(57)【要約】光学ピックアップ用のスケジューラを最適化する方法がピックアップのジャンプ頻度と再生のための初期起動時間とを減少させる。ピックアップは、例えばＢｌｕ−ｒａｙディスクなどの光記憶媒体上の種々のファイルからデータストリームを読み出し、これらのデータストリームを例えばビデオ、オーディオ、及びサブタイトル用の別個のバッファにバッファ記憶する。バッファサイズは次のような場合に最適化されている。すなわち、その場合、ビデオバッファ（Ｂ１）は可能な限り小さく、すなわち、他のストリーム（Ｊ，Ｓ２，Ｓ３）のピックアップアクセス時間と読出し時間をブリッジするのに十分な大きさであり、また比較的速度の低いストリームのためのバッファ（Ｂ１’）は、比較的速度の低いストリームのピックアップアクセス頻度が速度の最も高いストリーム、通常はビデオストリーム、のピックアップアクセス頻度の整数倍となるように拡張されている（ｂｘ１）。初期起動時間は初期的にバッファを最小要求レベルまでしか充填しないことにより最小化される。
2006522423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記憶媒体からデータストリームを読み出すピックアップを制御する方法において、前記記憶媒体上の１つより多くのファイルに分散したデータストリームを読出しの後直ちにバッファに別個に中間記憶し、バッファに中間記憶した後、データストリームを連続的に読み出して同時再生に使用し、ただし、前記バッファはそれぞれ異なる一定の又は可変の出力データ速度を有しており、
当該方法は、
前記データストリームに関連したバッファ記憶したデータの残量が閾値を下回ると、前記データストリームからさらにデータを読み出すようにピックアップに要求することと、ただし、該要求はピックアップにより応答されるようにスケジューリングされるものとし、
前記要求に応じて２つ以上のデータストリーム（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）からデータの一部を読み出し、読み出したデータを個々のバッファにバッファ記憶し、それと同時にバッファ記憶したデータをそれぞれのバッファ出力速度で出力することから成っており、
前記閾値には個々のバッファブリッジ時間の後に達し、前記データストリームのうちの他のデータストリーム（Ｓ２，Ｓ３）よりも高いデータ速度を有する第１データストリーム（Ｓ１）に関連したバッファのバッファブリッジ時間が第１の時間であり、他のデータストリーム（Ｓ２，Ｓ３）に関連したバッファのバッファブリッジ時間は前記第１の時間の整数（λ）倍であり、該整数（λ）は少なくとも２である、ことを特徴とする記憶媒体からデータストリームを読み出すピックアップを制御する方法。
【請求項２】
少なくとも３つのデータストリーム（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）を読み出す、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記整数（λ）は前記の他のデータストリーム（Ｓ２，Ｓ３）すべてに対して同一である、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記記憶媒体は光学記憶媒体であり、データストリームは少なくともビデオストリーム、オーディオストリーム、及びサブタイトルストリームから構成されている、請求項２又は３記載の方法。
【請求項５】
前記第１データストリーム（Ｓ１）が他のデータストリーム（Ｓ２，Ｓ３）の後に記憶媒体から読み出されるように初期化を行う、請求項１から４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
第１データストリーム（Ｓ１）用のバッファは完全に充填され、その一方で他のデータストリーム（Ｓ２，Ｓ３）用のバッファは部分的にしか充填されないように初期化を行う、請求項１から５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記第１データストリーム（Ｓ１）以外のデータストリーム（Ｓ２，Ｓ３）を記憶媒体から読み出す順序が前記他のデータストリーム（Ｓ２，Ｓ３）が記憶媒体上で有している順序と同じ又は逆となるように初期化を行う、請求項１から６のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
バッファ記憶しない後続のデータストリームも前記記憶媒体から読み出す、請求項１から７のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
記憶媒体からデータストリーム（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）を読み出す装置において、前記データストリームは前記記憶媒体上の１つより多くのファイルに分散しており、読出し後バッファに別個に中間記憶され、バッファに中間記憶された後に連続的に読み出されて同時再生に使用され、ただし、前記バッファはそれぞれ異なる一定の又は可変の出力データ速度を有しており、
当該装置は、
前記記憶媒体からデータストリームを読み出すピックアップと、
前記データストリームに対してバッファ記憶したデータの残量が閾値を下回ると、前記データストリームからさらにデータを読み出すようにピックアップに要求するための手段と、ただし、同じデータストリームの連続した読出し要求の間の時間はそれぞれのバッファのサイズと出力データ速度とに依存しており、
ピックアップが前記要求に応答する前に前記要求をスケジューリングするための手段と、
第１データタイプの第１データストリーム（Ｓ１）の一部をバッファ記憶する第１バッファサイズ（Ｂ１）を有する第１バッファと、ただし、該バッファの平均出力データ速度は前記データストリームのうちの他のデータストリーム（Ｓ２，Ｓ３）用のバッファの平均出力データ速度よりも高く、バッファ記憶したデータをそれぞれのバッファ出力速度で出力するために必要とされる時間が第１の時間であり、
