時的に格納するメモリである。ディスク装置６は、光ヘッドを有しＤＶＤ（ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ等）からなる記録媒体５にデータの書き込みを行う装置である。

ＤＶＤ記録装置１の各部の詳細説明の前に、この実施の形態のＤＶＤ記録装置１で扱われるＭＰＥＧ符号化方式およびＤＶＤ−ＶＩＤＥＯ規格に準拠したデータ構造について説明する。

ＭＰＥＧ符号化方式のフレームはＩピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピクチャから成っている。Ｉピクチャは一つのフレームの画像データを圧縮して作成される。Ｐピクチャは直前のフレームの画像データとの差により作成される。Ｂピクチャは直前及び直後のフレームの画像データとの差により作成される。フレームは０．５秒間に通常１５枚設けられており、その間におよそＩピクチャが１枚、Ｐピクチャが４枚、Ｂピクチャが１０枚程度含まれている。このように符号化されたデータは、各フレームの復号化処理を行う順番に従った配列に変更され、以下に説明するＤＶＤ−ＶＩＤＥＯ規格に基づいて記録される

ＤＶＤ−ＶＩＤＥＯ規格では、映像データや音声データは、それぞれ一纏まりの複数のビデオタイトルセット（以下、ＶＴＳ（Video Title Set）という）に分割されている。各ＶＴＳは、図２に示すように、複数のビデオオブジェクト（以下、ＶＯＢ（Video Object）という）１２，１２，…からなるビデオオブジェクトセット（以下、ＶＯＢＳ（Video Object Set）という）１１を複数有してなっている。

また、各ＶＯＢ１２は、少なくとも１個のセル（上層データブロック）１３，１３，…から構成されている。各セルは、複数のＶＯＢＵ（下層データブロック）１４，１４，…から構成されている。

ここで、ひとつのＶＯＢが有するセル１３の数は、２５５個以下に制限されている。また、各ＶＯＢＵ１４のデータ量は、対応する再生時間が例えば０．４秒〜１秒となるようにされている。なお、図２では、各ＶＯＢ１２が、複数のセル１３，１３，…から構成されるものとして図示しているが、実際には、１個のＶＯＢ１２は、１個のセル１３から構成されることが多い。

各ＶＯＢＵ１４は、ＮＶ＿ＰＣＫ（パック）１５と、複数のビデオパック（パック、以下、Ｖ＿ＰＣＫ（Video Pack）という）１６，１６，…及びオーディオパック（パック、以下、Ａ＿ＰＣＫ（Audio Pack）という）１７，１７，…とを有している。ＮＶ＿ＰＣＫ１５は各ＶＯＢＵ１４の先頭に配置され、制御データを含んでいる。Ｖ＿ＰＣＫは映像データであり、Ａ＿ＰＣＫは音声データである。

ＮＶ＿ＰＣＫ１５には、ＶＯＢＵ１４の再生を制御したり、特殊再生（スキップ再生等）を行うためのデータが含まれている。また、各ＶＯＢＵ１４が有するＶ＿ＰＣＫ１６、Ａ＿ＰＣＫ１７の順序や数は任意に設定される。したがって、Ｖ＿ＰＣＫ１６あるいはＡ＿ＰＣＫのいずれかが１つもＶＯＢＵ１４に含まれないこともある。ＮＶ＿ＰＣＫ１５、Ｖ＿ＰＣＫ１６、Ａ＿ＰＣＫ１７のパック長は、それぞれ、２０４８[byte]である。

各ＮＶ＿ＰＣＫ１５は、図３に示すように、ＶＯＢＵサーチ情報（（以下、ＶＯＢＵ＿ＳＲＩという）１８をＤＳＩパケット（ＤＳＩ＿ＰＫＴ）の一部として含んでいる。ＶＯＢＵ＿ＳＲＩ１８は、図４に示すように、順方向情報（以下、ＦＷＤＩという）１９及び
逆方向情報（以下、ＢＷＤＩという）２１を含んでいる。

また、ＦＷＤＩ１９は、図５に示すように、現在生成されたＶＯＢＵ１４に対して同一セル１３内の１個先の（すなわち未来の）ＶＯＢＵ１４の先頭アドレス情報（ＦＷＤＩ１
）１９１から同一セル１３内の最大でｍ（例えば、ｍ＝２４０）個先のＶＯＢＵ１４の先頭アドレス情報（ＦＷＤＩｍ）１９ｍまでの先頭アドレス情報を含んでいる。

