(57)【要約】【課題】  記録するＡＶストリームのビットレートに応じて連続記録領域を変更することにより、記録メディアの領域を有効に利用することができるデジタル情報記録再生方法及び装置を提供する。【解決手段】  読み出し手段１０８は各セクタの割当て情報が記録された書き換え可能な記録メディア１０９からセクタ情報・ＡＶストリームを読み出し、書き込み手段１０７はセクタ情報・ＡＶストリームを記録メディア１０９に書き込む。ビットレート検出手段１０２は記録すべきＡＶストリームのビットレートを検出し、ＡＶストリーム制御手段１０３は、検出されたビットレートを書き込みビットレートとして、そのレ−トに応じて連続再生を保証する最小連続記録量以上を有する連続空き容量領域を探索し、得られた連続空き容量領域にＡＶストリームを順次書き込むように書き込み手段１０７を制御する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＶストリームについてビットレート検出手段によって検出された検出ビットレートを書き込みビットレートとし、書き換え可能な記録メディアについて前記書き込みビットレートに応じて連続再生を保証できる最小連続記録量を計算し、前記最小連続記録量以上を有する連続空き容量領域を前記記録メディアから探索し、探索した前記連続空き容量領域に前記ＡＶストリームを書き込むことから成るデジタル情報記録再生方法。
【請求項２】
ＡＶストリームをエンコードして出力するエンコーダに設定された設定ビットレートを書き込みビットレートとし、書き換え可能な記録メディアについて前記書き込みビットレートに応じて連続再生を保証できる最小連続記録量を計算し、前記最小連続記録量以上を有する連続空き容量領域を前記記録メディアから探索し、探索した前記連続空き容量領域に前記ＡＶストリームを書き込むことから成るデジタル情報記録再生方法。
【請求項３】
前記ＡＶストリームは、デジタルチューナで受信したデジタル放送のＡＶストリームであることから成る請求項１又は２に記載のデジタル情報記録再生方法。
【請求項４】
各セクタの割当て情報が記録されており書き換え可能なＡＶストリーム記録用の記録メディアからセクタ情報・ＡＶストリームを読み出す読み出し手段、前記セクタ情報・ＡＶストリームを前記記録メディアに書き込む書き込み手段、記録すべきＡＶストリームのビットレートを検出するビットレート検出手段、前記ビットレート検出手段が検出した前記ＡＶストリームの前記ビットレートに基づいた書き込みビットレートに応じて連続再生を保証する最小連続記録量以上を有する連続空き容量領域を探索し、探索した前記連続空き容量領域に前記記録すべきＡＶストリームを順次書き込むように前記書き込み手段を制御するＡＶストリーム制御手段を備えていることから成るデジタル情報記録再生装置。
【請求項５】
各セクタの割当て情報が記録されており書き換え可能なＡＶストリーム記録用の記録メディアからセクタ情報・ＡＶストリームを読み出す読み出し手段、前記セクタ情報・ＡＶストリームを前記記録メディアに書き込む書き込み手段、記録すべきＡＶストリームをエンコードして出力するエンコーダ、前記エンコーダにユーザーの設定によって書き込みビットレートを設定する記録レート制御手段、前記書き込みビットレートに応じて連続再生を保証する最小連続記録量以上を有する連続空き容量領域を探索し、探索した前記連続空き容量領域に前記記録すべきＡＶストリームを順次書き込むように前記書き込み手段を制御するＡＶストリーム制御手段を備えていることから成るデジタル情報記録再生装置。
【請求項６】
前記ＡＶストリームは、デジタルチューナで受信したデジタル放送のＡＶストリームもしくは、エンコーダによってエンコードされたＡＶストリームであることから成る請求項４又は５に記載のデジタル情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＤＶＤメディアのような記録メディアに記録するデジタル情報記録再生方法及び装置に関し、特に、記記録メディアの記録領域を有効に利用することを可能にするデジタル情報記録再生方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光磁気ディスク等の書き換え可能な記録メディアがコンピュータデータで処理する情報の記録用として広く利用されている。このような記録メディアにおいては、従来、セクタと呼ばれる数ｋバイトの領域が最小アクセス単位として扱われている。その領域の記録容量はセクタサイズと称されている。それゆえ、１つのファイルは、１つ又は複数のセクタにわたって記録されることになる。記録メディアは、通常、連続する複数のセクタから成る複数のブロック（ＡＶブロックと略称されることがある）に分割されている。
【０００３】
