(57)【要約】【課題】  同時記録再生を可能にするためにはストリームバッファの容量を大きく必要とする問題があり、また同時記録再生中の特殊再生、とりわけスキップ再生を行うとシーク動作が頻繁に行われ、スキップ後の再生がしばらく停止する恐れがあった。【解決手段】  データの記録再生を同時に行うことが可能な記録再生装置であって、記録するデータを蓄積しまた再生するデータを蓄積する蓄積手段と、前記蓄積手段を管理する管理手段と、再生及び記録の動作時間を計測する計測手段とを備え、前記管理手段は、再生動作及び記録動作に要する時間が最低時間を下回らないように前記蓄積手段を管理制御する。【選択図】      図３
2006313595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データの記録再生を同時に行うことが可能な記録再生装置であって、
記録するデータを蓄積し、また再生するデータを蓄積する蓄積手段と、
前記蓄積手段を管理する管理手段と、
再生及び記録の動作時間を計測する計測手段とを備え、
前記管理手段は、
再生動作及び記録動作に要する時間が最低時間を下回らないように前記蓄積手段を管理制御することを特徴とする記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ディスクを使用した記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
同時記録再生を、ストリームバッファを記録、再生で分離して管理することによって実現した光ディスク記録再生装置がある（特開平１１−３５３７９７号公報）。
また、同時記録再生の最小周期で、全期間に渡り再生バッファがアンダーナローしない、かつ、記録バッファがオーバーフローしないように記録バッファと再生バッファを統合して管理し、そのバッファの蓄積量をもとにドライブの記録再生を制御する記録再生装置がある（図２）。図２中、１は符号器、２は記録再生ストリームバッファ、３はドライブ、４は復号（複合）器、５はバッファ制御部である。この構成では、設定されたビットレートよりも実際のビットレートが低い場合での記録再生で、再生時に、再生データの蓄積が早くなり、すくに再生から記録に移行してしまうため、シークの発生頻度が高くなってしまう。
【特許文献１】特開平１１−３５３７９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した従来の記録再生装置（図２）においては、同時記録再生を可能にするためにはストリームバッファの容量を大きく必要とする問題があった。また、同時記録再生中の特殊再生、とりわけスキップ再生を行うと、シーク動作が頻繁に行われ、スキップ後の再生がしばらく停止する恐れがあった。さらに、ＶＢＲ（可変ビットレート）では、動的にビットレートが変化し、その場合、最小ビットレートと最大ビットレートが設定可能である。以前のアルゴリズムは、ＶＢＲ記録再生で、記録ビットレートが低くなった場合や、再生ビットレートが低くなった場合に、シークが発生する問題が短くなるという問題が生じた。
【０００４】
本発明はかかる課題を解決すべくなされたものであり、少ないバッファ量で同時記録再生が可能であり、同時記録再生時の特殊再生やレーザーの温度補正等にも対応し、また同時記録再生中におけるスキップ再生の応答特性の向上と、読み出しエラー不測の事態の時にも早く正常のバッファレベルに復旧することが可能であり、さらに記録動作、再生動作を可能な範囲で長く継続することでシークの発生を少なくすることが可能な記録再生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
データの記録再生を同時に行うことが可能な記録再生装置であって、
記録するデータを蓄積し、また再生するデータを蓄積する蓄積手段と、
前記蓄積手段を管理する管理手段と、
再生及び記録の動作時間を計測する計測手段とを備え、
前記管理手段は、
再生動作及び記録動作に要する時間が最低時間を下回らないように前記蓄積手段を管理制御することを特徴とする記録再生装置。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の記録再生装置によれば、少ないバッファ量で同時記録再生が可能であり、同時記録再生時の特殊再生やレーザーの温度補正等にも対応し、また同時記録再生中におけるスキップ再生の応答特性の向上と、読み出しエラー不測の事態の時にも早く正常のバッファレベルに復旧することが可能であり、さらに記録動作、再生動作を可能な範囲で長く継続することでシークの発生を少なくすることが可能な記録再生装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の記録再生装置の最良の形態を、図面を用いて説明する。