同様に、ＢＷＤＩ２１は、現在生成されたＶＯＢＵ１４に対して同一セル１３内の１個前の（すなわち過去の）ＶＯＢＵ１４の先頭アドレス情報から同一セル１３内の最大でｍ（例えば、ｍ＝２４０）個前のＶＯＢＵ１４の先頭アドレス情報までの先頭アドレス情報を含んでいる。以上に説明したようなデータは、ＤＶＤ記録装置１により記録媒体であるＤＶＤ５に記録される。

以下にこの実施の形態のＤＶＤ記録装置１の各部の構成と動作について説明する。
図１に示すエンコーダ装置３は入力された映像データや音声データを圧縮符号化し、上述したようなデータ構造を有するデータストリームを出力する装置である。エンコーダ装置３は、図６に示すように、映像データエンコード処理部４１と、音声データエンコード処理部４２と、多重化処理部４３と、カウンタ部４４とを有している。映像データエンコード処理部４１は、例えばカメラから入力されデジタル化された映像信号に、ＭＰＥＧ２方式に従って圧縮符号化処理を行う。音声データエンコード処理部４２は、例えばマイクロフォンから入力されデジタル化された音声信号に圧縮符号化処理を行う。多重化処理部４３は、圧縮符号化された映像データと音声データとを１つのストリームに多重化（パケット多重）する。カウンタ部４４は、ＶＯＢＵ１４に含まれるパック数と、生成中のセル１３の総ＶＯＢＵ数とを計数し、得られた計数情報を、各ＶＯＢＵ１４の生成完了後に完了情報とともにシステムコントローラ２へと送る。

この例では、エンコーダ装置３は、映像データの変動に応じてビデオビットレートを変化させる可変ビットレート制御により、圧縮符号化処理を行う。なお、オーディオビットレートは固定とされる。また、このエンコーダ装置３で生成されるデータストリームでは、各ＶＯＢＵ１４のＮＶ＿ＰＣＫ１５のＦＷＤＩ１９はブランク状態である。

さらに、このエンコーダ装置３は、後述するセル終端処理要求に基づいて、最後のＶＯＢＵ１４を生成することが可能である。この最後のＶＯＢＵを生成することで、エンコーダ装置３が１つのセル１３を終端させ、ストリームバッファメモリ４へと出力する。この最後のＶＯＢＵが生成された後に、ＮＶ＿ＰＣＫ１５に含まれる時間情報のリセット処理が行われる。すなわち、この直後に時間情報の再打刻が開始される。

ストリームバッファメモリ４は、所定の容量Ｑを有する一時格納メモリである。エンコーダ装置３から出力されたデータストリームは、このストリームバッファメモリ４に一時格納される。この格納されたデータストリームは上述したデータ構造の１セル分のデータに相当する。このストリームバッファメモリ４では、上述のブランク状態のＦＷＤＩ１９の書き込みが行われる。この書き込みはシステムコントローラ２により行われる。

システムコントローラ２は、各部の動作を制御する制御部である。図1に示すように、システムコントローラ２は、主制御部３１と記憶部３２とを有している。主制御部３１は、ＣＰＵ等からなり、各種のプログラムを実行する。記憶部３２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の半導体メモリからなり、各種プログラム等を記憶している。

記憶部３２は、情報記憶領域と、プログラム記憶領域とを有している。情報記憶領域には、設定情報、ストリームバッファメモリ４の容量等の情報が記憶されている。プログラム記憶領域には、主制御部３１が実行するセルサイズ管理プログラムや、ＶＯＢＵ数管理プログラム、ナビゲーションデータ補充プログラム等の各種処理プログラムが記憶されている。以下に、主制御部が実行する主なプログラムについて説明する。

ナビゲーションデータ補充プログラムには、ストリームバッファメモリ４に格納された１セル分のデータの各ＶＯＢＵ１４のＮＶ＿ＰＣＫ１５のブランク状態の所定の領域にＦＷＤＩ１９を補充するための手順が記述されている。

セルサイズ管理プログラムには、生成中のセルのサイズを管理する手順が記述されている。セルサイズ管理プログラムは、生成中のセルの合計サイズＳを計測し、セルサイズＳに基づいてセルを終端させる要求をエンコーダ装置３へ送るプログラムである。