ファイルの書き込み及び読み出しは、コンピュータのＯＳによる機能の一部（ファイルシステムと呼ばれる）として実行される。例えば、セクタサイズが２ｋバイトの記録メディアに２００ｋバイトのファイルを新たに記録する場合、コンピュータは、１００個の空きセクタを探し出して、そのファイルを記録する。その際、１００個の空きセクタは、物理的に連続するセクタでなくてもよい。例えば空きセクタが、３０個、３０個、３０個、１０個というように離散的に存在する場合には、１つのファイルを４箇所に分散させて記録する。分散された各ファイル部分、つまり連続するセクタに記録されたファイル部分は、エクステントと呼ばれている。
【０００４】
このように、従来技術ではファイルを複数のエクステントに分割して記録することができるので、記録メディアに対するファイルの書き込み及び消去を何回くり返し行ったとしても、全セクタを有効に利用できるという利点がある。
【０００５】
しかしながら、従来技術における記録可能な記録メディア及びファイルシステムによれば、音声映像データ（以下ＡＶデータと略す）が記録された場合に、その再生に際して円滑な連続再生を保証することができないという問題がある。言い換えると、同じ記録メディアに対してＡＶデータの録画・消去を何度か繰り返した場合には、ＡＶデータファイルは、物理的に連続したセクタに記録されるとは限らず、上記のように複数のエクステントに分散して記録されることになる。その結果、再生装置において、エクステント間で光ピックアップのシーク動作が発生し、連続的なデータ読み出しができなくなる。例えば、ディスクの最内周から、ディスク最外周にシークが発生した場合、数百ミリ秒のシークタイムが発生する。映像は毎秒約３０フレームのピクチャ再生が必要であるが、数百ミリ秒ものシークタイムが発生すれば、再生される映像が途切れる現象が発生する。
【０００６】
しかし、従来技術では、連続領域が保証されない限りそのエリアに記録されないため、記録・消去を繰り返した結果、記録メディアのエリアが断片化されると、空いているエリアは存在するがそのエリアを有効に利用することができないという問題がある。例えば、ＡＶブロックサイズを２０ＭＢｙｔｅとしたとき、高ビットレート時は１５ＭＢｙｐｅ程度の空き容量が数多くあっても、何も記録できない。特に、デジタル放送では、ハイビジョン放送などの２４Ｍｂｐｓ程度のビットレートから、ラジオ放送の数百ｋｂｐｓ程度のビットレートまで存在するため、ハイビジョンの再生を保証するようにＡＶブロックサイズを固定にすると、低ビットレートでは可能な録画ができなくなってしまう。
【０００７】
大容量の記録メディアで、連続再生を保証することで、あたかもＶＴＲと同様にして複数のＡＶデータ（ＴＶ番組など）の、録画・再生・消去を行うことができる光ディスク記録装置等が提案されている（特許文献１）。この光ディスク記録装置によれば、隣接する複数トラックからなる複数のゾーンに分割された光ディスクを対象とし、光ディスクから各セクタのデータ割当て状況を示すセクタ情報を読み出す読み出し手段と、光ディスクにビデオオブジェクトを書き込む書き込み手段と、読み出し手段、書き込み手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段はセクタ情報を参照して、再生装置に対して連続再生を保証する所定サイズ以上且つゾーン領域を跨がない連続空き領域を探索し、ビデオオブジェクトを、探索した連続空き領域に順次書き込むように書き込み手段を制御することから成っている。この種の光ディスク記録装置等においては、光ピックアップがＡＶブロック間でジャンプするときにも連続再生を保証するため、トラックバッファ入出力の転送レートを予め定められた固定値、或いは「高画質」、「標準」、「時間優先」等の画質に応じて予め定められた転送レートとして、アンダーフローを生じさせないための最小トラックバッファ容量を定めている。しかしながら、書き込みビットレートが固定値として扱われると、入力されるＡＶストリームによっては記録メディアに対する記録の柔軟性が損なわれ、記録メディアの記録領域を十分効率的に利用することができない可能性がある。
【特許文献１】特開２００２−１１７６２９号公報（段落［００４４］〜［００６８］、［００４４］〜［００６８］、図１３〜図１９、図４０〜図４２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、記録メディアの記録領域が断片化されているような場合であっても、記録メディアへの記録時において、記録領域の大きさをＡＶストリームの書き込みビットレ−トに対して柔軟に対応して定め、再生時に光ピックアップがＡＶブロック間でジャンプするときにも連続再生を保証することにより、記録メディアのより一層の効率的な利用を図る点で解決すべき課題がある。
【０００９】