図１は光ディスクで同時記録再生を行ったときの再生バッファ及び記録バッファのデータ蓄積データを示す図、図３は本発明の記録再生装置の一実施例ブロック構成図、図４，図６，図８，図１０はそれぞれ総バッファ量を示す図、図５，図７，図９，図１１はそれぞれ再生バッファ量を示す図、図１２、図１３、図１４、図１５はそれぞれバッファの推移を示す図である。
【０００８】
本発明の記録再生装置は、図３に示す構成を有しており、前述した図２に示した回路構成にタイマ６を付加した構成である。図３中、１は符号器、２は記録再生ストリームバッファ、３はドライブ、４は復号（複合）器、５はバッファ制御部、６はタイマである。
【０００９】
本発明の記録再生装置の動作は次の通りである。
図１に示すように、本発明は、同時記録再生の最小周期で、全期間に渡り再生バッファがアンダーナローしない、かつ、記録バッファがオーバーフローしないことを条件としてしている。具体的には、再生前シーク期間は、ドライブが記録から再生動作に移行する期間であり、再生データ蓄積量は復号器での消費による減少、記録データ蓄積量は符号器からのデータ供給によって増加する。再生期間は、ドライブからの読み出しが行われる。再生データ蓄積量はドライブからのデータ読み出し量と復号器で消費される量との差によって増加する。記録データ蓄積量は、符号器からのデータ供給によって増加する。
【００１０】
書き込み前シーク期間は、ドライブが読み出しから書き込み動作に移行する期間であり、再生データ蓄積量は復号器での消費による減少、記録データ蓄積量は符号器からのデータ供給によって増加する。
【００１１】
記録期間は、ドライブへ書き込みが行われる。再生データ蓄積量は、復号器での消費によって減少する。記録データ蓄積量はドライブへの書き込み量と符号器からのデータ供給の差で減少する。
【００１２】
光ディスクでの同時記録再生を可能にするためには、ドライブのシーク速度がＨＤＤに比べ遅いため、また、記録と再生のデータレートの和がドライブの再生、記録速度に対して、十分な余裕がないため、大量のバッファメモリを必要とする。
【００１３】
さらに、光ディスクドライブの特徴として記録時にレーザーが温度によって変化する特性を補償するため、ピックアップの温度が一定温度上昇した場合、適宜、その出力調整を行わなくてはならない。この時間は概ねシーク時間と同じ程度の時間を必要とする。例えば、ドライブが行うレーザーの温度補償はピックアップの温度が２度以上上昇したときに要求を出し、４度上昇するまでに温度補償されれば良い。実施例では、ドライブの記録再生速度が２２．１６Ｍｂｐｓで、想定される記録及び再生の最大ビットレートをそれぞれ１０．０８Ｍｂｐｓで行った。
【００１４】
本発明の記録再生装置（図３）の特徴は内部にタイマを持ち、連続して再生又は記録動作を行う最低時間を定めることで、シークがなるべく発生しないように制御するものである。
【００１５】
以下、本発明の主要点である「バッファの蓄積量管理の詳細」について説明する。
【００１６】
［バッファの蓄積量管理の詳細］
同時記録再生は、ドライブに対して時分割で記録、再生の動作が行われることによって実現される。本発明はその記録再生の切り替えを、動作中のバッファの蓄積量と、記録及び再生のビットレートによって判断を行う。記録、再生に必要なバッファ量をまず求め、次に同時記録再生中の通常動作とレーザー補償時のバッファの蓄積量変化を図示する。最後に特殊再生中の動作に適応するための本発明のアルゴリズムの詳細を説明する。
【００１７】
［バッファ量の計算］
同時記録再生時のバッファの推移を視覚化し、バッファの必要量を算出する。
ここでは、バッファに必要なメモリ量を求めるため、温度補償を行うときをもとに計算をしている。
【００１８】
文中で示される記号は次の意味である。
・記録するストリームデータの最大ビットレート：ＲW
・再生するストリームデータの最大ビットレート：ＲR
・ドライブから再生するデータのビットレート及びドライブへ記録するデータのビットレート：ＲDRIVE
・キャリブレーションの最大実行時間：Ｔadj
・記録前最大シーク時間：ＴSEEKW