ＶＯＢＵ数管理プログラムには、エンコーダ装置３のカウンタ部４４から送られてくるＶＯＢＵ数情報に基づいて、１つのセル１３に含まれるＶＯＢＵ１４の数の管理を行うための手順が記述されている。ＶＯＢＵ数管理プログラムは１セルに含まれるＶＯＢＵ数Ｍに基づいてセル終端処理要求をエンコーダ装置３に送ることが可能なプログラムである。

つまり、システムコントローラ２は、各部の動作を制御するとともに、セルを終端させる要求をエンコーダ装置３に送る。このセルの終端処理要求は、1セルのサイズＳあるいは1セルに含まれるＶＯＢＵ数Ｍに基づいて出力される。このセル終端処理要求が出される1セルのサイズＳ、1セルに含まれるＶＯＢＵ数Ｍの詳細については後述する。

ディスク装置６は、図７に示すように、光ヘッド５１と、スピンドルモータ５２と、アクセス用モータ５３および駆動回路部５４とを有している。光ヘッド５１は、光源としての半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を記録媒体５に照射し、記録媒体５から反射光を受光して受光強度に対応した信号を発生する。スピンドルモータ５２は、記録媒体５を保持して回転させる。アクセス用モータ５３は、光ヘッド５１を記録媒体５の半径方向に沿って移動させる。駆動回路部５４は、光ヘッド５１のアクチュエータを駆動する。

ディスク装置６には、ストリームバッファメモリ４から送出されたデータが変調部（不図示）を介して入力されている。ディスク装置６に入力されたデータは記録媒体５に書き込まれる。

この実施の形態のＤＶＤ記録装置１の各部の動作をまとめると以下のようになる。エンコーダ装置３で入力された画像データや音声データを圧縮符号化し、ＤＶＤ−ＶＩＤＥＯ規格の1セル分として出力する。このとき、１セルの最後のＶＯＢＵはシステムコントローラ２から出力されるセル終端処理要求に基づいて決定されるものである。一方、システムコントローラ２はエンコーダ装置３で生成しているセルのサイズあるいはＶＯＢＵの数に基づいてセル終端処理要求を出力する。エンコーダ装置３から出力された１セル分のデータはストリームバッファメモリ４に格納される。この格納されたデータにＮＶ＿ＰＣＫのデータが一部書き込まれディスク装置６に出力される。最終的に画像データ、音声データはディスク装置６により記録媒体５に記録される。

ここで、上述のセルのサイズに基づいて、１セルの最後のＶＯＢＵを決定するセル終端処理要求を出力する動作について説明する。システムコントローラ２は、エンコーダ装置からＶＯＢＵ１４の生成終了信号と計数情報を受け取る。システムコントローラ２では、セルサイズ管理プログラムに基づいて、エンコーダ装置３が生成中のセル１３の先頭から、生成が終了したＶＯＢＵ１４までのデータの合計（セル１３の先頭から計数したパック数×パック長）Ｓ[Ｍｂ]が計算されている。つまりそれまでに生成を終えたＶＯＢＵ１４に基づいてセルのサイズ合計Ｓが計算されている。このセルのサイズの合計Ｓが式（３）によって示される関係となった時にセル終端処理要求が出される。
（数３）
Ｓ≧（Ｑ−Ｓｍａｘ） …（３）
但し、Ｑはストリームバッファメモリ４の容量[Ｍｂ]、Ｓｍａｘは１つのＶＯＢＵ１４の最大サイズ[Ｍｂ]である。つまり１セルに含まれるＶＯＢＵ１４のサイズの合計がＱ−Ｓｍａｘ以上となったタイミングでセル終端処理要求が出される。このＶＯＢＵ１４の生成完了信号が出されたＶＯＢＵが１セルの最後のＶＯＢＵとされる。

ここで、１つのＶＯＢＵ１４の最大サイズＳｍａｘは、式（４）によって与えられる。
（数４）
Ｓｍａｘ＝（Ｒ_Ｖ＋Ｒ_Ａ）（Ｎ／Ｒ_Ｆ） …（４）
但し、Ｒ_Ｖは最大ビデオビットレート[Ｍｂｐｓ]、Ｒ_Ａはオーディオビットレート[Ｍｂｐｓ]、Ｎは１ＶＯＢＵ中のビデオフレーム数（Ｎ値）、Ｒ_Ｆはビデオフレームレート[Ｈｚ]である。この１つのＶＯＢＵ１４の最大サイズＳｍａｘは、記憶部３２の情報記憶領域に予め記憶される。