この発明の目的は、記録するＡＶストリームのビットレートに応じて、即ち、高ビットレートであるときは連続領域に記録するが、情報を低ビットレートで記録してもよい場合には、断片化された状態にあるような小さい連続記録領域を使用することで、記録メディアの領域を有効に利用することができるデジタル情報記録再生方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、この発明によるデジタル情報記録再生方法は、次のように構成されている。即ち、ＡＶストリームについてビットレート検出手段によって検出した検出ビットレートが、書き込みビットレートとして設定される。書き込みビットレートに応じて連続再生を保証できるように計算された最小連続記録量以上を有する連続空き容量領域が記録メディアにおいて探索され、そうして探索された連続空き容量領域に対してＡＶストリームが書き込まれる。記録メディアは記録領域が断片化されていることがあるが、記録領域に記録しても連続再生ができないと予め判断される断片化された記録領域にはＡＶストリームが書き込まれない。したがって、書き込むと判断された記録領域のＡＶストリームは、再生時にピックアップのシーク動作に要する時間中であっても再生が途切れることがない。例えば、書き込みビットレートが低い場合には、連続再生を保証する最小連続記録量は少なくなるので、断片化された記録領域でも連続再生を保証する記録が可能となり得ることになり、結果として記録メディアの利用効率が高まる。
【００１１】
また、この発明によるデジタル情報記録再生方法は、上記のデジタル情報記録再生方法において、ビットレート検出手段によって検出したＡＶストリームのビットレートに代えて、ＡＶストリームをエンコードして出力するエンコーダで設定される設定ビットレートを書き込みビットレートとすることもできる。ＡＶストリームをエンコードして出力するエンコーダがある場合は、ＡＶストリームを記録するメディアに対してエンコーダに設定するビットレートによって、物理的に確保する連続領域の大きさを変更する。
【００１２】
上記の課題を解決するため、この発明によるデジタル情報記録再生装置は、各セクタの割当て情報が記録されており書き換え可能なＡＶストリーム記録用の記録メディアからセクタ情報・ＡＶストリームを読み出す読み出し手段、セクタ情報・ＡＶストリームを記録メディアに書き込む書き込み手段を備えており、記録すべきＡＶストリームのビットレートをビットレート検出手段で検出し、ＡＶストリーム制御手段は、ビットレート検出手段が検出したＡＶストリームのビットレートに基づいた書き込みビットレートに応じて連続再生を保証する最小連続記録量以上を有する連続空き容量領域を探索し、探索した前記連続空き容量領域に前記記録すべきＡＶストリームを順次書き込むように書き込み手段を制御している。記録メディアは記録領域が断片化されていることがあるが、ビットレート検出手段が検出したＡＶストリームのビットレートに基づいて記録領域に記録しても連続再生ができないと予め判断される断片化された記録領域には、ＡＶストリームが書き込まれない。したがって、ＡＶストリーム制御手段による探索によって書き込めると判断された記録領域に記録されたＡＶストリームは、再生時にピックアップのシーク動作に要する時間中であっても再生が途切れることがない。例えば、書き込みビットレートが低い場合には、連続再生を保証する最小連続記録量は少なくなるので、断片化された記録領域でも連続再生を保証する記録が可能となり得ることになり、結果として記録メディアの利用効率が高まる。
【００１３】
また、この発明によるデジタル情報記録再生装置は、上記のデジタル情報記録再生装置において、ビットレート検出手段によって検出したＡＶストリームのビットレートに代えて、記録すべきＡＶストリームをエンコードして出力するエンコーダ、及び前記エンコーダにユーザーの設定によって書き込みビットレートを設定する記録レート制御手段を更に備える装置とすることができる。ＡＶストリームをエンコードして出力するエンコーダがある場合は、ユーザーが記録レート制御手段によってエンコーダに設定した書き込みビットレートによって、ＡＶストリームを記録する記録メディアに対して、物理的に確保する連続領域の大きさが変更される。
【００１４】