・再生前最大シーク時間：ＴSEEKR
・同時記録再生中のドライブから読み出している時間：ＴR
・同時記録再生中のドライブへ書き出している時間：ＴW
・再生バッファデータ蓄積量：ＢR
・記録バッファデータ蓄積量：ＢW
・最大再生バッファデータ蓄積量：ＢRMAX
・最大記録バッファデータ蓄積量：ＢWMAX
・最大総バッファ量：ＢTOTALMAX
・再生継続時間：ＴRCONT
・最低再生継続時間：ＴRCONTMIN
【００１９】
最大再生バッファデータ蓄積量ＢRMAXは、同時記録再生中にドライブから読み出している時間ＴRにデータがバッファに蓄積される量に等しい。これを式１に示す。
【００２０】
2006313595.tif 000003
【００２１】
また、再生期間以外では、再生バッファからストリームデータが消費され、バッファから蓄積データがなくなると再生が破綻する（バッファがアンダーフローを起こす）。同時記録再生時の周期が、再生時間、記録時間（ＴW）、再生前シーク時間（ＴSEEKR）、記録前シーク時間（ＴSEEKW）、レーザー補正時間（Ｔadj）の総和であるので、再生期間以外の時間の和は、
ＴW＋ＴSEEKW＋ＴSEEKR＋Ｔadj  となる。
以上より、最大再生バッファ量は、式２で表される。
【００２２】
2006313595.tif 000004
【００２３】
最大記録バッファデータ蓄積量について、最大再生バッファデータ蓄積量と同様に求めたものを、式３、式４に示す。
【００２４】
2006313595.tif 000005
【００２５】
固定ビットレートのときに、式２および式３が等式となり、その時の再生時間、記録時間について解く。再生時間は式５、記録時間は式６で示される。
【００２６】
2006313595.tif 000006
【００２７】
レーザーの温度補償が要求されていない時には各式にＴadj＝０として計算する。
バッファが空の状態から同時記録再生が始まった時や、後述の方法に従って十分な時間を経て定常状態になったときに、周期ＴR＋ＴW＋ＴSEEKR＋ＴSEEKW＋Ｔadjで記録再生が一回づつ行われる。
【００２８】
即ち、周期の最初の時刻を０とすると再生のシーク動作が開始される。Ｔadj＋ＴSEEKR時間後からＴadj＋ＴSEEKR＋ＴR時間後の期間は再生データがドライブから読み出される。
開始時間よりＴadj＋ＴSEEKR＋ＴR後、記録のためのシーク動作が開始される。
開始時間よりＴadj＋ＴSEEKR＋ＴR＋ＴSEEKW後からＴadj＋ＴSEEKR＋ＴR＋ＴSEEKW＋ＴWの期間は、ドライブへ記録バッファからデータが出力される。全周期において、記録データはエンコーダから滞りなく出力され、また再生データはデコーダへ滞りなく送り込まれる。
【００２９】
再生ストリームの最大ビットレート及び記録ストリーム最大ビットレートをそれぞれ、１０．０８Ｍｂｐｓとしたとき、最大記録バッファ量、最大再生バッファ量はそれぞれ８７Ｍｂｉｔｓ必要である。本発明では、それらを統合した１つの大きなバッファとして管理する。その大きさ、最大総バッファ量ＢTOTALMAXは、最大記録バッファデータ蓄積量ＢWMAXと最大再生バッファデータ蓄積量ＢRMAXとを足した量に、さらにバッファ余裕αを加えた量である。
ＢTOTALMAX＝ＢWMAX＋ＢRMAX ＋α
【００３０】
［同時記録再生中の記録と再生の切り替え条件］
同時記録再生で通常の記録、通常の再生においては、それぞれのバッファの最大、最小で切り替わるように制御すればよい。しかし、実際には、レーザーの温度補償要求や特殊再生などビットレートやシーク時間等に変化があるのが普通である。それらを踏まえ、ビットレートとバッファのデータ蓄積量から切り替える方法を以下に示す。
【００３１】
記録から再生に切り替わる条件は、以下の順に評価される。
再生に切り替えるとバッファの総量がオーバーフローする可能性があるならば、記録を継続する(図４)。
1)再生データが一時停止等で全く消費されない可能性を考慮し、再生に切り替え、また記録に切り替わるまでに増加する値とバッファの総量を比較する。下式が成立する場合には再生に切り替えるとバッファがオーバーフローする可能性があるので、記録を継続する。
ＢTOTALMAX＜ＢR+ＢW+（ＴSEEKR+ＴSEEKW）×ＲW
図４は総バッファ量を示す図であり、上式を図示したものである。
【００３２】
