(57)【要約】本発明による光ピックアップ用スケジューラ最適化方法により、シームレスなビデオアングル切り換えに必要な切換時間が低減される。ピックアップは、例えばBlu-layディスクである光記憶媒体上の相異なるファイルから複数のデータストリームを読み出す。シームレスなビデオアングル切り換えには、別のファイルから新しいビデオデータストリームを読み出してバッファリングする必要があり、切り換えが遅れてなかなかみえるようにならない。シームレスなアングル切り換えのための入口点をマークするラベルがビデオストリーム（Ｒ）に付加され、ビデオデータと共にバッファ（Ｂ）に格納される。アングル切り換えが要求され、したがって新しいビデオデータストリーム（Ａ２）への切り換えが要求されると、スケジューラは、新しいデータストリーム（Ａ２）からのデータがバッファリングできる前の時間（ｔmin）を決定し、つぎのラベル（Ｌ２*）を検出し、ラベル（Ｌ２*）の先に新しいデータ（Ａ２）を格納する。これによって前のバッファコンテンツの無関係な部分を消去する。
2006523355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同じタイプの複数のデータストリームをバッファリングする方法において、
−  第１の読み出しデータストリームは、同じデータタイプの別のストリームからのデータにシームレスに切り換えるための入口点をマークするラベルを含んでおり、
−  前記のラベルを含む第１読み出しデータストリームをバッファにバッファリングし、
−  前記の第１データストリームとは別のファイルに含まれている同じデータタイプの第２データストリームへのシームレスな切り換えに対する要求を受け取り、
−  前記のバッファリングされた第１データストリーム内で最初のラベル（Ｌ２*）を選択することによって、前記の第２データストリームへのシームレスな切り換えに対する入口点を決定し、
−  前記の第２データストリームを読み出して、少なくとも論理的に同じバッファにバッファリングし、ここで当該バッファリングを前記の最初のラベル（Ｌ２*）から開始し、
ここで前記の最初のラベル（Ｌ２*）は、最小量（Ｌ１）の前記バッファリングデータの後、バッファリングされ、
当該最小量（Ｌ１）は、指定時間（ｔｍｉｎ）中にバッファから読み出し得るデータの最大量であり、
当該指定時間（ｔｍｉｎ）は、前記の要求の受け取りと、第２データストリームのバッファリングとの間の時間であることを特徴とする、
同じタイプのデータストリームをバッファリングする方法。
【請求項２】
前記のバッファリングされた入口点のバッファアドレスを含むポインタを別個にバッファリングして、前記の最初のラベル（Ｌ２*）を決定するために使用する、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
複数のデータストリームが別個のファイルに含まれており、１データストリームが、別のストリームからのデータへのシームレスな切り換えのための入口点をマークするラベルを含んでいる、同じデータタイプの複数のデータストリームをバッファリングする装置において、
該装置は、
−  記録媒体からデータストリームを読み出すまたはデータストリームを受け取る手段と、
−  第１のデータストリームと、これに含まれるラベルとをバッファリングするための第１のバッファと、
−  前記の第１データストリームと同じデータタイプの第２データストリームにシームレスに切り換えるための要求を受け取る手段と、
−  前記のバッファリングされた第１データストリーム内で、前記の第２データストリームへのシームレスな切り換えに対する入口点を決定する手段と、
−  前記の第２データストリームを第１バッファにバッファリングする手段とを有しており、
前記の入口点は、最初のラベル（Ｌ２*）を選択することによって決定され、
当該の最初のラベルは、最小量（Ｌ１）のバッファリングデータの後にバッファリングされ、
当該最小量（Ｌ１）は、指定時間（ｔｍｉｎ）中にバッファから読み出し得るデータの最大量であり、
当該指定時間（ｔｍｉｎ）は、前記の要求の受け取りと、第２データストリームのバッファリングとの間の時間であり、
ここで前記の第２データストリームの第１バッファへのバッファリングは前記の最初のラベル（Ｌ２*）から開始されることを特徴とする、
同じタイプの複数のデータストリームをバッファリングする装置。
【請求項４】
さらにポインタをバッファリングするための別個のバッファが含まれており、
該ポインタは、前記の第１バッファにて前記入口点がバッファリングされている位置をポイントし、前記の最初のラベル（Ｌ２*）を決定するために使用される、
請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記データタイプは、ビデオ、オーディオまたはサブタイトルデータである、
請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法または装置。
【請求項６】
前記のバッファリングされたデータは、初期の充填プロシージャの後、割り込みなしまたバッファ不足なしに読み出し可能であり、
当該の初期の充填プロシージャは、前記のビデオバッファを完全に充填する前にオーディオおよびサブタイトルバッファを部分的に充填することを含む、
請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法または装置。
【請求項７】
前記の第１および第２データストリームは同じ記録媒体から読み出される、
請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法または装置。
【請求項８】
前記の記録媒体は、取り外し可能光ディスクである、
請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法または装置。
【請求項９】
前記データストリームは、ＭＰＥＧビデオストリームであり、
