(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記憶媒体のビットストリームを再生する再生装置であって、所定のビットレートで記録されたビットストリームを読み取る読取手段を有し、
前記再生装置が、
前記所定のビットレートで前記読み取られたビットストリームを記憶するバッファと、
前記バッファの記憶量を測定し、前記バッファの記憶量が所定の値に到達したときに読取信号を生成する測定手段と、
前記読取信号に応じて前記ビットストリームの連続する部分を読み取る読取手段とを有する再生装置において、
前記ビットストリームに収容された同期パラメータに基づいて決定された可変ビットレートで、前記記憶されたビットストリームを読み取る手段を更に有することを特徴とする再生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の再生装置において、
前記再生装置が、前記記憶されたビットストリームのビットレートを前記ビットストリームに収容された同期パラメータから検出し、前記検出したビットレートで前記バッファを読み取る検出手段を有する再生装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の再生装置において、
前記記録されたビットストリームが、ＭＰＥＧビットストリームである再生装置。
【請求項４】
請求項３に記載の再生装置において、
前記同期パラメータが、前記ＭＰＥＧビットストリームのパラメータprogram_mux_rateにより構成される再生装置。
【請求項５】
請求項３に記載の再生装置において、
前記同期パラメータが、前記ＭＰＥＧビットストリームのパラメータdecoding_time_stampにより構成される再生装置。
【請求項６】
記憶媒体のビットストリームを再生する方法であって、
記録されたビットストリームを所定のビットレートで読み取るステップと、
前記所定のビットレートで前記読み取られたビットストリームを一時的に記憶するステップと、
前記バッファの記憶量を測定し、前記バッファの記憶量が所定量に到達した場合に読取信号を発生するステップと、
前記読取信号に応じて前記ビットストリームの次の部分を読み取るように構成された、前記記録されたビットストリームを読み取るステップと、
を有する方法において、前記ビットストリームに収容された同期パラメータに基づいて決定された可変ビットレートで、前記記憶されたビットストリームを読み取るステップを更に有することを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法において、
前記記憶されたビットストリームのビットレートが、前記ビットストリームに収容された同期パラメータから検出され、
前記バッファが前記検出されたビットレートで読み取られる方法。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の方法において、
前記記録されたビットストリームが、ＭＰＥＧビットストリームであることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８に記載の再生方法において、
前記同期パラメータが、前記ＭＰＥＧビットストリームのパラメータprogram_mux_rateにより構成される方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の再生方法において、
前記同期パラメータが、前記ＭＰＥＧビットストリームのパラメータdecoding_time_stmpにより構成される方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、記録媒体のビットストリームを再生する再生装置であって、記録されたビットストリームを所定のビットレートで読み取る読取手段を有する再生装置に関する。本発明は、このようなビットストリームを再生する方法にも関する。
背景技術
動画信号を符号化及び圧縮するためのＭＰＥＧ規格の開発によって、光ディスクの様な記憶媒体を介した動画像の記録及びこれら媒体を介した配信が可能になった。ＭＰＥＧ１により、映像信号を、約１．５Ｍｂｉｔ／ｓｅｃのビットレートを持つビットストリームに圧縮することが実現される。このビットストリームは、約７０分の許容できる品質のビデオプログラムを有するように周知のコンパクトディスクに記録することができる。このようなディスクは、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏと称される。このビットストリームのビットレートは、通常のオーディオＣＤプレーヤのビットレートに等しい。従って、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ再生装置は通常の構造を持つ、言い換えれば、ディスクは通常の回転速度を有し、読み取られたビットストリームは、ＭＰＥＧ１復号化器に直接供給されることができる。