１つ又は複数の第２データタイプの１つ又は複数の第２データストリーム（Ｓ２，Ｓ３）の一部をバッファ記憶する別個の第２バッファサイズを有する１つ又は複数の第２バッファを有しており、ただし、バッファ記憶したデータをそれぞれのバッファの平均で出力するために必要とされる個々の時間は前記第１の時間の整数（λ）倍であり、該整数は少なくとも２である、ことを特徴とする記憶媒体からデータストリーム（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）を読み出す装置。
【請求項１０】
前記記憶媒体は光学記憶媒体であり、データストリームは少なくともビデオストリーム、オーディオストリーム、及びサブタイトルストリームから構成されている、請求項９記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学ピックアップのスケジューラを操作する方法に関する。ピックアップは光学記憶媒体からデータストリームを読み出す。ただし、データストリームは、オーディオ、ビデオ、サブタイトル、又は他のデータといった種々のデータタイプに属しており、記憶媒体上の複数のファイルに分散している。
【０００２】
背景
事前記録された又は自己記録した光ディスクの中には“Ｏｕｔ  ｏｆ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ”（ＯＯＭ）フォーマットをサポートしているものがある。Ｏｕｔ  ｏｆ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘは、例えばビデオ、オーディオ、及びサブタイトルなどの異なるストリーミング要素をディスク上の異なるロケーション、すなわち、異なるファイルに記憶するフォーマットである。これは例えばＢｌｕ−ｒａｙディスクやＤＶＤなどの標準化された様々なメディアで可能である。また、マルチアングルとして知られるビデオ技術を実施することもできる。マルチアングルとは、平行な時間軸上で進行するある場面に関してビデオフィルムが様々な別視角を含んでいることを意味し、これらの別視角はユーザにより選択可能であり、シームレスにビデオに組み込むことができる。ＯＯＭソースを再生するため、光学ピックアップは、同期した表示のために再生装置が固有のデコーダでストリームを復号する前に、必要なストリームのすべてを異なるロケーションから読み出す。このことは、すべてのデコーダに同時にサーブするためには、ピックアップが目立った表示の中断なしにストリームからストリームへとジャンプしなければならないということを意味する。通常、ピックアップは光学センサを備えたアクチュエータを有している。ピックアップは租調整のために機械式ドライブによって動かすことができ、一方でアクチュエータは微調整のために機械式ドライブなしで別個に動かすことができる。
【０００３】
光学ドライブにＯＯＭ技術を用いるための直接的な解決手段はバッファ技術である。すなわち、他の要求されたストリームにジャンプしてそれらを読み出すのに要する時間をブリッジするために、付加的なストリームバッファが使用される。典型的な例は、ビデオ、オーディオ、及びサブタイトルの３つのストリームから構成されている。例えば、ビデオバッファは、ビデオバッファが空になることなく、オーディオストリームへのジャンプ、オーディオバッファのロード、サブタイトルストリームへのジャンプ、サブタイトルストリームのロード、及びビデオストリームへの再度のジャンプが行われうるようにサイジングされる。例えばオーディオ及びサブタイトルのための他のバッファも同様にサイジングされる。
【０００４】
発明の概要
複数のファイルを同時に読み出さなければならないという事実から生じる１つの問題は、雑音を生じる高頻度のピックアップのジャンプと機械式ドライブに起因する消耗である。さらなる問題はシームレスなビデオアングルの切替えの間に生じる遅延である。遅延はビデオアングルの変更の要求から別のビデオアングルが見えるまでに必要な時間である。遅延は主にビデオバッファのサイズによって、又は、ビデオバッファが空になり、新しい内容がビデオデコーダに達するまでの時間によって決定される。同じことはＯＯＭデコーディングの起動にも当てはまる。すべてのバッファがまったくの初めから充填されなければならないので、スタートボタンを押してからディスプレイが実際的に起動するまでに経過する時間は非常に長い。
【０００５】
本発明が解決すべき課題は、ピックアップのジャンプ頻度が低下するようにピックアップを制御するスケジューリング方法を提供することである。この課題は請求項１に開示された方法により解決される。この方法を使用した装置は請求項９に開示されている。
【０００６】
本発明が解決すべきもう１つの課題は、表示の起動に必要とされる遅延時間を短縮することである。この課題は請求項５−７に開示された方法により解決される。
【０００７】
初期化の際の遅延をできるだけ短くするバッファ充填法は請求項６に開示されている。
【０００８】
有利には、アングルの切替えに必要な遅延時間を短縮する方法も含めてよい。
【０００９】
本発明による方法はピックアップのジャンプ頻度を低くし、雑音低減とピックアップの耐久性の改善を達成する。これはバッファのサイジングを非対称的にすることにより達成される。本明細書で開示される別のアイデアは、シームレスなアングル切替えのために切替え時間を短縮するＯＯＭデコーディングの技術を提供する。ｂｌｕ−ｒａｙディスクの典型的な用途であるＨＤＴＶストリームに関しては、バッファは非常に大きい。大きなバッファは、要求したアングルの変更が見えるようになるのを待つユーザに対して長い遅延を生じさせるが、この遅延は本発明によって短縮することができる。同じ問題はＯＯＭデコーディングの起動に関しても生じるが、これも開示された方法により改善することができる。
【００１０】