入口点は、group-of-picture境界である、
請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法または装置。
【請求項１０】
前記の方法または装置は、ビデオアングル切り換えに使用される、
請求項１から９まずのいずれか１項の記載の方法または装置。
【請求項１１】
ラベルは、同じデータタイプの所定の複数の第２データストリームを参照し、
任意の手法が使用されて、読み出すまたは受け取る第２データストリームが決定される、
請求項１から１０までのいずれか１項に記載の方法または装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップに対するスケジューラを作動する方法に関する。ピックアップは、光記録媒体から複数のデータストリームを読み出し、またこれらのデータストリームは、オーディオ、ビデオ、サブタイトルまたは別のデータなどの相異なるデータタイプに属し、記録媒体上のいくつかのファイルに分配される。
【０００２】
背景
すでに記録済み光ディスクまたは記録形光ディスクは、ＯＯＭ（Out Of Multiplex）形式をサポートすることができる。このＯＯＭは、例えば、オーディオおよびサブタイトルなどの相異なるストリーミングコンポーネントを、ディスクの別の場所、すなわち別のファイルに格納する形式である。これは標準化されたさまざまな媒体、例えば、Blu-rayディスクまたはＤＶＤで可能である。またマルチアングルとして公知であるビデオテクニックも実現可能である。マルチアングルとは、１つのビデオフィルムが、所定のシーンに対し、択一的な種々異なるビューアングルを含むことができることであり、ここでこれらのビューアングルは時間軸上で並列に動作し、ユーザによって選択可能であり、ビデオにシームレスに組み込むことができる。
【０００３】
ＯＯＭソースを再生するためには、同期的な表示に対し、所定のデコーダによってストリームを復号化する前に、ピックアップにより、必要なすべてのストリームを別個の複数の場所から読み出さなければならない。すなわち、ピックアップは、ストリームからストリームへとジャンプして、知覚可能に表示を中断してしまうことなく、同時にすべてのデコーダの面倒を見なければならないのである。通例、ピックアップは、光センサを保持するアクチュエータを含んでいる。またピックアップが粗調整のために機械的な駆動部によって移動可能であるのに対して、上記のアクチュエータは、機械的な駆動部なしに、微調整のために別個に移動可能である。
【０００４】
光ドライブによってＯＯＭテクノロジを提供するための簡単な解決手段はバッファ法である。すなわち、付加的なストリームバッファが使用されて、要求された別のストリームにジャンプしてこれらを読み出すために必要な時間のギャップが埋められるのである。典型的な例では３つのストリーム、すなわちビデオ、オーディオおよびサブタイトルが含まれている。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しに、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へのロード、サブタイトルへのジャンプ、サブタイトルバッファへのロード、およびビデオストリームに戻るためのジャンプが行えるように設計される。別のバッファ、例えばオーディオおよびサブタイトルに対するバッファなども同様に設計される。
【０００５】
発明の要約
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発生する１つの問題は、ピックアップジャンプ頻度が大きくなり、ノイズおよび損失を生じてしまうことである。別の問題は、シームレスなビデオアングルの切り換え中に生じる遅延である。この遅延は、ビデオアングルの変更を要求してから他のビデオアングルを見るまでに必要な時間のことである。これは主にビデオバッファサイズによって、またはビデオバッファが空になって新しいコンテンツがこのビデオデコーダに到達するまでの時間の量によって決定される。同じことがＯＯＭ復号化の始動にも当てはまる。スタートボタンを押してから表示が実際にスタートするまでに経過する時間はかなり長い。それはすべてのバッファを、ゼロから充填しなければならないからである。
【０００６】
本発明によって解決すべき課題は、ストリームの切り換え、例えばアングル切り換えに必要な遅延時間を低減する方法を提供することである。
【０００７】
この課題は、請求項１に記載された方法によって解決される。すなわち、同じタイプの複数のデータストリームをバッファリングする方法において、第１の読み出しデータストリームは、同じデータタイプの別のストリームからのデータにシームレスに切り換えるための入口点をマークするラベルを含んでおり、上記のラベルを含む第１読み出しデータストリームをバッファにバッファリングし、上記の第１データストリームとは別のファイルに含まれている同じデータタイプの第２データストリームへのシームレスな切り換えに対する要求を受け取り、上記のバッファリングされた第１データストリーム内で最初のラベルを選択することによって、上記の第２データストリームへのシームレスな切り換えに対する入口点を決定し、上記の第２データストリームを読み出して、少なくとも論理的に同じバッファにバッファリングし、ここでこのバッファリングを上記の最初のラベルから開始し、ここで上記の最初のラベルは、最小量の前記バッファリングデータの後、バッファリングされ、この最小量は、指定時間中にバッファから読み出し得るデータの最大量であり、この指定時間は、前記の要求の受け取りと、第２データストリームのバッファリングとの間の時間であるようにすることによって解決されるのである。
【０００８】