現在、継続時間がより長く且つ映画を完全に記録できるようなより高い記録密度を有する光ディスクが開発されている。符号化も更に改良される。１９９４年のＩＳＯ／ＩＥＣ  ＤＩＳ  １３８１８−１の“情報技術−動画及び付随する音響情報の一般的符号化−第１部：システム”には、ＭＰＥＧ２規格として既知である暫定規格が記載されている。想定している継続時間及び十分な画質を実現するため、可変ビットレート符号化が考えられている。可変ビットレート符号化は、ＭＰＥＧ２規格内で実現可能である。このことは、より高いビットレートが、単純な画像シーンを犠牲にしてより複雑な画像シーンに一時的に割り当てられることを意味する。可変ビットレート符号化は、固定ビットレート符号化と比較して、同じ画質で知覚される場合においてより高い圧縮係数が可能であることがわかった。３０％程度の得がある。しかしながら、可変ビットレートを有するビットストリームを光ディスクから読み取ることが困難である。
発明の開示
本発明の目的は、この欠点に対処する再生装置を提供することである。
この目的のため、本発明による再生装置は、上記所定のビットレートで上記読み取とられたビットストリームを記憶するバッファと、上記ビットストリームに収容された同期パラメータに準拠して上記記憶されたビットストリームを読み取る手段と、上記バッファの記憶量を測定し、上記バッファの記憶量が所定の値に到達したときに読取信号を生成する測定手段と、上記読取信号に応じて上記ビットストリームの連続する部分を読み取る読取手段とを有する。これによって、符号化器が特別な動作をすること無く、バッファがバースト的にビットストリームで満たされることが達成される。符号化器は、所与の表示期間に対して必要なビット量を再生装置から読み取りさえすればよい。これは、標準的な符号化器により実施される自立的処理である。従って、この再生装置は、別個の外部復号化器に結合するのに特に適している。
再生装置はヨーロッパ特許出願第ＥＰ−０４２９１３９号から既知である。このヨーロッパ特許出願では、記録媒体は、記録されたビットストリームのビットレートよりも高いビットレートでバースト的に読み取られる。しかしながら、この再生装置では、ビットストリームのビットレートは予め知られているべきものである。更に、ビットストリームのビットレートは一定であり、記録媒体が読み取られるときのビットレートよりも低い。本発明の再生装置では、記録されたビットストリームのビットレートは、少なくとも一時的に高くても良い。
好適実施例では、上記再生装置は、上記記憶されたビットストリームのビットレートを伝送された同期パラメータから検出し、上記検出したビットレートで上記バッファを読み取る検出手段を有する。これによって、再生装置は、元々符号化器により生成されたビットストリームと同じビットレートでビットストリームを供給する。出力信号は通常のＭＰＥＧ復号化器に直接供給できる。
ビットレートは、記憶されたビットストリームに、例えばＭＰＥＧ２パラメータprogram_mux_rateの形で収容することができる。このパラメータは、上述の刊行物ＩＳＯ／ＩＥＣ  ＤＩＳ  １３８１８−１の５０−５１ページに記載されている。このビットレートは、他のパラメータ（例えば、パラメータdecoding_time_stamp（復号タイスタンプ））から得ることもできる。このパラメータは、ＩＳＯ／ＩＥＣ  ＤＩＳ  １３８１８−１の２７−３３ページに記載されている。
可変ビットレートの記録及び検出それ自体は、米国特許第４９８５７８４号から既知である。その公報では、ビットストリームは、記録するときにバッファに供給される。バッファが最大記憶量に到達すると、ビットストリームは所定のビットレートで記録媒体に書込まれる。次いで、バッファが最小記憶量に到達すると、ビットストリームの書込みは、ビットストリームがより低いビットレートで効率よく記録されるように、適切な時間間隔と交互に表れる。このように得られたより低いビットレートが記録媒体に記録される。記録されたビットレートは、ビットストリームの再生時に上記の適切な時間間隔を再構成する目的で、再生装置において検出される。このビットストリームは、バッファにも記録され、ビデオ復号化器によって各画像毎に読み取られる。しかしながら、記録されたビットレートは、完全に異なる性質を持つ。実際、ビットレートは、符号化器によって決定されるのではなく記録装置によって決定される。符号化器が画像毎に少数のビットを生成し、一方、その瞬間にバッファの内容が最大ビットレートで書込まれる場合、その関連したビットストリームもこの最大ビットレートでディスプレイに再生される。このビットストリームが直接にＭＰＥＧ符号化器に供給されなければ、その入力バッファは急激にオーバフローするだろう。
【図面の簡単な説明】
第１図及び第２図は、本発明による再生装置の実施例を示す。
第３図は、第１及び２図に示された記憶媒体上に記憶されたビットストリームの可能な分割を示す図である。
第４及び５図は、第２図に示したビットレート検出器の実施例を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