本発明の１つの要点は、ストリーム速度の比較的低いバッファを非対称的に拡大し、その一方でストリーム速度の最も高いバッファはできるだけ小さく保つことである。典型的な適用例は高精細（ＨＤ）ビデオ、オーディオ、及びサブタイトルのＯＯＭデコーディングである。ビデオ、オーディオ、及びサブタイトルのための３つのストリームを読み出す際、ストリーム速度の比較的低いオーディオとサブタイトルのバッファは、オーディオバッファとサブタイトルバッファの再充填が必要になる前にビデオバッファを複数回充填することができるように拡大される。オーディオとサブタイトルのためのバッファサイズを拡大することにより、ピックアップのジャンプの間の時間差が拡大され、したがってピックアップのジャンプ頻度が低くなる。その間にビデオバッファを複数回充填してもピックアップのジャンプ頻度は増大しない。というのも、それはアクチュエータの動きを必要とするだけで、ピックアップのジャンプは必要としないからである。したがって、その結果得られるピックアップのジャンプ頻度は低くなる。
【００１１】
本発明のもう１つの要点は、シームレスなビデオアングル切替えのために切替え遅延時間を最小化することである。これはビデオバッファにアングル切替えラベルを導入することで達成される。アングル切替えラベルは切替えの際に古くなったビデオバッファの部分を求めるために使用され、またバッファアンダーフローの危険性なしに取り除く又は上書きすることができる。古くなった内容がビデオバッファから取り除かれていれば、代わりに要求された新しい内容でバッファを充填することができる。古くなったデータの上書きは両方のステップを同時に行う。ビデオバッファの古くなった内容のこの制御された置換はビデオアングル切替え時間を短縮する。なぜならば、デコーダが古くなった内容を処理しなくてもよいからである。
【００１２】
特に、通常は光ディスクである記憶媒体からデータストリームを読み出すピックアップを制御するための方法が開示される。ここで、データストリームはオーディオ、ビデオ、又はサブタイトルのようなそれぞれ異なるデータタイプに属しており、したがってそれぞれ異なる一定の又は可変のデータ速度を有している。さらに、データストリームは前記記憶媒体上の１つより多くのファイルに分散しており、同時再生に使用されるので読出し後に別個にバッファ記憶されなければならない。ただ１つのピックアップしか存在していないため、前記データストリームのいずれに関してもバッファ記憶されるデータの量は、少なくとも、他のデータタイプの他のデータストリームにアクセスしてそれらを読み出すために必要とされる時間のあいだ後続の処理、例えばデコーダ、にバッファ記憶されたデータが供給される程度の量となる。この方法は、前記データストリームに関連したバッファ記憶したデータの残量が閾値を下回ると、前記データストリームからさらにデータを読み出すようにピックアップに要求することと、第１データタイプの第１データストリームをバッファ記憶することと、第２データタイプ、例えばオーディオ、の少なくとも１つの第２データストリームをバッファ記憶することから成っている。ここで、第１データストリーム、例えばビデオは、前記データストリームのうちで最も高いデータ速度を有しており、バッファ記憶されるデータの量は、前記第２データタイプに関する読出し要求間の時間が前記第１データタイプに関する読出し要求間の時間の倍数となるような量である。
【００１３】
有利には、本発明は上述の用途のために所与の量のバッファスペースの区分化を最適化するためにも使用することができる。
【００１４】
本発明の有利な実施形態は、従属請求項、以下の説明、及び図面に開示されている。
【００１５】
図面の簡単な説明
本発明の実施例を添付の図面を参照して説明する。
【００１６】
図１ａ）は、従来通りにサイジングされた、３つのＯＯＭストリームのジャンプ時間とロード時間との間をブリッジするビットストリームバッファを示している。
図１ｂ）は、本発明にしたがって付加的な拡張バッファスペースを有する、３つのＯＯＭストリームのジャンプ時間とロード時間との間をブリッジするビットストリームバッファを示している。
図２は、結果として得られるピックアップのジャンプ頻度の定性的な例を示しており、この例は均等に共用された拡張バッファと非対称的に共用された拡張バッファを比較したものである。
図３は、ビデオアングル切替えの際の従来のビデオバッファモデルを示している。
図４ａ）は、ビデオアングル切替え前の本発明によるビデオバッファモデルを示している。
図４ｂ）は、ビデオアングル切替え後の本発明によるビデオバッファモデルを示している。
【００１７】
発明の詳細な説明
以下では、課題の詳細な分析も含めて本発明の詳細な説明を行う。
【００１８】
ＯＯＭデコーディングは主に以下の互いに独立したパラメータにより影響される：
ピックアップ最大チャネルビットレートＲ、
ピックアップアクセス時間Ｔａｃｃ、
ピックアップジャンプ頻度ｆｊｕｍｐ、
結果として生じる総バッファサイズＢΣ、
独立したストリームの数Ｎ、
個々のストリームのビットレートｒｉ。
【００１９】
ＯＯＭデコーディングの一般的な手法は、復号されるＮ個のストリームすべてにサーブするために必要なすべてのジャンプ時間とロード時間をバッファ記憶するものである。図１ａ）は３つのストリームに関する例を示している。例えばビデオ用のベースバッファｂ１はブリッジバッファΔｂ１により拡張されている。ブリッジバッファΔｂ１は、ビデオバッファが読み出されている間に以下の動作が実行されうるように、しかもビデオバッファが空にならないようにサイジングされている。上記の動作とは、オーディオストリームへのジャンプＪ、オーディオバッファのロードＳ２、サブタイトルストリームへのジャンプＪ、サブタイトルバッファのロードＳ３、及びビデオストリームへの再ジャンプＪである。Ｓ１は完全に充填されたビデオバッファｂ１，Δｂ１自体をロードするのに必要な時間である。オーディオ及びサブタイトルのベースバッファも同様にΔｂ２とΔｂ３により拡張されている。
【００２０】
バッファサイズは以下のように計算することができる：
Ｂｉ＝ｂｉ＋Δｂｉ            （ｅｑ．１．０）１ストリーム当たりのバッファサイズ
Ｂ＝Σｂｉ                    （ｅｑ．１．１）総ベースバッファサイズ
ΔＢ＝ΣΔｂｉ                （ｅｑ．１．２）総拡張バッファサイズ
ＢΣ＝Ｂ＋ΔＢ＝Σｂｉ＋ΣΔｂｉ    （ｅｑ．１．３）総バッファサイズ
単一のストリームバッファのバッファ充填時間は次式により決定される：
【００２１】
【数１】
2006522423.tif 000003