2)ドライブからレーザーの温度補償要求が発生し、再生バッファデータ蓄積量がレーザーの温度補償時間相当分あり、レーザーの温度補償期間内にバッファの総量がオーバーフローしない場合、レーザーを温度補償してから再生に移行する。再生バッファ蓄積量を図５に示し、総バッファ量を図６に示す。
下式中の
2006313595.tif 000007
は、再生データがバッファ内に最大再生バッファデータ蓄積量ＢRMAX蓄積される時間を表している。      
【００３３】
2006313595.tif 000008
【００３４】
3) 再生バッファデータ蓄積量が小さく、記録を継続すると再生バッファがアンダーフローする場合（図７）。
ＢR＜ＴSEEKR×ＲR
【００３５】
3-1)再生に切り替えたときに再生データの蓄積量が最大再生バッファデータ蓄積量に達する予定時刻に、バッファの総量がオーバーフローしない場合、再生に移行する。再生データの蓄積量が少なく、実際のビットレートが想定ビットレートと同じ場合、再生に移行した後、再生前最大シーク時間ＴSEEKR経過後に、再生データは０になる。それゆえに、下式中の
2006313595.tif 000009
は、再生データがバッファ内にデータ蓄積量ＢRMAXが蓄積される時間に等しい（図８）。
【００３６】
2006313595.tif 000010
【００３７】
3-2)再生に切り替えたときに再生データの蓄積量が最大再生バッファデータ蓄積量に達する予定時刻に、バッファの総量がオーバーフローする可能性がある場合、記録を継続する。これは次に続く記録再生シーケンスで再生動作が中断することを容認し、記録を継続することでバッファ内の蓄積データの総量を減らす（図８）。
【００３８】
2006313595.tif 000011
【００３９】
4)記録バッファデータ蓄積量が十分に小さい場合。記録バッファに記録すべきデータがほとんどない場合。
ＢW＝０
4-1)レーザーの温度補償要求をドライブから受けた場合、バッファ内の再生データを多くするため、直ちに再生に移行する。再生データが多く、記録データが少ない状態は、ドライブへアクセスしない時間が長くなることであり、レーザーの温度補償はこの状態が適す。
【００４０】
4-2)再生データの蓄積量が再生に移行しないと再生バッファがアンダーフローする場合、再生に移行する。図９に示す。
ＢR＜ＴSEEKR×ＲR
4-3)上記の条件を満たさない場合、記録を継続する。
【００４１】
5)上記の条件を満たさない場合、記録を継続する。
再生から記録に切り替わる条件、以下の順に評価する。
【００４２】
6)再生データが一時停止等で全く消費されない場合の、現在時刻から記録に切り替わるまでに増加する値とバッファの総量を比較する。下式が成立する場合は、記録に切り替えないとバッファがオーバーフローする可能性があるので、記録に移行する。図１０に示す。
ＢTOTALMAX＜ＢR+ＢW+ＴSEEKW×ＲW
【００４３】
7)ドライブからのレーザー温度補償要求がある場合。
7-1)再生バッファのデータ蓄積量が、最大再生バッファデータ蓄積量にバッファ余裕分の半分を足したものよりも大きい場合、記録に切り替える。最大再生バッファデータ蓄積量にバッファ余裕分の半分を足したものは、仮想的な上限であり、レーザー温度補償時の上限とする。図１１に示す。
【００４４】
2006313595.tif 000012
【００４５】
7-2)再生バッファのデータ蓄積量が、最大再生バッファデータ蓄積量にバッファ余裕分の半分を足したものよりも小さい場合、再生を継続する。図１１に示す。
【００４６】
2006313595.tif 000013
【００４７】
8)再生バッファのデータ蓄積量が最大再生バッファデータ蓄積量を超えている場合。
ＢR＞ＲRMAX
【００４８】
8-1) 記録バッファのデータ蓄積量が、最大記録バッファデータ蓄積量にバッファ余裕分の半分を足したものよりも小さい場合。
【００４９】
2006313595.tif 000014
【００５０】
ａ）再生動作が一定時間以上継続した場合、記録に移行する。最低再生継続時間ＴRCONTMINは、ドライブの性能からみた最低シーク間隔時間に設定する。
ＴRCONT＞ＴRCONTMIN
【００５１】
ｂ）再生動作が一定時間継続していない場合、再生を継続する。
ＴRCONT≦ＴRCONTMIN
【００５２】
8-2) 記録バッファのデータ蓄積量が最大記録バッファデータ蓄積量を超えていた場合、記録に移行する。
ＢW≦ＢWMAX＋Ｔadj×ＲW
【００５３】
9)上記のいずれの条件にも合致しない場合、再生を継続する。