blu-rayディスクの典型的なアプリケーションであるＨＤＴＶストリームに対して、バッファは極めて大きい。大きなバッファは、要求したアングル変更が見えるようになるのを待っているユーザにとって大きな遅延を生じさせるが、この遅延を本発明の方法によって低減することができる。同じ問題がＯＯＭ復号化の始動にも発生するが、これを請求項６に記載した方法によって改善することができる。すなわち、上記のバッファリングされたデータは、初期の充填プロシージャの後、割り込みなしまたバッファ不足なしに読み出し可能であり、この初期の充填プロシージャは、上記のビデオバッファを完全に充填する前にオーディオおよびサブタイトルバッファを部分的に充填するのである。
【０００９】
上記の方法を利用する装置は請求項３に記載されている。すなわち、複数のデータストリームが別個のファイルに含まれており、１データストリームが、別のストリームからのデータへのシームレスな切り換えのための入口点をマークするラベルを含んでいる、同じデータタイプの複数のデータストリームをバッファリングする装置において、この装置が、記録媒体からデータストリームを読み出すまたはデータストリームを受け取る手段と、第１のデータストリームと、これに含まれるラベルとをバッファリングするための第１のバッファと、上記の第１データストリームと同じデータタイプの第２データストリームにシームレスに切り換えるための要求を受け取る手段と、上記のバッファリングされた第１データストリーム内で、前記の第２データストリームへのシームレスな切り換えに対する入口点を決定する手段と、上記の第２データストリームを第１バッファにバッファリングする手段とを有しており、上記の入口点は、最初のラベルを選択することによって決定され、この最初のラベルは、最小量のバッファリングデータの後にバッファリングされ、この最小量は、指定時間中にバッファから読み出し得るデータの最大量であり、この指定時間は、上記の要求の受け取りと、第２データストリームのバッファリングとの間の時間であり、ここで上記の第２データストリームの第１バッファへのバッファリングは前記の最初のラベルから開始されるように構成するのである。
【００１０】
シームレスなビデオアングル切り換えに対する切換遅延時間の最小化は、ビデオバッファ内にアングル切換ラベルを導入することによって達成される。このアングル切換ラベルは、ビデオバッファのつぎのような部分を決定するために使用される。すなわち、アングル切り換えの場合は、すでに使われなくなっており、使用中のバッファを危険にさらすことなく除去または上書き可能であるビデオバッファの部分を決定するために使用されるのである。すでに使われなくなったコンテンツがビデオバッファから除去された場合、これに代わってこのバッファに、要求された新しいコンテンツを充填することができる。すでに使われなくなったデータの上書きは、上記の２つのステップを同時に行う。ビデオバッファのすでに使われなくなったコンテンツをこのように制御して置き換えることによって、ビデオアングル切換時間が低減される。それはデコーダが、すでに使われなくなったコンテンツを処理する必要がないからである。
【００１１】
有利にも本発明は、上記の応用に対して、所定量のバファリングスペースのパーティショニングを最適化するためにも使用可能である。
【００１２】
本発明の有利な実施形態は、従属請求項、以下の説明および図面に示されている。
【００１３】
本発明の有利な１実施形態では、上記のバッファリングされた入口点のバッファアドレスを含むポインタが別個にバッファリングされて、上記の最初のラベルを決定するために使用される。
【００１４】
本発明の有利な１実施形態では、さらにポインタをバッファリングするための別個のバッファが含まれており、このポインタは、上記の第１バッファにて上記入口点がバッファリングされている位置をポイントし、上記の最初のラベル）を決定するために使用される。
【００１５】
本発明の別の有利な１実施形態では、上記データタイプは、ビデオ、オーディオまたはサブタイトルデータである。
【００１６】
本発明の別の有利な１実施形態では、上記の第１および第２データストリームは同じ記録媒体から読み出される。
【００１７】
本発明の別の有利な１実施形態では、上記の記録媒体は、取り外し可能光ディスクである。
【００１８】
本発明の別の有利な１実施形態では、上記データストリームは、ＭＰＥＧビデオストリームであり、入口点は、group-of-picture境界である。
【００１９】
本発明の別の有利な１実施形態では、上記の方法または装置は、ビデオアングル切り換えに使用される。
【００２０】
本発明の別の有利な１実施形態では、ラベルは、同じデータタイプの所定の複数の第２データストリームを参照し、任意の手法が使用されて、読み出すまたは受け取る第２データストリームが決定される。
【００２１】
図面の簡単な説明
添付の図面に関連して本発明の実施例を説明する。ここで、
図１のａ）は、３つのＯＯＭストリームのジャンプおよびロード時間によるギャップを埋めるための従来通りに設計されたビットストリームバッファを示しており、
図１のｂ）は、３つのＯＯＭストリームのジャンプおよびロード時間によるギャップを埋めるための本発明による付加的な拡張バッファスペースを含むビットストリームバッファを示しており、
図２は、等分される拡張バッファｆｓｋｉｐと、非対称に分配される拡張バッファｆ*ｓｋｉｐとを比較する、結果的に得られるピックアップジャンプ頻度についての定性的な例を示しており、
図３は、ビデオアングル切り換え中の従来技術のビデオバッファモデルを示しており、
図４のａ）は、ビデオアングル切り換え前の本発明によるビデオバッファモデルを示しており、
図４のｂ）は、ビデオアングル切り換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。
【００２２】
発明の詳細な説明
以下では、問題の詳細な分析を含めた本発明の詳細な説明を示す。
【００２３】
ＯＯＭ復号化は主に、相互に依存する以下のパラメタ、すなわち、
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，
結果的に得られる全バッファサイズＢΣ，
別個のストリームの数Ｎ，および