３つのビットストリームのすべてのジャンプ時間と充填時間を累計すれば、一次方程式系（ＬＥＳ）を構成することができ、結果として得られるブリッジバッファΔｂｉを求めることができる。Ｎ個のストリームの場合に得られるＬＥＳは行列形式で次のように書くことができる：
【００２２】
【数２】
2006522423.tif 000004
Ｎ個のＯＯＭストリームを供給するために、結果として生じるジャンプ頻度を下式のように推定することができる：
【００２３】
【数３】
2006522423.tif 000005
ｒｉは可変ビットレート（ＶＢＲ）であるので、ｅｑ．４は平均値の推定である。さらに、別のバッファはつねに完全に空になる訳ではないので、すなわち、有効なＢｉは比較的小さいので、有効ジャンプ頻度は比較的高くなりうる。
【００２４】
ｅｑ．３とｅｑ．４は簡単なラウンドロビンスケジューラを記述したものである、すなわち、バッファが完全に充填された後、スケジューラは次のバッファに移る。これはすべてのストリームバッファにサーブするまで続き、スケジューラはすべてのストリームを通る新たなループを開始する。データ読出し速度が高い場合にバッファがアンダーフローとなる最悪のケースを避けるために、ラウンドロビンスケジューリングを個々のバッファの充填度とは無関係に行ってもよい。このことはピックアップのジャンプ頻度が実際に必要であるよりも高く一定であることを意味する。
【００２５】
本発明によれば、ピックアップジャンプ頻度は、ブリッジストリームバッファをさらに拡大し、ラウンドロビンスケジューラモデルとは別のスケジューラモデルを使用することで低下させることができる。この他のスケジューラモデルは、本発明によれば、以下のように記述されるようなフリーランニングスケジューラであってよい：
すべてのＯＯＭストリームはそれ固有のバッファを有している、
すべてのＯＯＭバッファは、閾値に達すると、例えば「ほぼ空」になると、要求に応じて充填される、
並行する要求を処理するために待ち行列メカニズムが使用される、すなわち、ＯＯＭバッファ充填の各要求は一度に待ち行列に入れられる。
【００２６】
本発明によるフリーランニングスケジューラの場合には、結果として生じるピックアップジャンプ頻度は個々のピックアップジャンプ頻度を累計することにより求められ、次式により計算される：
【００２７】
【数４】
2006522423.tif 000006
【００２８】
図１ｂ）には、さらに拡張されたストリームバッファのスキームが示されている。バッファｂ１，Δｂ１は拡張バッファｂｘ１により拡張されている。拡張バッファが読み出される間、ピックアップは使用されない。これが個々のストリームのピックアップジャンプ頻度の低下を生じさせ、したがってｅｑ．５により結果のピックアップジャンプ頻度に影響を与える。拡張バッファの使用はｅｑ．１．０を変える。ｅｑ．１．０は今や
Ｂｉ＝ｂｉ＋Δｂｉ＋ｂｘｉ              （ｅｑ．６）
となる。しかし、バッファ拡張ｂｘｉは２つの欠点を有している。第１の欠点は、より多くのメモリを必要とすることであり、第２の欠点は、ｂｘ１が要求する付加的な充填時間のゆえに、他のストリームバッファのために必要なブリッジバッファΔｂ２，Δｂ３に影響を及ぼしてしまうことである。他のブリッジバッファΔｂ２，Δｂ３を付加的な拡張バッファｂｘ２，ｂｘ３で拡張することにより、いずれのストリームバッファ充填要求に対してもフリーランニングスケジューラの適時の応答が保証される。本発明によれば、ブリッジバッファのサイズに関する最良の妥協は以下に概要が述べられている。
【００２９】
第一に、個々のストリームのピックアップジャンプ頻度ｆｉが求められる。フリーランニングスケジューラがストリームバッファΔｂｉ＋ｂｉ＋ｂｘｉを完全に充填した後、バッファは読み出され続け、空になる。閾値Ｔ、例えばΔｂｉ＋ｂｉに達すると、バッファはスケジューラに再充填要求を送ることができ、スケジューラは要求を待ち行列に入れる。ストリームバッファは、スケジューラが要求に応答するまでさらに空にされる。この例では、スケジューラが活動する前に一般に残りのバッファの半分（Δｂｉ＋ｂｉ）／２が空になると仮定している。要求が満たされた時点での残りのバッファ充填は、図１ｂ）のグレーの領域Ｆによって示されている。以下の計算は個々のストリームのピックアップジャンプ頻度に対して成立する：
【００３０】
【数５】
2006522423.tif 000007
Ｔｅｍｐｔｙ，ｉは、ストリームｉのためのバッファが充填されずに読み出されている時間である。ｅｑ．５及びｅｑ．７により示されているように拡張バッファｂｘｉを拡大することにより、結果として生じるピックアップジャンプ頻度を低下させることができる。
【００３１】
本発明によれば、拡張バッファｂｘｉを非対称的に拡大させる、つまり、最も高いピックアップジャンプ頻度ｆｉ，ｒ＝ｍａｘが結果として生じる個々のピックアップジャンプ頻度ｆｉ，ｒ≠ｍａｘの倍数であるようにそれぞれの拡張バッファｂｘｉを個別に選択すると特に有利である。これは以下の式により表現される：
ｆｉ，ｒ＝ｍａｘ＝λ・ｆ１＝λ・ｆ２＝…＝λ・ｆｎ，ｎ≠ｉ…＝λ・ｆＮ      （ｅｑ．８．１）
ｆＶｉｄｅｏ＝λ・ｆＡｕｄｉｏ＝λ・ｆＳｕｂｔｉｔｌｅ                            （ｅｑ．８．２）
ｅｑ．８．１において、ｆ１はｂｘ１の関数であり、以下同様、λは非対称係数である。ビットレートの最も高いストリーム、一般にはビデオストリーム、が最も高いジャンプ頻度ｆｉ，ｒ＝ｍａｘを有するようにｅｑ．８．１の関係を選択すれば、以前のスケジューリングシステムと同じ総量の拡張バッファＢΣを使用する限り、結果として生じるピックアップジャンプ頻度の低下がもたらされる。このことが追加バッファの使用を最適化し、したがって追加バッファの大部分のバイトを節約する。低ビットレートのストリームのためのストリームバッファは非対称係数λに合うように個別に拡大される。
【００３２】