本実施例をもとにシミュレーションした結果をグラフで示す。
【００５４】
図１２は記録ビットレートの設定が１０Ｍｂｐｓ、再生ビットレートの設定が１０Ｍｂｐｓ、エンコーダの出力ストリームのビットレート１．６Ｍｂｐｓ、デコーダの入力ストリームのビットレート１．６Ｍｂｐｓとしたときのバッファの推移を示す。同時記録再生を行った場合での１００秒間のバッファの推移を示す。再生、記録の最低継続時間を６秒とした。再生データの閾値で、６秒間、記録に移行せずに再生、停止を繰り返している。
【００５５】
図１３は、実施例において、最大記録ビットレート１０Ｍｂｐｓ、最大再生ビットレート１０Ｍｂｐｓを設定し、初期状態の記録ビットレート１０Ｍｂｐｓ、再生ビットレート１０Ｍｂｐｓとし、１００秒後に記録ビットレート１０Ｍｂｐｓ、再生ビットレート１．６Ｍｂｐｓと変化させ、２００秒後に記録ビットレート１．６Ｍｂｐｓ、再生ビットレート１０Ｍｂｐｓ、３００秒後に記録ビットレート１．６Ｍｂｐｓ、再生ビットレート１．６Ｍｂｐｓとしたときのシミュレーション結果を示す。全区間で、記録または再生が連続して６秒以上継続するように制御されている。
【００５６】
ここで、本実施例と比較するために従来例の回路構成（図２）でシミュレーションした結果を示す。
図１４は記録ビットレートの設定が１０Ｍｂｐｓ、再生ビットレートの設定が１０Ｍｂｐｓ、エンコーダの出力ストリームのビットレート１．６Ｍｂｐｓ、デコーダの入力ストリームのビットレート１．６Ｍｂｐｓとしたときのバッファの推移を示す。同時記録再生を行った場合での１００秒間のバッファの推移を示す。再生データの閾値で、直ぐに記録に移行するため、シークの間隔の最短が２秒間になった。
【００５７】
図１５は、実施例において、最大記録ビットレート１０Ｍｂｐｓ、最大再生ビットレート１０Ｍｂｐｓを設定し、初期状態の記録ビットレート１０Ｍｂｐｓ、再生ビットレート１０Ｍｂｐｓとし、１００秒後に記録ビットレート１０Ｍｂｐｓ、再生ビットレート１．６Ｍｂｐｓと変化させ、２００秒後に記録ビットレート１．６Ｍｂｐｓ、再生ビットレート１０Ｍｂｐｓ、３００秒後に記録ビットレート１．６Ｍｂｐｓ、再生ビットレート１．６Ｍｂｐｓとしたときのシミュレーション結果を示す。全区間で、バッファは破綻しないが、シークの間隔が最短で２秒となった。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】光ディスクで同時記録再生を行ったときの再生バッファ及び記録バッファのデータ蓄積データを示す図である。
【図２】従来の記録再生装置のブロック構成図である。
【図３】本発明の記録再生装置の一実施例ブロック構成図である。
【図４】総バッファ量を示す図である。
【図５】再生バッファ量を示す図である。
【図６】総バッファ量を示す図である。
【図７】再生バッファ量を示す図である。
【図８】総バッファ量を示す図である。
【図９】再生バッファ量を示す図である。
【図１０】総バッファ量を示す図である。
【図１１】再生バッファ量を示す図である。
【図１２】バッファの推移を示す図である。
【図１３】バッファの推移を示す図である。
【図１４】バッファの推移を示す図である。
【図１５】バッファの推移を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  符号器
２  記録再生ストリームバッファ（蓄積手段）
３  ドライブ
４  復号（複合）器
５  バッファ制御部（管理手段）
６  タイマ（計測手段）
【図１】
2006313595.tif 000015
【図２】
2006313595.tif 000016
【図３】
2006313595.tif 000017
【図４】
2006313595.tif 000018
【図５】
2006313595.tif 000019
【図６】
2006313595.tif 000020
【図７】
2006313595.tif 000021
【図８】
2006313595.tif 000022
【図９】
2006313595.tif 000023
【図１０】
2006313595.tif 000024
【図１１】
2006313595.tif 000025
【図１２】
2006313595.tif 000026
【図１３】
2006313595.tif 000027
【図１４】
2006313595.tif 000028
【図１５】
2006313595.tif 000029