個別のストリームビットレートｒｉ
の影響を受ける。
【００２４】
ＯＯＭ復号化に対する一般的なアプローチは、Ｎ個のすべてのストリームを復号化するのに要求されるすべてのジャンプおよびローディング時間をバッファリングすることである。図１のａ）は３つのストリームについて例を示している。例えばビデオ用であるベースバッファｂ１は、ブリッジバッファΔｂ１だけ拡張される。ここでこれはつぎのように設計される。すなわち、ビデオバッファが読み出されている間に以下の操作が実行でき、その際にビデオバッファが空になることはないように設計されているのである。これらの操作とは、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へのロード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へのロードＳ３およびビデオストリームへの戻りジャンプＪである。Ｓ１は、全部のビデオバッファｂ１，Δｂ１それ自体にロードするために必要な時間である。オーディオおよびサブタイトルのベースバッファは、同じようにΔｂ２およびΔｂ３だけ拡張される。
【００２５】
上記のバッファサイズはつぎのように計算される。すなわち、
Ｂｉ ＝ ｂｉ ＋ Δｂｉ           （式１．０）ストリーム毎のバッファサイズ
Ｂ ＝ Σｂｉ                  （式１．１）全ベースバッファサイズ
ΔＢ ＝ ΣΔｂｉ              （式１．２）全拡張バッファサイズ
ＢΣ ＝ Ｂ ＋ ΔＢ ＝ Σｂｉ ＋ ΣΔｂｉ
（式１．３）全バッファサイズ
である。
【００２６】
１つのストリームバッファに対するバッファ充填時間は、式
Ｔｆｉｌｌ；ｉ ＝ Ｂｉ／（Ｒ−ｒｉ)                                      （式２）
で決まる。
【００２７】
３つのビットストリームに対してすべてのジャンプおよび充填時間を累算すると、連立１次方程式（ＬＥＳ linear equation system）が立てられ、結果としてのブリッジバッファΔｂｉを決定することが可能である。Ｎ個のストリームに対して得られるＬＥＳは、行列の形でつぎのように書き表すことができる。すなわち、
【００２８】
【数１】
2006523355.tif 000003
である。
【００２９】
Ｎ個のＯＯＭストリームを供給するため、結果的に得られるピックアップジャンプ頻度はつぎのように推定される。すなわち、
【００３０】
【数２】
2006523355.tif 000004
である。
【００３１】
ｒｉは可変ビットレート（ＶＢＲ variable bit rate）であるため、式４は平均値に対する推定である。さらに実際のジャンプ頻度は大きくなり得る。それは相異なるバッファがつねに完全に空にならない、すなわち実際のＢｉはより一層小さいからである。
【００３２】
式３および式４は単純なラウンドロビン式のスケジューラを表している。すなわち、１つのバッファを完全に充填した後、このスケジューラはつぎのバッファに切り換えるのである。これはすべてのストリームバッファが使用されるまで続けられ、またこのスケジューラは、新しいループをすべてのストリームにわたって開始するのである。読み出しデータレートが高い場合に最悪のケースにおけるバッファのアンダーフローを回避するため、このラウンドロビンスケジューリングは、個々のバッファの満杯度（fullness）には依存しないで行われる。すなわち、一定のピックアップジャンプ頻度であり、これは実際に必要であるよりも高い。
【００３３】
本発明により、ブリッジングストリームバッファをさらに拡張し、またラウンドロビンスケジューラモデルとは異なるモデルを使用すると、ピックアップジャンプ頻度を低減することができる。この別のスケジューラモデルは、本発明によれば、つぎに説明する自由動作のスケジューラとすることが可能である。すなわち、
−  各ＯＯＭストリームは、それ自体のバッファを有する、
−  各ＯＯＭバッファは、閾値、例えば「ほぼ空」に達した場合、要求に応じて充填される、
−  並行の要求を処理するため、キューイングメカニズムが使用される。すなわち、ＯＯＭバッファを充填するための各要求は一旦キューに入れられる。
【００３４】
本発明による自由動作のスケジューラに対して、結果的に得られ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算することによって決定され、またつぎの式によって計算される。すなわち、
【００３５】
【数３】
2006523355.tif 000005
である。
【００３６】
図１のｂ）は、さらに拡張したストリームバッファの概略図を示している。バッフｂ１，Δｂ１は、拡張バッファｂｘ１だけ拡張されている。この拡張バッファを読み出している間、ピックアップは使用されない。これによって、個々のストリームのピックアップジャンプ頻度が低減され、ひいては式５によって得られるピックアップジャンプ頻度が影響を受ける。拡張バッファを使用することによって式１．０が変更され、ここでは
Ｂｉ ＝ ｂｉ ＋ Δｂｉ ＋ ｂｘｉ                      （式６）
である。
【００３７】
しかしながらバッファ拡張部ｂｘｉには２つの欠点がある。第１にはより多くのメモリが必要なことであり、第２には別のストリームバッファに対する所要のブリッジバッファΔｂ２，Δｂ３に影響を与えることである。これは、ｂｘ１に対して必要な付加的な充填時間によるものである。拡張バッファｂｘ２，ｂｘ３を追加して別のブリッジバッファΔｂ２，Δｂ３を拡張することにより、任意のストリームバッファ充填要求に対して自由動作のスケジューラが適時に応答することを保証することができる。本発明による上記のブリッジバッファのサイズに対する最善の妥協点は、以下に概略的に示されている。
【００３８】