ｅｑ．８．２は、例えばＨＤビデオ、オーディオ、及びサブタイトルを含むマルチメディアコンテンツのＯＯＭデコーディングに対するｂｌｕ−ｒａｙディスクの典型的な適用の一例を示している。ビデオ、オーディオ、及びサブタイトルのための３つのストリームが本発明に従って拡大されれば、オーディオ及びサブタイトルのバッファを再充填しなければならなくなる前に、ビデオバッファをλ回充填することができる。オーディオ及びサブタイトルストリームのためのバッファサイズのこの拡大により、ピックアップのジャンプの間の時間をより長くすることができ、したがって個々のストリームのピックアップジャンプ頻度は低くなる。その間にビデオバッファをλ回充填してもピックアップジャンプ頻度は増大しない。というのも、それはアクチュエータの動きを必要とするだけで、ピックアップのジャンプは必要としないからである。したがって、結果として、ピックアップジャンプ頻度は低下する。
【００３３】
改善された結果のジャンプ頻度は次のように計算することができる：
【００３４】
【数６】
2006522423.tif 000008
典型的な適用例では、ｆｒ＝ｍａｘはビデオストリームバッファに対応する。ｅｑ．３とｅｑ．８．２を組み合わせることにより、さらにオーディオとサブタイトルの拡張バッファｂｘ２，ｂｘ３の値を含んだ新たなＬＥＳを構成することができる。このＬＥＳは下記の通りである：
【００３５】
【数７】
2006522423.tif 000009
行列Ｍ（λ）と撹乱項ｖ（λ）は両方とも非対称性λの関数である。しかし、λは任意に選ぶことができる。λは他のバッファを充填するために必要とされる時間を変更するため、以下の条件により制限される：
【００３６】
【数８】
2006522423.tif 000010
これは、再充填なしにバッファによりブリッジすることのできる時間Ｔｅｍｐｔｙ，ｉが、他のストリームにアクセスしてそれらを読出し、それぞれのバッファに記憶するのに要する時間に等しいか又はそれよりも長くなければならないことを意味する。ＬＥＳ  ｅｑ．１０を用いて、またｅｑ．１１の条件を考慮して、ブリッジバッファΔｂｉと拡張バッファｂｘｉを求めることができる。
【００３７】
ｂｌｕ−ｒａｙディスクからの映画などのような典型的な用途において非対称性λにより得られる利得が図２に示されている。図２は、均等に共用された拡張バッファを用いたスケジューリングシステムで得られるピックアップジャンプ頻度ｆｓｋｉｐ，ｉを、非対称な拡張バッファを用いた本発明によるシステムで得られるピックアップジャンプ頻度ｆ＊ｓｋｉｐ，ｉと比較して示している。なお、両方のピックアップジャンプ頻度とも変数λの関数である。図示されたλの妥当な値、すなわち、２以上であるλの値に対しては、本発明によるスケジューラのピックアップジャンプ頻度は従来のスケジューラのピックアップジャンプ頻度よりも低い。この図はパラメータの典型的な値に、すなわち、Ｔａｃｃ＝０．８ｓ、Ｒ＝５４Ｍｂｐｓ、ｒＶｉｄｅｏ＝４０Ｍｂｐｓ、ｒＡｕｄｉｏ＝６４０ｋｂｐｓ、ｒＳｕｂｔｉｔｌｅ＝２ｋｂｐｓに基づいている。
【００３８】
本発明のもう１つの要点はシームレスなビデオアングルの切替えのために切替え遅延時間を最小化することである。ＯＯＭデコーディングにとっては、シームレスなビデオアングルの切替えはビデオストリームファイルの変更になぞらえることができる。これはユーザに対してシームレスに行われなければならない。すなわち、ピクチャのアーチファクト、ブランキング、又はビデオの休止なしに行われなければならない。シームレスなビデオアングルの切替えはストリーム内の特定のバイト位置においてのみ可能である。これらの位置は、例えばＭＰＥＧの場合であればグループオブピクチャ（ＧＯＰ）の境界などのストリームに関するナビゲーション情報によって指示される。
【００３９】
図３には、ピックアップビットレートＲで充填され、同時にデコーディングビットレートｒｉで空になる従来のビデオストリームバッファが示されている。バッファが空になるのを防ぐため、一般に、充填速度Ｒはデコーディングビットレートｒｉに等しいかそれよりも大きくなければならない。ビデオを再生する場合、第１の視角Ａ１に関係したストリームがバッファにロードされ、再生される。ある一定の時間の再生の後、ユーザがビデオアングルの変更を要求することがありうる。バッファはこの時点では残りの充填レベルＬ１にある。スケジューラがこの要求を受信し、ビデオバッファが再充填されることになった場合、ピックアップは第２の視角Ａ２に関係した他のビデオストリームにすぐにはジャンプしない。その代わりに、ピックアップはビットストリーム内にシームレスな連結が検出されるまで第１の視角Ａ１のバイトをさらに読み出し続ける。この時点では、バッファは第１の視角Ａ１に関係したビデオストリームを含んだ新しい充填レベルＬ２にある。シームレスな連結に達した後、ピックアップは第２の視角Ａ２に関係したビデオストリームへジャンプすることによりビデオ入力ストリームを切り替えることができる。そして、このストリームはレベルＬ２の頂点でビデオバッファにロードされる。
【００４０】
その間にデコーダは読出し位置Ｌ０でビデオビットバッファからデータを読み出し、それによりバッファの充填を低下させる。すなわち、レベルＬ１及びＬ２は連続的に下がっていく。ビデオアングルを切り替える前の有効遅延時間は、このシナリオでは、ビデオアングル変更要求がスケジューラに届いたときのバッファ充填度Ｌ１、シームレスな連結が達成されるまで新たにロードされる古いビデオアングルＡ１に関係したシーケンスの長さ、及びビデオデコーディングビットレートｒｉにより決定される。なお、上記のシーケンスはバッファをＬ２まで充填する。ユーザにとっての有効遅延時間は、下記の式により表されるように、バッファ充填度Ｌ２−Ｌ０とビデオビットレートの大きさにより決定される：
【００４１】
【数９】
2006522423.tif 000011
小さな遅延を達成するには、ビデオビットバッファを小さくしておくことが有効である。しかし、これは上で説明したようにピックアップジャンプ頻度を上げてしまう。また、要求の時点のバッファ充填度Ｌ１は求められていないため、遅延時間が目立つ程度に変化することもありうる。ビデオアングルの切替えの改善、及び、有利にはすべてのチャネルの切替えの改善は本発明により達成することができる。
【００４２】