上記のデジタル情報記録再生方法及び装置において、ＡＶストリームは、デジタルチューナで受信したデジタル放送のＡＶストリームとすることができる。デジタル放送のＡＶストリームをエンコードしない場合には、その放送のＡＶストリームについて検出されたビットレ−トを書き込みビットレートとして、書き込みビットレートに応じて連続再生を保証できるように最小連続記録量が計算される。デジタル放送のＡＶストリームをエンコードする場合には、上記のとおり、エンコーダで設定される設定ビットレートが書き込みビットレートとされる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によるデジタル情報記録再生方法及び装置は、上記のように、連続再生を保証するために、記録メディアにおいて記録するセクタの連続記録空き容量を、ＡＶストリームを記録する時の書き込みビットレートによって変化させているので、記録するＡＶストリームが高ビットレート時は確保すべき連続領域は高容量となり、低ビットレートで記録するときは確保すべき連続記録領域は小さくなる。したがって、従来、記録メディアが断片化されたことによって使用できない状態にあった記録領域を使用することができるようになり、記録メディアの領域を有効に利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付した図面に基づいて、この発明によるデジタル情報記録再生方法及び装置・の実施例を説明する。図１はこの発明によるデジタル情報記録再生装置の一実施例を示すブロック図である。
【００１７】
図１に示すデジタル情報記録再生装置は、複数のセクタの割当て情報が記録されている書き換え可能な記録メディア１０９に対してＡＶストリームを記録するための装置であり、記録メディア１０９からセクタ情報・ＡＶストリームを読み出す読み出し手段１０８、セクタ情報・ＡＶストリームを書き込む書き込み手段１０７、読み出し手段１０８及び書き込み手段１０７を制御する制御手段１０６、並びにＡＶストリームのビットレートを検出するビットレート検出手段１０２を備えている。ＡＶストリーム制御手段１０３は、ビットレートごとに再生装置に対して連続再生を保証する連続領域を記録メディア１０９内において探索し、探索した連続空き領域にＡＶストリームを順次書き込むように書き込み手段１０７を制御する。ＡＶストリームの連続再生を保証する連続領域のことをＡＶブロックといい、その連続領域量のことをＡＶブロックのサイズという。
【００１８】
図１において、ＡＶストリーム制御手段１０３は、ＡＶストリームの記録用の記録バッファ１０４とＡＶストリームの再生用の再生バッファ１０５を備えている。記録バッファ１０４は入力ストリームによってオーバーフローが発生しないようにバッファ制御され、再生バッファ１０５はアンダーフローが発生しないように制御される必要がある。
【００１９】
再生バッファについて、図３（ａ）に取り出して説明する。再生バッファ１０５への入力転送レート（最小値）をＶｉｎ、再生バッファ１０５からデコーダへの転送レート（最大値）をＶｏｕｔとする（Ｖｉｎ＞Ｖｏｕｔとする）。図３（ｂ）は、このモデルでの再生バッファ１０５のデータ量の変化を示すグラフである。縦軸は再生バッファ１０５に蓄積されているＡＶストリームのデータ量であり、横軸は時間である。期間Ｔ１・Ｔ３は記録メディア１０９からのＡＶストリームのブロックサイズの読み出しが実行されている時間であって、これらの期間Ｔ１・Ｔ３では、バッファに蓄積されているデータ量は（Ｖｉｎ−Ｖｏｕｔ）のレート増加している。一方、期間Ｔ２・Ｔ４は、エクステント間であって、光ピックアップのリード位置が変更になることによるシーク処理を行っている期間である。この期間Ｔ２・Ｔ４では読み出しが行われないので、Ｖｏｕｔのレートで再生バッファ１０５に蓄積されているデータ量は減少していく。
【００２０】
再生バッファ１０５のデータ蓄積量が０になると、デコーダ１１０のアンダーフローが生じるので、次の式（１）の関係が常に成り立つように制御する必要がある。
期間Ｔ１での蓄積量≧期間Ｔ２での読み出し量                          ・・・（１）
ＡＶブロックサイズをＬとすると、サイズＬの下限値は以下のように計算される。
期間Ｔ１  ＝  （Ｌ／Ｖｉｎ）                                        ・・・（２）
期間Ｔ１での蓄積量  ＝期間Ｔ１  ＊（Ｖｉｎ−Ｖｏｕｔ）
＝  （Ｌ／Ｖｉｎ）  ＊（Ｖｉｎ−Ｖｏｕｔ）            ・・・（３）
期間Ｔ２での読み出し量  ＝期間Ｔ２  ＊Ｖｏｕｔ                                                ＝最大ジャンプ時間Ｔｊ  ＊  Ｖｏｕｔ                  ・・・（４）
【００２１】
式（１）の関係と式（３），（４）から
（Ｌ／Ｖｉｎ）＊（Ｖｉｎ−Ｖｏｕｔ）≧最大ジャンプ時間Ｔｊ＊Ｖｏｕｔ  ・・（５）（５）の式より、ＡＶブロックサイズＬについて解くと、
Ｌ≧Ｔｊ＊Ｖｏｕｔ＊Ｖｉｎ／（Ｖｉｎ−Ｖｏｕｔ）                    ・・・（６）
が成り立つ。