最初に個々のストリームのピックアップジャンプ頻度ｆｉが決定される。自由動作のスケジューラにより、ストリームバッファΔｂｉ＋ｂｉ＋ｂｘｉが完全に充填された後、このバッファは読み出され続けて中味があけられる。閾値Ｔ、例えばΔｂｉ＋ｂｉに達すると、このバッファは再充填要求をスケジューラに送信して、このスケジューラはこの要求をキューに入れる。このストリームバッファは、スケジューラがこの要求を処理するまで引き続き中味があけられる。この例に対して仮定しているのは、通例、スケジューラが作動するまで、残りのバッファの半分（Δｂｉ＋ｂｉ）／２の中味があけられることである。上記の要求が処理される時点における残りのバッファの充填状態は、図１のｂ）において灰色のエリアＦによって示されている。つぎの計算は、個々のストリームピックアップジャンプ頻度に対して当てはまる。すなわち、
【００３９】
【数４】
2006523355.tif 000006
であり、ここでＴｅｍｐｔｙ，ｉは、ストリームｉに対するバッファが、充填されることなく、読み出される時間である。式５および式７によって説明したように拡張バッファｂｘｉを大きくすることにより、結果的に得られるピックアップジャンプ頻度を低減することができる。
【００４０】
本発明によれば、拡張バッファｂｘｉを非対称に拡大して、すなわち、各拡張バッファｂｘｉを個別に選択して、最も大きなピックアップジャンプ頻度ｆｉ，ｒ＝ｍａｘが、結果的に得られる個別のピックアップジャンプ頻度ｆｉ，ｒ≠ｍａｘの倍数になるようにすると殊に有利である。このことはつぎの式で表される。すなわち、
ｆｉ，ｒ＝ｍａｘ ＝ λ・ｆ１ ＝ λ・ｆ２ ＝ … ＝ λ・ｆｎ，ｎ≠ｉ… ＝ λ・ｆＮ
（式８．１）
ｆＶｉｄｅｏ ＝ λ・ｆＡｕｄｉｏ ＝ λ・ｆＳｕｂｔｉｔｌｅ                      （式８．２）
である。
【００４１】
式８．１においてｆ１は、ｂｘ１の関数等々であり、λは非対称のファクタである。式８．１の関係を選択して、最もビットレートの高いストリーム（通例はビデオストリームである）が、最も高いジャンプ頻度ｆｉ，ｒ＝ｍａｘを有するようにすると、前のスケジューリングシステムと同じ拡張バッファ総数ＢΣを使用していても、結果的得られるピックアップジャンプ頻度が低減される。これによって追加バッファの利用が最適化され、したがって追加バッファに対して大部分のバイトが節約される。比較的ビットレートの低いストリームに対するストリームバッファは、個別に拡大されて非対称ファクタλを満たすようにされる。
【００４２】
式８．２は、例えばＨＤビデオ、オーディオおよびサブタイトルを含むマルチメディアコンテンツのＯＯＭ復号化に対する典型的なblu-rayディスクのアプリケーションの例である。ビデオ、オーディオおよびサブタイトルに対して３つのストリームが読み出され、比較的レートの低いストリームのバッファが本発明にしたがって拡大される場合、オーディオおよびサブタイトル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。オーディオおよびサブタイトルストリームに対してバッファサイズをこのように拡大することによって、ピックアップジャンプ間の時間を比較的長くし、ひいては個々のストリームのピックアップジャンプ頻度を小さくすることができる。その間におけるビデオバッファのλ回の充填は、ピックアップジャンプ頻度を増加させない。それはこれにはピックアップのアクチュエータ移動だけが必要であり、ジャンプは必要ないからである。したがって結果的にピックアップジャンプ頻度が小さくなるのである。
【００４３】
結果的に改善されたジャンプ頻度は、つぎのように計算できる。すなわち、
【００４４】
【数５】
2006523355.tif 000007
である。
【００４５】
典型的なアプリケーションの例では、ｆｒ＝ｍａｘは、ビデオストリームバッファに相応する。３つのストリームに対して式３および式８．２を結合することによって、新たなＬＥＳが形成され、これはオーディオおよびサブタイトルの拡張バッファｂｘ２，ｂｘ３に対する値を含む。このＬＥＳは、
【００４６】
【数６】
2006523355.tif 000008
である。
【００４７】
行列Ｍ(λ)も障害（disturbing）ν(λ)も共に非対称性λの関数である。しかしながらλは任意に選択することはできない。これは、他のバッファを充填するのに必要な時間を変えるため、条件
【００４８】
【数７】
2006523355.tif 000009
によって制限される。
【００４９】
すなわち、再充填なしにバッファＴｅｍｐｔｙ，ｉによって埋めることのできる時間は、他のストリームにアクセスし、これらを読み出し、またこれらを相応のバッファに格納するために必要な時間に等しいかまたはこれよりも長くなければならないのである。式１０のＬＥＳを使用し、式１１の条件を考慮することによって、ブリッジバッファΔｂｉおよび拡張バッファｂｘｉを決定することができる。
【００５０】
blu-rayディスクからの映画のような典型的なアプリケーションに対し、非対称なλによって達成される改善は、図２に示されている。これは、等しく分配された拡張バッファを使用するスケジューリングシステムの結果的に得られるピックアップジャンプ頻度ｆｓｋｉｐ，ｉと、非対称な拡張バッファを使用する本発明によるシステムの結果的に得られるピックアップジャンプ頻度ｆ＊ｓｋｉｐ．ｉとを比較して示している。これらは共に変数λの関数である。図示したすべてのλの適切な値（すなわちλは２またはそれ以上である）に対し、本発明のスケジューラに対するピックアップジャンプ頻度は、慣用のスケジューラよりも小さい。この線図は、パラメタに対する典型的な値をベースにしている。すなわち、Ｔａｃｃ ＝ ０．８ｓ，Ｒ ＝ ５４Ｍｂｐｓ，ｒＶｉｄｅｏ ＝ ４０Ｍｂｐｓ，ｒＡｕｄｉｏ ＝ ６４０ｋｂｐｓ，ｒＳｕｂｔｉｔｌｅ ＝ ２ｋｂｐｓである。
【００５１】