バッファサイズＢＬ２−Ｌ０の最小化は有効遅延時間Ｔｄｅｌａｙを短縮する。本発明によれば、これはビデオバッファ内にアングル切替えラベルを導入することにより為される。アングル切替えラベルはビットストリーム内にある可能なシームレス連結点をマークする。本発明によるスケジューラはビデオビットバッファを充填すると、関連するナビゲーション情報により与えられる可能なシームレス連結エントリポイントを評価し、対応するビットバッファ位置をラベルで印付ける。これは例えばバッファの内容にラベルを付すなどの様々な方法で実施することができる。ビデオビットストリームがデコーディングのために読み出されている間、ラベルはつねに同じシームレス連結に対応付けられ、論理的に下がっていく。しかし、実際には、実質上バッファ内のいずれのバイトも動かさないリングバッファやＦＩＦＯが使用されることもあり、ラベルの物理的な位置あるいはアドレスは同じままである。したがって、ラベルの代わりにシームレス連結位置のアドレスを例えば別個のバッファに格納し、ラベルを表すアドレスをデータ読出しアドレスと比較することによりシームレス連結エントリポイントの位置を特定することも可能である。
【００４３】
有利には、アングル切替えラベルは、アングル変更が要求されたときには古くなっており且つバッファアンダーフローの危険性なしに取り除くことのできるビデオバッファの部分を容易に求めるために使用することができる。本発明によれば、以下に説明するストリーム切替えアルゴリズムを使用することができる。
【００４４】
図４ａ）には、ピックアップビットレートＲで充填され、デコーディングビットレートｒｉで読み出されるビデオストリームバッファの例が示されている。ユーザが現在のアングルＡ１から別のアングルＡ２へのビデオアングル変更を要求すると、スケジューラは現在記憶しているアングル切替えラベルＳＬを評価する。要求が処理される時点では、バッファは現在の充填レベルＬ２まで充填されており、様々なアングル切替えラベルＳＬを含んでいる可能性がある。ピックアップを新たなビデオビットストリームを読み出すことのできる位置へ移動させるには、最悪のケースの最小時間ｔｍｉｎを要する。この時間ｔｍｉｎの間、ビデオバッファは絶えず読み出されるが、空になってはならない。なぜならば、アングル切替えはシームレスでなければならないからである。時間ｔｍｉｎの間に読み出されるデータの量に対して必要なバッファスペースは、一般に次の関係にしたがって計算される：
ｂｕｆｆｅｒ＝ｒｉ・ｔｉｍｅ          （ｅｑ．１３）
ｒｉはＶＢＲのため通常は可変であるので、最悪のケースに対処するために、できるだけ高いレートを使用することができる。本発明によれば、ｅｑ．１３により計算されたバッファサイズは、できるだけ早期の切替え位置Ｌ１を計算するために、現在のバッファ読出し位置Ｌ０に加算される。さらに、この位置Ｌ１の上に見られる第１のアングル切替えラベルＬ２＊は可能な限り早期のアングル切替え位置である。この特定のアングル切替えラベルＬ２＊はここでは「ボンディングラベル」と呼ばれる。スケジューラは次のビデオバッファ充填プロセスを開始する際、ボンディングラベルＬ２＊から始めて、要求されたアングルＡ２の新しいビデオ内容をロードする。したがって、アングルＡ１に関係した古いバッファ内容の一部、すなわち、ボンディングラベルＬ２＊から現在のバッファ充填レベルＬ２までの部分は削除され、アングルＡ２に関係した新しい内容で置き換えられる。この状況は図４ｂ）に示されている。ユーザにとっての有効遅延時間は古いアングルＡ１に関係したデータの残量とビデオビットレートにより決定され、次のように計算される：
【００４５】
【数１０】
2006522423.tif 000012
ｅｑ．１４のＢＬ２＊−Ｌ０はｅｑ．１２のＢＬ２−Ｌ０よりも小さく、ｒｉは両方の式において同じなので、遅延時間Ｔ＊ｄｅｌａｙは小さくなる。
【００４６】
どの切替えラベルがボンディングラベルとして使えるかは、可能な最小限の切替え時間ｔｍｉｎに依存する。これは新しいビデオストリームの方へ動き始めたピックアップとバッファ記憶される新しいビデオデータとの間の時間である。それは前述したピックアップアクセス時間Ｔａｃｃと、Ｔａｃｃに比べると非常に小さな中間処理時間とから成っている。したがって、ｅｑ．１４に示されたビデオアングルを実際に切り替える前の遅延時間は、可能な最小限の切替え時間ｔｍｉｎを短縮することによりさらに短縮することができる。本発明によれば、これは以下で説明するフリーランニングスケジューラモデルを改良することにより達成することができる。本発明によるスケジューラはアングル切替え要求を受信すると、どのストリームバッファ充填要求が待ち行列に登録されているかを分析することができる。待機している充填要求に応じて、スケジューラは最小時間ｔｍｉｎを求め、最適なボンディングラベルを選択することができる。
【００４７】
バッファが切替えラベルを含んでいない場合には、ピックアップは切替えラベルが検出されるまで古いデータストリームを読み出し続け、その後、新しいデータストリームに移る。
【００４８】
有利には、上述のシームレス切替えのためのメカニズムはビデオアングルの切替えに限定されるものではなく、例えばあるビデオ場面が別のビデオ場面によって置き換えられる場合であれば、どんな種類のビデオデータ切替えにも又はユーザ操作によるビデオデータの再生にも使用することができる。さらに、上記メカニズムはビデオデータストリームに対してだけでなく、他のデータストリームに対しても使用することができる。特に、例えばビデオアングル切替えの際にオーディオ再生を採り入れるために、この同じメカニズムをオーディオデータストリームに対して使用することもできる。さらに、特定のデータストリームだけを指示し、対応する指標をもった様々なタイプの切替えラベルが存在することも可能である。この場合、本発明による方法を類比的に適用することができる。
【００４９】
本発明の別の実施形態では、要求の処理は、アングル切替え要求が生じたときにこれらの要求がすでに待ち行列に入っていても、改良することができる。スケジューラは待ち行列に入っているすべての要求を実行することができるが、要求の実行を尚早に、例えばストリームバッファが完全に充填される前にストップすることもできる。これにより、より多くの時間が節約され、ビデオアングル切替え遅延時間が減少する。しかし、中断されたビデオバッファ充填プロセスは下式に従わなければならない：