ＳｍａｘはＶＯＢＵ１４の最大サイズであるため、生成終了したＶＯＢＵ１４の最初のデータで式（３）が満たされたとしても、Ｓｍａｘの大きさを超えてしまうことはない。つまり、セル１３の最初からのデータの合計がＱ−Ｓｍａｘを超えたときのＶＯＢＵ１４を最後のＶＯＢＵ１４とすることで、１セルの大きさがストリームバッファメモリ４の容量を超えてしまうことはない。

また、最後のＶＯＢＵ１４とされたＶＯＢＵの次のＶＯＢＵ１４は次のセル１３の最初のＶＯＢＵ１４となる。そのため、１つのＶＯＢＵ１４が連続する２つのセル１３に跨ってしまうことはない。

上述したように、この実施の形態のＤＶＤ記録装置１では、セルのサイズＳに基づいてセル終端処理要求が出力されるので、ストリームバッファメモリ４に確実に１セル分のデータを格納することが可能である。

さらに、上述のセルサイズに基づいたセル終端処理要求に加えて１セルに含まれるＶＯＢＵ１４の数に基づいてセル終端処理要求を出力する場合について説明する。システムコントローラ２では、エンコーダ装置３のカウンタ部４４の出力する情報に基づいて、セルに含まれるＶＯＢＵ数Ｍをカウントしている。システムコントローラ２はこのＶＯＢＵ数Ｍが設定された上限値Ｌとなったときにセル終端処理要求を出力する。つまり、このＬ番目のＶＯＢＵをセルの最後のＶＯＢＵとし、次のＶＯＢＵ（Ｌ＋１番目のＶＯＢＵ）は生成中のセルには含まれないようにする。

上述のセルサイズＳ≧Ｑ−Ｓｍａｘに基づいたセル終端処理要求では、ストリームバッファメモリ４を効率よく利用することが可能である。一方、セルサイズのみに基づいてセルを終端させた場合、１セルに含まれるＶＯＢＵ数のばらつきが大きくなる。このばらつきが大きくなってしまうと、記録後の再生時に早送り、巻き戻しなどのサーチ動作が不均一となってしまう恐れがある。サーチでは各ＶＯＢＵの先頭のＩピクチャをサーチして、Ｉピクチャのみデコード表示をおこなう。１セルに含まれるＶＯＢＵ数のばらつきは小さい方が、すべてのＩピクチャ再生の時間が一定に保てる。全体的に均一的なＩピクチャの再生が可能であり、サーチ時の表示はスムーズになる。そこで上述のとおり、セルサイズＳに基づいたセル終端処理要求に加え、ＶＯＢＵ数が上限値Ｌに達した段階でもセル終端処理要求を出すとする。このため1セルに含まれるＶＯＢＵ数Ｍは式（６）の関係を満たすものとなる。
（数５）
Ｑ／Ｓｍａｘ≦Ｍ≦Ｌ …（５）
上限値Ｌは、総記録時間Ｈ、ストリームバッファの容量、サーチ動作の速度などから適宜決められる値である。この実施の形態では、上限値Ｌとして、1つのセルに対応する平均再生時間、1つのＶＯＢＵに対応する平均再生時間から、標準的なセルに含まれるＶＯＢＵ数を上限値Ｌとしている。

つまり、記録媒体５の総記録時間をＨとし、その中には1つのＶＴＳが記録されているとする。このとき、ＶＴＳ全体が２５５個以下のセル１３（ＶＯＢ１２）から構成されているとする。この場合、上限値Ｌは以下の式で定められる。
（数６）
Ｌ＝Ｈ／（２５５−Ｐ）／１ＶＯＢＵの平均再生時間 ・・・（６）
ここで、Ｐは許容値を示す。この許容値Ｐは総記録時間Ｈ、ストリームバッファの容量Ｑ、サーチ動作の速度などから、計算により求めた値である。

総記録時間Ｈをセルの数で除することで１セルに対応する平均再生時間が求められる。この１セルの平均再生時間を１つのＶＯＢＵの平均再生時間で除することにより、標準的なセルに含むことが出来るＶＯＢＵ数の上限値Ｌが求められる。