ただし、読み出し時のエラーなどのためにマージンをいくらか持っておく。ここで、最大ジャンプ時間Ｔｊは、光ピックアップのリード位置変更に必要な最大時間（一つのＡＶブロックから別のブロックへ光ピックアップがジャンプするのに要する最大時間であって、例えば、最内周のＡＶブロックから最外周のＡＶブロックへのシ−ク時間と記録メディアの回転安定化時間との和）であり、メディア・ドライブによって決定される。また、Ｖｉｎは読み出しを実行しているときのビットレートであるので、セットによって決まる値である。したがって、式（６）から、ＡＶブロックのサイズＬの下限値は、ＡＶストリームのビットレートであるＶｏｕｔによって決まる。そのサイズＬよりも大きな連続再生領域であれば、このとき連続再生は保証される。本発明では、記録時に、ＡＶストリームのビットレートによって、連続再生を保証するような記録領域として探索すべき連続セクタの量が決められる。
【００２２】
図１を用いて、本発明によるデジタル情報記録再生装置について説明をする。本記録再生装置では、ＡＶストリームを記録するときは、ビットレート検出手段１０２により、デジタル放送のＡＶストリームのビットレートを検出し、検出したビットレートに従って記録可能なＡＶブロックサイズを算出している。
【００２３】
記録メディア制御手段１０６は、読み出し手段１０８を使用して、記録メディア１０９のセクタ情報を読み出しておく。ＡＶストリーム制御手段１０３で、ＡＶストリームを一旦記録バッファ１０４に蓄積し、記録バッファ１０４にＡＶブロックサイズ分のＡＶストリームが蓄積されると、ＡＶストリーム制御手段１０３は、読み出したセクタ情報から連続するＡＶブロックサイズを探索し、記録メディア制御手段１０６は、書き込み手段１０７を使用して、探索結果に従って記録メディア１０９にＡＶストリームの記録を行う。
【００２４】
ＡＶストリームを読み出すときは、記録メディア制御手段１０６は、読み出し手段１０８を使用して、記録メディア１０９のセクタ情報を読み出し、読み出したセクタ情報に従ってＡＶストリームの読み出しを行う。読み出されたＡＶストリ−ムは、ＡＶストリーム制御手段１０３によって再生バッファ１０５に蓄積される。ＡＶストリーム制御手段１０３は、再生バッファ１０５からデコーダ１１０へとＡＶストリームを流し、デコードが実行される。
【００２５】
次に、この発明によるデジタル情報記録再生装置の別の実施例について、図２を用いて説明をする。図２にシステムブロック図として示すデジタル情報記録再生装置では、ＡＶストリームを記録するときは、記録レート設定手段２０２を用いてユーザーが設定した記録レートに従ってエンコーダ２０１に書き込みビットレ−トとして記録レートが設定される。また、設定された記録レートに従って、ＡＶブロックサイズが算出される。
【００２６】
記録メディア制御手段１０６は、読み出し手段１０８を使用して、記録メディア１０９のセクタ情報を読み出しておく。ＡＶストリーム制御手段１０３は、エンコードされたＡＶストリームを一旦記録バッファ１０４に蓄積する。記録バッファ１０４にＡＶブロックサイズ分のＡＶストリームが蓄積されると、記録メディア制御手段１０６は、読み出したセクタ情報から連続するＡＶブロックサイズを探索し、書き込み手段１０７を使用して、探索結果に従って記録メディア１０９にＡＶストリームの記録を行う。
【００２７】
ＡＶストリームを読み出すときは、記録メディア制御手段１０６は、読み出し手段１０８を使用して記録メディア１０９のセクタ情報を読み出し、セクタ情報に従ってＡＶストリームの読み出しを行う。読み出されたＡＶストリームは、ＡＶストリーム制御手段１０３によって再生バッファ１０５に蓄積され、ＡＶストリーム制御手段１０３は、再生バッファ１０５からデコーダ１１０へとＡＶストリームを流しデコードが実行される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明によるデジタル情報記録再生装置の第１実施例を示すシステムブロック図である。
【図２】この発明によるデジタル情報記録再生装置の第２実施例を示すシステムブロック図である。
【図３】記録再生装置において記録メディアら読み出されたＡＶストリームがバッファリングされる様子をモデル化した図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０１  デジタルチューナ
１０２  ビットレート検出手段
１０３  ＡＶストリーム制御手段
１０４  記録バッファ
１０５  再生バッファ
１０６  記録メディア制御手段
１０７  書き込み手段
１０８  読み出し手段
１０９  記録メディア（ＨＤＤ／ＤＶＤ／ＢＤ）
１１０  デコーダ
２０１  エンコーダ
２０２  記録レート設定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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