本発明の別の骨子は、シームレスビデオアングル切り換えに対する切換遅延を低減することである。シームレスビデオアングル切り換えは、ＯＯＭ復号化の場合、ビデオストリームファイルの交換にたとえることできる。ユーザに対してこれをシームレスに、すなわち、画像のアーチファクト、ビデオの停止または空白なしに行わなければならないのである。シームレスなビデオアングル切り換えは、ストリームにおける所定のバイト位置においてのみ可能である。この位置は、ストリームに関連するナビゲーション情報、例えばＭＰＥＧの場合にはＧＯＰ（group-of-picture）境界によって示される。
【００５２】
図３は、慣用のビデオストリームバッファを示しており、これ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で中味が出される。バッファが空になるのを防ぐため、平均的には充填レートＲは、デコーディングビットレートｒｉよりも大きいかまたは等しくなければならない。ビデオを再生する場合、第１のビューアングルＡ１に関連するストリームが、バッファにロードされて再生される。しばらくの間、再生した後、ユーザにより、ビデオアングルの変更が要求される。バッファはこの時点で残余充填レベルＬ１を有する。スケジューラがこの要求を受け付け、このビデオバッファを再充填する場合、ピックアップは第２のビューアングルＡ２に関連する別のビデオストリームに直ちにはジャンプしない。その代わりにこのピックアップは、このビットストリームにシームレス結合部が検出されるまで第１のビューアングルＡ１のバイトを読み出し続けるのである。この時点でこのバッファは、新たな充填レベルＬ２を有し、第１のビューアングルＡ１に関連するビデオストリームを含む。シームレス結合部に到達した後、ピックアップは、ジャンプすることにより、第２のビューアングルＡ２に関連するビデオストリームにビデオ入力ストリームを切り換えることができる。つぎにこのストリームがビデオバッファのレベルＬ２の上にローディングされるのである。
【００５３】
その間にデコーダは、読み出し位置Ｌ０においてビデオビットバッファからデータを読み出しているため、このバッファの充填度は下がる。すなわち、レベルＬ１およびＬ２は連続して下に移動し続けるのである。このシナリオにおいて、ビデオアングルを切り換える前の実際上の遅延時間は、ビデオアングル切換要求がスケジューラに到着した時のバッファ充填度Ｌ１と、シームレス結合部に到達するまでに新たにロードされる旧いビデオアングルＡ１に関連したシーケンスの長さと、Ｌ２までのバッファの充填度と、ビデオデコーディングビットレートｒｉとによって決定される。ユーザにとっての実際の遅延時間は、バッファ充填度Ｌ２−Ｌ０の量と、ビデオビットレートとによって決定され、
Ｔｄｅｌａｙ ＝ ＢＬ２−Ｌ０／ｒｉ                              （式１２）
と表される。
【００５４】
遅延を小さくするためにはビデオビットバッファを小さく維持するとよい。しかしながらこれは、上記のようにピックアップジャンプ頻度を増大させてしまう。また要求の時点におけるバッファ充填度Ｌ１は決定されないため、この遅延時間は大きく変化し得る。ビデオアングル切り換えの改善、また有利にもあらゆるチャンネル切り換えに対する改善を本発明によって達成することができる。
【００５５】
バッファサイズＢＬ２−Ｌ０を最小化することによって、実際の遅延時間Ｔｄｅｌａｙが低減される。本発明によれば、これはビデオバッファ内にアングル切換ラベルを導入することによって達成される。アングル切換ラベルは、ビットストリーム内に位置し得るシームレス結合点をマークする。本発明によるスケジューラによってビデオビットバッファが充填される場合、このスケジューラは、関連するナビゲーション情報によって得られシームレス結合部の発生し得る入口点を評価して、相応するビットバッファ位置をラベルでマークする。これはさまざまなやり方で実現することができる。例えば、バッファコンテンツにラベルを追加することによって実現される。ビデオビットストリームが復号化のために読み出される間、ラベルは、論理的には下に移動し、同じシームレス結合部につねに関連づけられている。しかしながら実践的にはリングバッファまたはＦＩＦＯを使用することができる。これは実際にはバッファのどのバイトも動かさず、したがってラベルの物理的な位置ないしはアドレスも同じままである。したがって例えば別個のバッファにおけるシームレス結合位置のアドレスとしてラベルを格納し、このラベルを表すアドレスと、データ読み出しアドレスとを比較し、最小の距離をチェックすることによってシームレス結合部の入口点を位置決めすることも可能である。
【００５６】
有利にも上記のアングル切換ラベルは、ビデオバッファのつぎのような部分を簡単に決定するために使用可能である。すなわち、アングル変更が要求された場合にもはや使われず、使用中のバッファを危険にさらすことなく削除できるビデオバッファの部分を決定するために使用できるのである。本発明によれば、以下に説明するストリーム切換アルゴリズムを使用可能である。
【００５７】
図４のａ）は、例示的なビデオバッファを示しており、これはピックアップビットレートＲで充填され、デコーダビットレートｒｉで読み出される。ユーザが現在のアングルＡ１から別のアングルＡ２にビデオアングル変更を要求すると、スケジューラは、それが目下格納しているアングル切換ラベルＳＬを評価する。この要求が処理された時点で、このバッファは目下の充填レベルＬ２まで充填されており、またさまざまなアングル切換ラベルＳＬを含み得る。新たなビデオビットストリームを読み出し得る位置にピックアップを移動するのには最悪なケースで、この要求を受け取った後、最小時間ｔｍｉｎだけかかる。この時間ｔｍｉｎの間、このビデオバッファは連続的に読み出され、かつ空になってはならない。それはアングル切り換えがシームレスでなければならないためである。時間ｔｍｉｎ中に読み出されるデータ量に必要なバッファスペースは、一般的につぎの関係式によって計算される。すなわち、
buffer ＝ ｒｉ・time                                    （式１３）
である。
【００５８】