ここで上述の式（６）で許容値Ｐ＝１５とし、１つのＶＯＢＵの平均再生時間を０．５秒とすると、総記録時間Ｈと上限値Ｌの関係は以下のようになる。

以上、詳細に説明した実施の形態のＤＶＤ記録装置１の動作について、図８を参照して説明する。

エンコーダ装置３は、ＶＯＢＵ１４の生成完了後に完了情報と、このＶＯＢＵ１４に含まれるパック数及び生成中のセル１３のＶＯＢＵ数に関する計数情報とをシステムコントローラ２へ送る。

システムコントローラ２は、主制御部３１が、エンコーダ装置３から送られてくる完了情報及び計数情報を受信する。（ステップＳＡ１１（図８））システムコントローラ２は、計数情報に含まれるパック数情報に基づいて、１つのセル１３の先頭から計数し、それまでに生成されたセル１３のサイズの合計（セル１３の先頭から計数したパック数×パック長）Ｓを算出する（ステップＳＡ１２）。

次に、主制御部３１は、式（３）によって与えられる関係が満足されたか否か判断する（ステップＳＡ１３）。式（３）によって与えられる関係が満足された場合は、ステップＳＡ１４へ進み、これ以外の場合には、ステップＳＡ１７に進む。

ステップＳＡ１７では主制御部３１は、セル１３に含まれるＶＯＢＵ数Ｍが上限値Ｌを超えていないか（Ｍ＜Ｌ）を判断する。上限値Ｌを超えていない場合はステップＳＡ１１へと戻り、上限値Ｌであると判断されればステップＳＡ１４に進む。

次に、ステップＳＡ１４では、主制御部３１は、エンコーダ装置３に対するセル終端処理（最後のＶＯＢＵ生成後の時間情報のリセット処理）要求する終端処理信号を送出する。

なお、エンコーダ装置３は、映像データの変動に応じて、図９に示すように、時間ｔとともにビデオビットレートＲを変化させる可変ビットレート制御により、圧縮符号化処理を行い、ビデオビットレートＲの時間積分値が所定の値となる例えばｔ＝ｔ１，ｔ２，…で終端処理が行われる。

エンコーダ装置３からストリームバッファメモリ４へ１セル分のデータが送られると、主制御部３１は、エンコーダ装置３から受け取ったナビゲーション情報に基づいて、ストリームバッファメモリ４に格納されたデータの各ＶＯＢＵ１４のＮＶ＿ＰＣＫ１５のブランク状態の所定の領域にＦＷＤＩ１９を補充する（ステップＳＡ１５）。

次に、主制御部３１は、ステップＳＡ１６に進み、送信されてくるデータが有るか否か判断し、データが有る場合は、ステップＳＡ１１に戻り、これ以外の場合は、処理を終了する。

この例の構成によれば、主制御部３１は、エンコーダ装置３が生成中のセル１３について、このセル１３の先頭からＶＯＢＵ１４を計数している。主制御部３１は、それまでに生成されたＶＯＢＵ１４のサイズの合計が、ストリームバッファメモリ４の容量Ｑを超える前に、セル１３の終端処理を行わせる。生成中のセル１３に基づいて、システムコントローラ２がエンコーダ装置３をリアルタイムで制御するので、安全のためにストリームバッファメモリ４の容量Ｑを無用に大きく設定する必要がない。したがって、装置のコストを低減することができる。

また、ストリームバッファメモリ４の容量Ｑが予め決められており、この容量Ｑが比較的小さい値だったとしても、従来技術におけるように１つのセル中に含まれるＶＯＢＵの数を一律に減らすようなことは必要ない。

一方、総記録時間Ｈ、ストリームバッファメモリの容量Ｑを考慮して１セルに含まれるＶＯＢＵ数に上限値Ｌを設けているため、サーチ動作などにおける表示をスムーズにすることが可能である。

なお、この図８の動作説明では１セルに含まれるＶＯＢＵ数の上限値Ｌを設定した場合を説明しているが、サーチ動作などの画面のばらつきが無視できる場合はセルのサイズＳのみに基づいてセル終端処理要求が出されるものとしてもよい。つまり図８におけるステップＳＡ１７を省略し、ステップＳＡ１３で式（３）の関係を満足しなかった場合はＳＡ１１に戻る動作としても良い。