本発明の上述及び他の特徴は、以下に記載される実施例を基準にして明確となり、実施例を基準にして説明されるだろう。
第１図は、本発明による再生装置の第１の実施例を示す。この再生装置は、例えば光ディスクである記憶媒体１と、読取ヘッド２と、位置合わせ回路３と、バッファ４と、復号化器５と測定回路６とを有する。
圧縮された画像信号は、ディスク１の連続的なセクタ上に、ビットストリームの形で記録される。ディスクは所与の回転速度を持ち、読取ヘッド２により走査される。読取ヘッドの位置は、位置合わせ回路３により求められる。受け取った読取信号Ｒに応じて、位置合わせ回路は、ディスクのセクタの数に対応する所定期間、読取ヘッドを作動する。読み取られたセクタのビットストリームは、書込クロック信号ｆwに同期して、先入れ先出し形式（ＦＩＦＯ）のメモリであるバッファ４に供給される。書込クロック信号は、記憶密度及びディスクの回転速度に準拠した所定の周波数を有する。バッファ４は復号化器５（例えば、上述の刊行物ＩＳＯ／ＩＥＣ  ＤＩＳ  １３８１８−１に記載されたようなＭＰＥＧ復号化器）に結合される。通常のＭＰＥＧ符号器の一部を形成する入力バッファは、この実施例においては、バッファ４の一部により構成される。復号化器５は、更に既知の方法で、例えば各画像期間において、斯かる期間に必要なビット量をバッファ４から周期的に読み取る。この読み取りが実現される場合のクロック信号ｆrは、通常のＭＰＥＧ復号化器がその入力バッファを読み取る場合と同じクロック信号である。このようなクロック信号が発生される方法は一般的に既知であるため、更に記載することはしない。
復号化器５がバッファ４の読み取りを行うと、バッファのデータ量が減少する。バッファの記憶量を測定する測定回路６は、バッファ４に結合されている。測定値が所定の最小値に到達すると、測定回路は読取信号Ｒを発生し、この信号を位置合わせ回路３に供給する。この読取信号に応じて、バッファ４は、読取ヘッドからディスクの所定数のセクタを受け取る。この位置合わせ回路は、読取ヘッドを次のセクタ上に位置付けることができるようにする目的で、読み取られた最後のセクタの位置を保持する。記憶量の測定及びそれに応じたバースト的なディスクの読み取りについては、前述のヨーロッパ特許出願ＥＰ０４２９１３９号に更に記載されている。
第２図は、本発明による再生装置の第２の実施例を示す。図において、第１図と同様の構成要素には、同一符号を使用する。この実施例は、バッファ４が２つの異なるバッファ４１，４２に分割されるという点で前述の実施例とは区別される。バッファ４２は、通常のＭＰＥＧ復号化器の既知の入力バッファを構成する。言い換えれば、バッファ４２及びデコーダ５は、共同で、ＩＳＯ／ＩＥＣ  ＤＩＳ  １３８１８−１に記載されたような通常のＭＰＥＧ復号化器を構成する。
第２図に示された再生装置は更にビットレート検出器８が設けられる。この検出器は、バッファ４１から読み取られたビットストリームＭＰを受け取り、このビットストリームから、元々は符号化器により生成され且つビットストリームに収容されたビットストリームのビットレートを検出する。検出したビットレートは、読取クロック信号ｆdの形態でバッファ４１に供給される。この信号に応じてバッファ４１が読み取られている間、バッファのデータ量が減少する。測定手段６は、バッファ４１の記憶量を測定し、上述の方法で、バッファに新たなデータが提供されることが実現する。従って、再生されたビットストリームＭＰは、出力部７において、元々は符号化器により生成されたビットストリームと同じビットレートで利用可能である。このビットストリームは、入力バッファ４２のオーバフローまたはアンダーフローの危険無く、出力７を経由して通常のＭＰＥＧ復号化器に供給することができる。ＭＰＥＧ復号化器は分離した装置とすることができるので、この実施例は製品化という観点から非常に魅力的である。
第３図は、本発明を理解するために重要であるＭＰＥＧ２ビットストリームの分割を示す。視聴覚プログラムの基本的なビットストリームは（オーディオ、ビデオ、可能な他のデータ）は、ＰＥＳパケット３１に分割される。一連のＰＥＳパケットには、pack_header３０が定期的に割り込んでいる。この割込みは、固有のビットパターン（pack_start_code３００）の存在により認識することができる。このpack_headerは、とりわけパラメータsystem_clock_reference３０１を更に有する。これは、視聴覚プログラムの基本信号（オーディオ、ビデオ）用の時間基準を構成する同期信号である。pack_headerは、更にパラメータprogram_mux_rate３０２を有する。