ＶＢＲに起因してｒｉはふつう可変であるため、考えられ得る最も高いレートを使用して、最悪のケースに対処することができる。本発明によれば、式１３によって計算されるバッファサイズは、目下のバッファ読み出し位置Ｌ０に加えられ、最も早く行い得る切換位置Ｌ１が計算される。さらにこの位置Ｌ１の上に見つかる第１のアングル切換ラベルＬ２*は、最も早く行い得るアングル切換位置である。この所定のアングル切換位置ラベルＬ２*は、ここで「結合ラベル」（bonding label）と称される。スケジューラがつぎのバッファ充填処理を開始すると、これは、結合ラベルＬ２*から始めて、要求されたアングルＡ２の新たなビデオコンテンツをロードすることができる。したがってアングルＡ１に関連する旧いバッファコンテンツの１部分、すなわち、結合ラベルＬ２*から目下のバッファ充填レベルＬ２までが削除されて、アングルＡ２に関連する新たなコンテンツによって置き換えられる。この状況が図４のｂ）に示されている。ユーザに対する実際の遅延時間は、旧いアングルＡ１に関連するデータの残りの量と、ビデオビットレートによって決定され、つぎのように計算される。すなわち、
Ｔ*ｄｅｌａｙ ＝ ＢＬ２＊−Ｌ０／ｒｉ                                    （式１４）
である。
【００５９】
式１４のＢＬ２＊−Ｌ０は、式１２のＢＬ２−Ｌ０よりも小さく、またｒｉは２つの式において同じであるため、遅延時間Ｔ*ｄｅｌａｙは小さくなる。
【００６０】
複数の切換ラベルのうちのいずれを結合ラベルとして使用できるかは、最小可能切換時間ｔｍｉｎに依存する。要求を受け取ると直ちにピックアップが始動すると仮定した場合、これは、新しいビデオストリームへのピックアップの移動開始と、新しいビデオデータのバッファリングとの間の時間である。この時間は、前に述べたピックアップアクセス時間Ｔａｃｃと、Ｔａｃｃに比して極めて小さい中間処理時間とを含む。したがって式１４に示したビデオアングルが実際に切り換えられる前の遅延時間は、最小可能切換時間ｔｍｉｎを短くすることによってさらに低減することができる。本発明によれば、これは上記の自由動作のスケジューラモデルを以下に説明するように変更することによって達成される。本発明のスケジューラがアングル切換要求を受け取ると、これは、どのストリームバッファ充填要求がキューに登録されているかを分析する。キューイングされている充填要求に依存して、これは最小時間ｔｍｉｎを決定して最適な結合ラベルを選択する。
【００６１】
バッファが切換ラベルを含んでいない場合、ピックアップは、切換ラベルが検出されるまで旧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切り換わることが可能である。
【００６２】
有利にも上記のシームレスな切り換えのためのメカニズムは、ビデオアングル切り換えだけに限定されず、任意のタイプのビデオデータ切り換え、または例えば１つのビデオシーンが別のビデオシーンに置き換えられ得る場合などのようにユーザによって操作されるビデオデータの再生に使用することができる。さらにこれはビデオデータストリームだけなく、別のデータストリームにも使用可能である。殊に同じメカニズムをオーディオデータストリームに使用可能であり、これによって例えばビデオアングル切り換えの場合にオーディオの再生が適合される。さらに特定のデータストリームだけを参照し、また相応する指標を含むさまざまなタイプの切換ラベルが存在することがあり得る。この場合、本発明の方法を同様に適用可能である。例えば、マルチストーリー環境では１つのラベルが、複数のデータストリームの選択肢を表すことがあり得る。任意のメカニズムを使用してそのうちの１つを選択し、つぎに読み出してバッファリングすることができる。ラベルは例えば識別子を含み、継続し得るデータストリームが同じ識別子でマークされる。
【００６３】
本発明の別の実施形態では、要求の処理は、これらがすでにキューに入っている場合であっても、アングル切換要求が発生した時に変更することができる。スケジューラは、キューにあるすべての要求を実行することができるが、その実行を早期に、すなわちストリームバッファが完全に充填される前に停止することができる。これによってさらに時間が節約され、ビデオアングル切換遅延時間が短くされる。しかしながら割り込まれるストリームバッファ充填処理は、
【００６４】
【数８】
2006523355.tif 000010
にしたがわなければならない。
【００６５】
式１５は、ストリームバッファ充填要求が早期に割り込まれる前に、少なくともベースバッファｂｉおよびブリッジバッファΔｂｉが充填されていなければならないことを意味する。
【００６６】
本発明によるスケジューラの別の利点は、Ｎ個のストリームのすべてのＯＯＭ復号化を開始するための特別な戦略である。始動時における通常の遅延は、Ｎ個のピックアップジャンプおよびＮ個のストリームバッファ充填時間の累積によるものである。式２および式６を使用することによって、始動時の遅延時間は、
【００６７】
【数９】
2006523355.tif 000011
である。
【００６８】
復号化まだ動作していないため、この分母は式２の分母よりも大きい。したがってこのバッファはより高速に充填される。
【００６９】
本発明による始動プロシージャの最適化は、互いに独立した２つの改良点からなっている。これらを以下、説明する。
【００７０】