【００５０】
【数１１】
2006522423.tif 000013
ｅｑ．１５は、ストリームバッファ充填要求が尚早に中断される前に、少なくともベースバッファｂｉとブリッジバッファΔｂｉが充填されていなければならないことを意味している。
【００５１】
本発明によるスケジューラの別の利点は、Ｎ個のストリームの完全なＯＯＭデコーディングを開始する特別の戦略である。起動時の通常の遅延はＮ回のピックアップジャンプとＮ個のストリームバッファ充填時間の累積から生じる。ｅｑ．２とｅｑ．６を用いると、起動遅延時間は
【００５２】
【数１２】
2006522423.tif 000014
である。デコーディングがまだ動作していないためｅｑ．２では分母の方が大きく、したがってバッファはより速く充填される。
【００５３】
本発明による起動手続きの最適化は互いに独立した２つの改善から成っている。以下ではこの２つの改善を説明する。
【００５４】
第１の改善は起動の間に充填すべきバッファの量に関する。フリーランニングスケジューラは起動コマンドを受信したとき、ＯＯＭストリームバッファを完全にはロードしていない。上で説明したアングル切替えアルゴリズムと同様に、フリーランニングスケジューラはＯＯＭストリームバッファの一部しか充填せず、ビットレートの最も高いビットストリームは最後にサーブされる。上の適用例を例にとると、起動時のスケジューラはオーディオ又はサブタイトルのためのＯＯＭストリームバッファを最初に充填し、それからＯＯＭビデオストリームバッファを充填する。さらに、スケジューラは最後のＯＯＭストリームを除いたすべてのストリームについてベースバッファｂｉとブリッジバッファΔｂｉのみをロードするだけでよい。また、ＯＯＭストリームバッファ再充填要求は最後のＯＯＭストリームを除いたすべてのＯＯＭストリームに対して設定される。最後のストリームバッファは完全にロードされるが、すべてのストリームのデコーディングは最後のＯＯＭストリームバッファのベースバッファ部分ｂｉだけが充填されたときにすでに開始してよい。したがって、起動遅延は
【００５５】
【数１３】
2006522423.tif 000015
である。この起動プロセスの後、フリーランニングスケジューラは前述のように正常に動作し、待ち行列に入っているすべてのバッファ充填要求はブリッジバッファΔｂｉによってブリッジされうる。
【００５６】
本発明による起動手続きの第２の改善は、ＯＯＭストリームバッファのシーケンス、すなわち、最後のＯＯＭストリームバッファを除いたすべてのＯＯＭストリームバッファがロードされる順序に関係している。ｅｑ．１７の主要部は、物理的パラメータであるピックアップアクセス時間Ｔａｃｃ、すなわち、最悪のケースにおいてフルストロークのジャンプに必要な時間であり、したがって短くすることができない。本発明によれば、ｅｑ．１７の第１の積は小さくすることがきる。なぜならば、第１の加数“Ｎ・Ｔａｃｃ”は最悪のケースの値であるからである。これは以下のようにして最小化することができる。
【００５７】
ディスクが最初に読み出されるとき、読出し装置はどのファイルが含まれているか、ならびにそれらファイルのディスク上での物理的位置を求める。したがって、スケジューラはこの情報を有し、ディスク上のＯＯＭストリームファイルの物理的位置に応じたＯＯＭストリームバッファ充填順序を選択することができる。スケジューラは、どちらが現在のピックアップ位置により近いかに応じて、最も外側又は最も内側の物理的ディスク位置にあるＯＯＭストリームバッファを以てスタートすることができる。その後、スケジューラは物理的に最も近いＯＯＭストリームをそれぞれのＯＯＭストリームバッファにロードする。これは最もビットレートの高いストリームである最後のストリームだけが残るまで繰り返される。最もビットレートの高いＯＯＭストリームはディスク上での物理的位置にかかわらず最後にロードされる。
【００５８】
有利には、この起動手続きを使用する際、ピックアップは２回より多くはディスク全体を横断しない。このことは２回のフルストロークのジャンプに相当する。その結果生じる起動遅延は
【００５９】
【数１４】
2006522423.tif 000016
である。ｅｑ．１８は、Ｎ＞２についてはｅｑ．１７の主要な加数“Ｎ・Ｔａｃｃ”が減少し、処理されるストリームの数には依存しなくなっていること、したがって起動時間が短縮されることを示している。
【００６０】
本発明はまた、すべてのストリームがバッファリングを必要とするのではないシステムにも適用可能である。例えば、メディア上に、繰り返し読み出されない又は周期的に読み出されないデータ、例えば表示の初めに１回だけ読み出されるデータを含み、ピックアップデータ速度で処理可能な、したがってバッファリングを必要としない別のデータストリームが存在していてもよい。
【００６１】
本発明による方法は、例えば、光学式又は非光学式のピックアップを備えたすべてのタイプのメディア再生装置、特にＢｌｕ−ｒａｙディスクプレーヤにおいて使用することができる。
【００６２】
有利には、本発明による方法は上述の用途のために所与の量のバッファスペースの区分化を最適化するためにも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１ａ】従来通りにサイジングされた、３つのＯＯＭストリームのジャンプ時間とロード時間との間をブリッジするビットストリームバッファを示す。
【図１ｂ】本発明にしたがって付加的な拡張バッファスペースを有する、３つのＯＯＭストリームのジャンプ時間とロード時間との間をブリッジするビットストリームバッファを示す。
【図２】結果として得られるピックアップのジャンプ頻度の定性的な例を示しており、この例は均等に共用される拡張バッファと非対称的に共用される拡張バッファを比較したものである。
【図３】ビデオアングル切替えの際の従来のビデオバッファモデルを示す。
【図４ａ】ビデオアングル切替え前の本発明によるビデオバッファモデルを示す。
【図４ｂ】ビデオアングル切替え後の本発明によるビデオバッファモデルを示す。
【図１】
2006522423.tif 000017