この場合、各セルに含まれるＶＯＢＵ数を多くすることが可能となるため、最大録画時間ｔｍａｘが増加する。この最大録画時間ｔｍａｘは以下の式で表すことが出来る。

１つのセル１３中に含まれるＶＯＢＵ１４の数が多いほど、式（７）によって与えられる最大録画時間ｔｍａｘも増加する。
（数７）
ｔｍａｘ＝（Σ_ｉ＝１２５５Ｖ_ｉ）（Ｎ／Ｒ_Ｆ） …（７）
但し、Ｖ_ｉは、ｉ番目のセルに含まれるＶＯＢＵ１４の数である。
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、この発明の趣旨を逸脱しない設計変更は適宜可能である。

この発明の実施例であるＤＶＤ記録装置の構成を示すブロック図である。 同ＤＶＤ記録装置で生成されるデータストリームの内容を説明するための説明図である。 同ＤＶＤ記録装置で生成されるデータストリームの内容を説明するための説明図である。 同ＤＶＤ記録装置で生成されるデータストリームの内容を説明するための説明図である。 同ＤＶＤ記録装置で生成されるデータストリームの内容を説明するための説明図である。 同ＤＶＤ記録装置のエンコーダ装置の構成を示すブロック図である。 同ＤＶＤ記録装置のディスク装置の構成を示すブロック図である。 同ＤＶＤ記録装置の動作を説明するためのフローチャートである。 同ＤＶＤ記録装置の動作を説明するための説明図である。 従来技術を説明するための説明図である。

符号の説明

１ ＤＶＤ装置（データ記録装置）
２ システムコントローラ（制御部）
３ エンコーダ装置（圧縮符号化部）
４ ストリームバッファメモリ（データブロック一時格納部）
５ 記録媒体
６ ディスク装置
１３ セル（上層データブロック）
１４ ＶＯＢＵ（下層データブロック）
１５ ＮＶ＿ＰＣＫ（パック）
１６ Ｖ＿ＰＣＫ（パック）
１７ Ａ＿ＰＣＫ（パック）

Claims (15)