各ＰＥＳパケットは、固有のビットパターン（packet_start_code_prefix３１０）から開始する。このパケットは、所定のビット位置においてパラメータstream_id３１１と複数のフラグ３１２とを有する。パラメータstream_idは、パケットの形式（オーディオ、ビデオ）を示す。フラグは、パケット中に他の同期信号が存在することを示す。特に、フラグの一つは、パラメータdecoding_time_stamp３１３がパケットに収容されているか否かを示す。符号化信号は、ＰＥＳパケットの残りのデータ領域３１４に収容される。ビデオＰＥＳパケットは、符号化された一つ以上の画像を有していてもよく、画像の一部のみを有していてもよい。もしdecoding_time_stamp３１３が存在しているならば、これは、ビデオパケット中の最初の画像は時間基準のどの瞬間において復号化されなければならないのかを示す。
第４図は、第２図に示すビットレート検出器８の第１の実施例を示す。ビットストリームＭＰは、pack_start_code検出器８００及びシフトレジスタ８０２に供給される。検出器８００はpack_start_code（第３図において３００）を認識する。pack_start_codeを検出すると、検出器８００は、スタート信号ＳＴＲＴにより、カウンタ８０１を作動させる。この信号に応じて、カウンタ８０１は所定のビット数をカウントダウンし、次にシフトレジスタ８０２に停止信号ＳＴＰを供給する。この所定のビット数は、停止信号が発生するとパラメータprogram_mux_rate（第３図において３０２）がシフトレジスタ８０２に存在するような数である。このパラメータ（ＰＭＲ）は、ＭＰＥＧビットストリームの瞬間的なビットレートを表す。このようなパラメータＰＭＲは保存され、プログラム可能な発振器８０３に供給される。このパラメータに応じて、発振器は、関連するビットレートでクロック信号ｆdを発生する。pack_start_codeが受け取られるたびに、クロック信号ｆdは、記録されたパラメータprogram_mux_rateの現在の値に準拠して発生する。
第５図は、ビットレート検出器８の第２の実施例を示す図である。ビットストリームＭＰは、pack_start_code_prefix検出器８１０及びシフトレジスタ８１２に供給される。検出器８１０は、ＰＥＳパケット中のpack_start_code_prefix（第３図の３１０）を認識する。コードを検出すると、検出器８１０は、開始信号ＳＴＲＴによりカウンタ８１１を作動させる。この信号に応じて、カウンタ８１１は所定のビット数をカウントダウンし、次にシフトレジスタ８１２に停止信号ＳＴＰを供給する。所定のビット数は、停止信号が発生するとdecoding_time_stamp（第３図において３１３）がシフトレジスタ８１２に存在するような数である。最後に受け取ったタイムスタンプは、図においてＤＴＳ（ｉ）で示されている。
ビットストリームのdecoding_time_stampの存在をマークする停止信号ＳＴＰは、このカウンタをリセットする目的で更にビットカウンタ８１３に供給される。次いで、ビットカウンタがビットストリームＭＰ中のビット数をカウントする。停止信号は、２つのレジスタ８１４，８１５にも供給される。decoding_time_stampの受取時に前のタイムスタンプがレジスタ８１４に保存される。前のタイプスタンプは、図においてＤＴＳ（ｉ−１）で示されている。現在のタイムスタンプＤＴＳ（ｉ）と前のタイムスタンプＤＴＳ（ｉ−１）との間のビットカウンタ８１３によってカウントされるビット数Ｎは、レジスタ８１５に記憶される。
タイムスタンプＤＴＳ（ｉ）及びＤＴＳ（ｉ−１）は、除算回路８１６に供給される。２つのタイムスタンプの差は、ビデオ信号の時間周期Ｔを表し、一般的には４０ｍｓｅｃの一つ以上の画像周期である。明らかに、カウンタ８１３によってカウントされた多くのビットがこの時間周期Ｔの間に符号化器によって生成される。当該ビット数はＮでありレジスタ８１５に記憶される。商Ｎ／Ｔが計算回路８１７で計算され、プログラム可能な発振器８１８に供給される。商Ｎ／Ｔに応じて、この発振器は、関連するビットレートでクロック信号ｆdを生成する。decoding_time_stampが受け取られるたびに、ビットレートはこのようにして再計算される。
上述において、本発明は回転光記憶媒体を基準にして説明された。しかしながら、本発明は磁気テープを含む他の記憶媒体にも適用できる。
本発明は、次のように要約することができる。音声信号及び映像信号を圧縮するためのＭＰＥＧ規格は、可変ビットレート符号化によって画像圧縮が可能である。一定ビットレートと比較して、略３０％の得をする。可変ビットレート圧縮により、光ディスク上に映像全体を記憶する実現性が提供される。可変ビットレートでビットストリームを再生するために、再生装置は、バッファ（４）を有している。このバッファは、ＭＰＥＧデコーダ（５）により読み出され、バースト的に新しいデータで満たされる。可能な実施例においては、ビットレートはビットストリーム内に収容される。再生装置は、ビットレートを検出するための検出手段（８）を有し、このビットレートでそのバッファを読み出す。読み出されたビットストリームは、標準ＭＰＥＧ復号化器に供給することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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