【図２】
2006522423.tif 000018
【図３】
2006522423.tif 000019
【図４】
2006522423.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成17年10月11日(2005.10.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記憶媒体からデータストリームを読み出すピックアップを制御する方法において、前記記憶媒体上の１つより多くのファイルに分散したデータストリームを読出しの後直ちにバッファに別個に中間記憶し、バッファに中間記憶した後、バッファからデータストリームを連続的に読み出して同時再生に使用し、ただし、前記バッファはそれぞれ異なる出力データ速度とバッファサイズを有しており、出力データ速度の最も高いバッファが第１データストリーム（Ｓ１）に関係しており、
当該方法は、
それぞれのバッファについて、バッファ記憶したデータの残量が閾値を下回っていることを個別に検出すること、
前記検出に応じて、バッファを充填するために相応するデータストリームからデータを読み出すようピックアップに対する要求を生成及びスケジューリングすることと、なお、前記要求は読み出すべきそれぞれのデータストリームを指示しており、前記バッファの各々はそれぞれの出力データ速度、サイズ、及び前記閾値から得られる時間間隔当たりの平均要求数（ｆ）を個別に生成するものとし、
ピックアップが前記要求に応答したら、指示されたデータストリームからデータを読み出し、読み出したデータを相応するバッファにバッファ記憶することから成っており、
前記第１データストリーム（Ｓ１）に関係するバッファの時間間隔当たりの平均要求数が第１の数であり、前記データストリームのうちの他のデータストリーム（Ｓ２，Ｓ３）に関係する前記バッファのうちの他のバッファの時間間隔当たりの平均要求数は前記第１の数の整数（λ）倍であり、該整数（λ）は少なくとも２である、ことを特徴とする記憶媒体からデータストリームを読み出すピックアップを制御する方法。
【請求項２】
少なくとも３つのデータストリーム（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）を読み出す、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記整数（λ）は前記の他のデータストリーム（Ｓ２，Ｓ３）すべてに対して同一である、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記データストリームは少なくともビデオストリームとオーディオストリームとサブタイトルストリームから構成されており、ｆＶｉｄｅｏ＝λｆＡｕｄｉｏ＝λｆＳｕｂｔｉｔｌｅである、請求項３記載の方法。
【請求項５】
初期化の際、記憶媒体からまず前記他のデータストリーム（Ｓ２，Ｓ３）を読み出し、つぎに前記第１データストリーム（Ｓ１）を読み出す、請求項１から４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
初期化の際、第１データストリーム（Ｓ１）用のバッファは完全に充填されるようにし、他のデータストリーム（Ｓ２，Ｓ３）用のバッファは部分的にしか充填されないようにする、請求項１から５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
初期化の際、前記第１データストリーム（Ｓ１）以外のデータストリーム（Ｓ２，Ｓ３）を記憶媒体から読み出す順序が前記他のデータストリーム（Ｓ２，Ｓ３）が記憶媒体上で有している順序と同じ又は逆となるようにする、請求項１から６のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
バッファ記憶しない後続のデータストリームも前記記憶媒体から読み出す、請求項１から７のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
記憶媒体からデータストリーム（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）を読み出すための装置において、前記データストリームは記憶媒体上の１つより多くのファイルに分散しており、読出しの後直ちにバッファに別個に中間記憶され、バッファに中間記憶された後、バッファから連続的に読み出されて同時再生に使用され、ただし、前記バッファはそれぞれ異なる出力データ速度とバッファサイズを有しており、出力データ速度の最も高いバッファが第１データストリーム（Ｓ１）に関係しており、
当該装置は、
前記記憶媒体からデータストリームを読み出すピックアップと、
それぞれのバッファについて、バッファ記憶したデータの残量が閾値を下回っていることを個別に検出する手段と、
バッファを充填するために相応するデータストリームからデータを読み出すようピックアップに要求する手段と、
ピックアップが前記要求に応答する前に前記要求をスケジューリングする手段とから成っており、
ただし、前記要求は読み出すべきそれぞれのデータストリームを指示しており、それぞれの出力データ速度、サイズ、及び前記閾値から得られる時間間隔当たりの平均要求数（ｆ）は前記バッファの各々にとって個別のものであり、前記第１データストリーム（Ｓ１）に関係するバッファの時間間隔当たりの平均要求数が第１の数であり、前記データストリームのうちの他のデータストリーム（Ｓ２，Ｓ３）に関係する前記バッファのうちの他のバッファの時間間隔当たりの平均要求数は前記第１の数の整数（λ）倍であり、該整数（λ）は少なくとも２である、ことを特徴とする記憶媒体からデータストリームを読み出す装置。
【請求項１０】
前記記憶媒体は光学記憶媒体であり、前記第１データストリーム（Ｓ１）はビデオデータストリームであり、前記他のデータストリーム（Ｓ２，Ｓ３）はオーディオデータとサブタイトルデータから成っている、請求項９記載の装置。
【国際調査報告】
2006522423.tif 000021
2006522423.tif 000022
2006522423.tif 000023