1. 映像データ及び／又は音声データを記録媒体に記録するためのデータ記録装置であって、
   入力されたデータストリームの圧縮符号化処理を行い、かつ、可変長のデータブロックの階層構造化を行い、生成された複数の下層データブロックを上層データブロックとしてブロック化する圧縮符号化部と、
   前記圧縮符号化部で生成され、ｎ（ｎは２以上の整数）個の前記下層データブロックを含む少なくとも１個の前記上層データブロックのデータを一時的に格納するデータブロック一時格納部と、
   前記圧縮符号化部で生成された前記上層データブロックのサイズを管理し、前記上層データブロックのサイズが前記データブロック一時格納部の容量を越えない範囲で、前記上層データブロックに前記複数の下層データブロックを含ませるように、前記圧縮符号化部にデータブロックのブロック化を行わせる制御部とを有し、
   前記制御部は、前記圧縮符号化部から、前記下層データブロックを生成した旨の生成完了信号を受け取ると、前記圧縮符号化部が生成中の前記上層データブロックの先頭から計数した前記下層データブロックのサイズの合計が、前記データブロック一時格納部の容量と前記複数の下層データブロックのうち最大の下層データブロックのサイズとの差以上となる場合に、前記圧縮符号化部に対して、生成完了した前記下層データブロックを生成中の前記上層データブロックに含める最後の下層データブロックとする終端処理を行わせる終端処理要求を行い、映像データ及び／又は音声データを記録媒体に記録することを特徴とするデータ記録装置。
2. 前記圧縮符号化部は、映像データの変動に応じて単位時間当りに流れるデータ量としてのビデオビットレートを変化させる可変ビットレート制御を行い、
   前記最大の下層データブロックのサイズは、前記ビデオビットレートの最大値と単位時間当りに流れる音声データのデータ量としてのオーディオビットレートとの和と、単一の前記下層データブロックに含まれる静止画像数としてのビデオフレーム数を静止画像の書き換え頻度としてのビデオフレームレートで除した値との積によって与えられることを特徴とする請求項１記載のデータ記録装置。
3. 前記圧縮符号化部は、ＤＶＤビデオ規格に準拠して前記上層データブロック及び前記下層データブロックを生成し、映像データ及び／又は音声データは、前記記録媒体としてのＤＶＤに記録されることを特徴とする請求項１あるいは２のいずれかに記載のデータ記録装置。
4. 前記圧縮符号化部は、前記制御部に、前記下層データブロックの生成完了毎に前記生成完了信号を送信するとともに、当該下層データブロックを構成し、ＤＶＤビデオ規格で定義されているパックの数を含む情報を送信し、前記制御部は、前記パックの数に基づいて、前記圧縮符号化部が生成中の前記上層データブロックの先頭から計数した前記下層データブロックのサイズの合計を算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載のデータ記録装置。
5. 前記上層データブロック及び前記下層データブロックは、ＤＶＤビデオ規格で定義されているセル及びビデオオブジェクトユニットであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載のデータ記録装置。
6. 前記制御部は、前記上層データブロックに含まれる前記下層データブロックのブロック数が予め設定された上限値以上となる場合に、前記圧縮符号化部に対して、生成完了した前記下層データブロックを生成中の前記上層データブロックに含める最後の下層データブロックとする終端処理を行わせる終端処理要求を行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のデータ記録装置。
7. 前記予め設定された上限値は、記録媒体の総記録時間と、前記上層データブロックに対応する記録時間と、前記下層データブロックに対応する記録時間とに基づいて設定されることを特徴とする請求項６に記載のデータ記録装置。
8. 映像データ及び／又は音声データを記録媒体に記録するためのデータ記録方法であって、
   入力されたデータストリームの圧縮符号化処理を行い、かつ、可変長のデータブロックの階層構造化を行い、生成された複数の下層データブロックを上層データブロックとしてブロック化する圧縮符号化ステップと、
   ｎ（ｎは２以上の整数）個の前記下層データブロックを含む少なくとも１個の前記上層データブロックのデータを、データブロック一時格納部に一時的に格納する格納ステップと、
   前記下層データブロックの生成を完了した旨の生成完了信号を受け取り、前記圧縮符号化ステップで生成中の前記上層データブロックの先頭から計数した前記下層データブロックのサイズの合計が、前記データブロック一時格納部の容量と前記複数の下層データブロックのうち最大の下層データブロックのサイズとして予め設定された値との差以上となると、生成を完了した前記下層データブロックを生成中の前記上層データブロックに含める最後の下層データブロックとする終端処理を行わせる終端処理要求を行い、映像データ及び／又は音声データを記録媒体に記録する制御ステップと、
   を有することを特徴とするデータ記録方法。
9. 前記圧縮符号化ステップでは、映像データの変動に応じて単位時間当りに流れるデータ量としてのビデオビットレートを変化させる可変ビットレート制御を行い、
   前記最大の下層データブロックのサイズは、前記ビデオビットレートの最大値と単位時間当りに流れる音声データのデータ量としてのオーディオビットレートとの和と、単一の前記下層データブロックに含まれる静止画像数としてのビデオフレーム数を静止画像の書き換え頻度としてのビデオフレームレートで除した値との積によって与えられることを特徴とする請求項８記載のデータ記録方法。
10. 前記圧縮符号化ステップでは、ＤＶＤビデオ規格に準拠して前記上層データブロック及び前記下層データブロックを生成し、映像データ及び／又は音声データは、前記記録媒体としてのＤＶＤに記録されることを特徴とする請求項８あるいは９のいずれかに記載のデータ記録方法。
11. 前記圧縮符号化ステップでは、前記下層データブロックの生成完了毎に前記生成完了信号を発生するとともに、当該下層データブロックを構成し、ＤＶＤビデオ規格で定義されているパックの数を含む情報を発生し、前記制御ステップでは、前記パックの数に基づいて、前記圧縮符号化ステップで生成中の前記上層データブロックの先頭から計数した前記下層データブロックのサイズの合計を算出することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載のデータ記録方法。
12. 前記上層データブロック及び前記下層データブロックは、ＤＶＤビデオ規格で定義されているセル及びビデオオブジェクトユニットであることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１に記載のデータ記録装置。
13. 前記上層データブロックに含まれる前記下層データブロックのブロック数が予め設定された上限値以上となる場合に、前記圧縮符号化ステップに対して、生成完了した前記下層データブロックを生成中の前記上層データブロックに含める最後の下層データブロックとする終端処理を行わせることを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか１項に記載のデータ記録方法。
14. 前記予め設定された上限値は、記録媒体の総記録時間と、前記上層データブロックに対応する記録時間と、前記下層データブロックに対応する記録時間とに基づいて設定されることを特徴とする請求項１３に記載のデータ記録装置。
15. コンピュータに請求項８乃至１４のうちいずれか１に記載のデータ記録方法を実行させることを特徴とする記録制御プログラム。

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