第１の改良点は、始動中に充填するバッファの量に関するものである。自由動作のスケジューラが始動コマンドを受け取った時、このスケジューラはＯＯＭストリームバッファに完全にはローディングしない。上記のアングル切換アルゴリズムと同様にスケジューラはＯＯＭストリームバッファの一部だけを充填し、最も高速のビットレートを有するビットストリームを扱うのは最後である。上記のアプリケーションの例を取り上げると、始動時のスケジューラはまず、オーディオまたはサブタイトルに対するＯＯＭストリームバッファを充填し、つぎにＯＯＭビデオストリームバッファを充填する。さらに最後のＯＯＭストリームを除いたすべてのＯＯＭストリームに対して、ベースバッファｂｉおよびブリッジバッファΔｂｉだけにロードしなければならない。またＯＯＭストリームバッファ再充填要求は、最後のＯＯＭストリームバッファを除いたすべてのＯＯＭストリームバッファに設定される。つぎに最後のストリームバッファに完全にロードすることができるが、すべてのストリームに対する復号化は、最後のＯＯＭストリームバッファのベースバッファ部分ｂｉだけが充填された場合にすでに開始することができる。したがって始動時の遅延は、
【００７１】
【数１０】
2006523355.tif 000012
である。
【００７２】
この始動プロシージャの後、自由動作のスケジューラは前に述べたように通常に動作することができ、キューイングされたすべてのバッファ充填要求は、ブリッジバッファΔｂｉによってギャップを埋めることができる。
【００７３】
本発明による始動プロシージャに対する第２の改良点は、ＯＯＭストリームバッファのシーケンスに関するものであり、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にローディングされる順序に関するものである。式１７の主要部は、物理的なパラメ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では全振り幅のジャンプに必要な時間であるため、小さくすることはできない。本発明によれば、式１７の第１の積は小さくすることができる。それは第１の加数"Ｎ・Ｔａｃｃ"は、最悪のケースの値だからである。これは以下のようにして最小化することができる。
【００７４】
このディスクを最初に読み出す場合、読み出し装置は、いずれのファイルが含まれているかと、ディスクにおけるそれらの物理的な位置とを決定する。したがってスケジューラは、この情報を有することができ、またディスクにおけるＯＯＭストリームファイルの物理的な位置に依存して、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。このスケジューラは、現在のピックアップ位置にどちらが近いかに依存して、最も外側または最も内側の物理的なディスク位置におけるＯＯＭストリームバッファから開始することができる。この後、このスケジューラは、物理的に最も近いＯＯＭストリームを、相応する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続けられる。最もビットレートの高いＯＯＭストリームは、ディスクにおけるその物理的位置とは無関係に最後にロードされる。
【００７５】
有利にもこの始動プロシージャを使用する場合、ピックアップは、２回よりも多くディスク全体を横切って移動しない。これは２回の全振り幅のジャンプに相応する。結果的に得られる始動時の遅延は、
【００７６】
【数１１】
2006523355.tif 000013
である。
【００７７】
式１８が示すのは、主要部をなす式１７からの加数"Ｎ・Ｔａｃｃ"は、Ｎ＞２に対して減少し、また扱われるストリームの数から独立するため、始動時間が低減されるである。
【００７８】
本発明はまた、すべてのストリームをバッファリングする必要のないシステムにも適用可能である。例えば、媒体にはつぎのような別のデータストリームが含まれることがある。すなわち、繰り返しまたは周期的に読み出されることがなく、例えば表示の最初に一度だけ読み出され、またピックアップデータレートで処理可能であり、したがってバッファリングが不要なデータストリームが含まれることがある。
【００７９】
さらに、アングル変更に対して複数のビデオストリームを利用可能であり、バッファリングされたラベルは、これらが参照するビデオストリームを定めるマークを含むことができる。このようにして階層が得られる。例えば、択一的な複数のビューアングルの各々は、択一的なズームレベル、ズームターゲット、色設定などを含むことができるのである。またこのようにして相異なるビューアングルに対して相異なる時間グリッドを実現することができる。
【００８０】
さらにここで示した方法は、例えば、マルチストーリテクニックのように表示の所定の位置に付加的なビデオストリームを挿入するのに使用することができる。これは表示データがすでにバッファに格納されていても可能である。この付加的なビデオストリームは、光記憶媒体とは別のソース、例えば、インターネットから到来することも可能である。
【００８１】
本発明の方法は、例えば、同じデータタイプの相異なるデータソース間でシームレスに切り換えることのできるすべてのタイプの媒体再生装置、殊にBlu-rayディスクプレーヤによって使用可能である。
【００８２】
有利にもここで示した方法は、上記のアプリケーションに対して、所定の量のバッファリングスペースのパーティショニングを最適化するために使用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】３つのＯＯＭストリームのジャンプおよびロード時間によるギャップを埋めるためのビットストリームバッファ（ａ）と、３つのＯＯＭストリームのジャンプおよびロード時間のギャップを埋めるための本発明による付加的な拡張バッファスペースを含むビットストリームバッファ（ｂ）とを示す図である。
【図２】等分される拡張バッファｆｓｋｉｐと、非対称に分配される拡張バッファｆ*ｓｋｉｐとを比較する、ピックアップジャンプ頻度についての定性的な例を示す線図である。
【図３】ビデオアングル切り換え中の従来技術のビデオバッファモデルを示す図である。
【図４】本発明によるビデオアングル切り換え前のビデオバッファモデル（ａ）と、ビデオアングル切り換え後のビデオバッファモデル（ｂ）とを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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