CN1297982C - 图像数据记录设备 - Google Patents

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Abstract

一种图像数据记录设备，使用缓冲存储器对图像数据进行编码；检测编码时的占有缓冲存储器的图像数据的代码量，并输出有关检测出的图像数据的代码量的缓冲器信息；将被编码的图像数据和缓冲器信息记录到记录介质。这样一来，在开始追加记录或盖写的情况下，读出紧接在开始追加记录或盖写的位置之前的缓冲器信息，基于该值开始编码，由此就能够防止上溢。

Description

图像数据记录设备
技术领域
本发明涉及图像数据记录设备，更详细地讲，涉及当在记录已编码的图像数据的装置中追加记录或盖写时可进行不发生帧跳跃的无缝的连续(scene-sequence)拍摄的技术。
背景技术
近年来，以MPEG(Moving Picture Expert Group)为中心的具有帧间运动补偿功能的活动图像编码方式，由于半导体技术的进步等已迅速地得以实用。视频编码的标准本身已制定出MPEG-1(ISO/IEC11172-2)、MPEG-2(ISO/IEC 13818-2)、MPEG-4(ISO/IEC 14496-2)，在所有这些方式中，已搭载有帧间运动补偿功能。
图7是表示具有在MPEG视频编码中所采用的运动补偿的帧的结构例的图。
图中，用I(Intra)表示的帧进行仅在帧内完成的编码(帧内编码)，用P(Predictive)表示的帧仅将对于时间轴过去的帧用于运动预测(前向预测)。另外，用B(Bi-directional)表示的帧将对于时间轴过去和未来的帧用于运动预测(双向预测)。
其中，在MPEG-4中，还有在轮廓(profile)规定中B帧被限制利用的情况。任意的多个帧能够作为组来进行处理，被称为GOP(Group of Picture)。图中，示例将帧1到帧15作为1GOP。
在MPEG标准中，使用称为VBV(Video Buffering Verifier)的假想缓冲器进行代码速率控制。参照图8对VBV进行说明。图8是表示缓冲器占有量随时间的变化的曲线图。
VBV缓冲器容量对各轮廓定义了值，例如，在很多应用程序中已经采用的MP@ML中最大定义为1,835,008位。
在编码器中，一边预先监视VBV缓冲器容量，一边调整对于各帧的代码量。在解码器中，设想可对各帧瞬时进行解码的假想解码器，假定从缓冲器中瞬时抽取数据进行解码的模型。
这时，关注缓冲器的上溢在任何时候都被禁止这一点。另外，在不是低延迟模式的情况下，缓冲器必须不发生下溢，另一方面在低延迟模式中发生下溢也没有关系，但是，存在帧呈现跳跃动作(相同的帧在一定时间反复重放的状况)的可能性。
由于VBV缓冲器是假想的，所以VBV缓冲器的占有率本身，在解码器侧是按帧单位(或在最短时间中按场单位)被检测的，其值本身不设置在代码数据内进行传送。
接着，考虑将该MPEG数据记录到如磁带那样的不能随机存取的介质的情况。图10是表示被记录于磁带的磁道的图。作为记录介质的磁带T，具有由磁头进行扫描的被称为磁道的记录单位。在图示的例子中，在相对于磁带行进方向以预定角度交叉的方向上设置有磁道1001～1048。
另外，用于读取错误的对策，以至少1个磁道为单位附加ECC(Error Correction Code)。将此称为ECC交错块(interleave block)，在图10的例子中，16磁道构成1个ECC交错块，1001～1016的16磁道构成ECC交错块1、1017～1032的16磁道构成ECC交错块2、1033～1048的16磁道构成ECC交错块3。
从而，可以按该ECC交错块单位进行追加记录或盖写等。另外，与至少1个ECC交错块相对应按GOP单位进行记录的方法已在日本专利申请公开特开平11-213566号公报中得以公开。
另外，关于在这样的介质上进行连续拍摄时的方法，例如已在日本专利申请公开特开2001-195840号公报中得以公开。在该公报中，记述了在连续拍摄的前后适当***无效数据以暂时提高代码速率的处理。
但是，在上述那样以往的方法中，有以下的问题。
第1，若进行连续拍摄，则在其前后，代码缓冲器占有量的信息中断，所以在速率控制功能和再现中将发生故障。图9是与图8同样表示缓冲器占有量随时间的变化的曲线图，表示在连续拍摄开始位置(t0)的时刻缓冲器占有量的信息中断、之后缓冲器占有量超过VBV缓冲器容量缓冲器发生上溢的例子。
第2，若适当***无效数据以避免连续拍摄后的缓冲器上溢，则为此缓冲器占有量反而增加(＝速率上升)，有可能给背景的速率控制本身带来不良影响。
第3，在连续拍摄结束时，在已进行连续拍摄的部分和预先所记录的背景部分中，将发生同样的问题，再现时图像质量就降低。
因以上的理由，在以往的方法中，难于实现无缝的连续拍摄。
发明内容
本发明的目的在于，当在记录被编码的图像数据的装置中追加记录或盖写时可进行不发生帧跳跃的无缝的连续拍摄。
本发明的别的目的在于提供一种方法，当在记录被编码的图像数据的情况下，追加记录或盖写时，可进行不发生帧跳跃的无缝的连续拍摄。
为了达到上述目的，本发明提供一种图像数据记录设备，包括：使用缓冲存储器对图像数据进行可变长编码的编码装置；在利用上述编码装置的编码时检测占有上述缓冲存储器的上述图像数据的代码量，并输出有关上述检测出的图像数据的代码量的缓冲器信息的缓冲器占有量检测装置；保存上述缓冲器信息的保存装置；调整由上述编码装置编码的图像数据的代码量，使得占有上述缓冲存储器的上述图像数据的代码量不超过规定的范围的代码量控制装置；在带状记录介质上形成多个磁道，对上述多个磁道记录上述被编码的图像数据和上述缓冲器信息的记录装置；以及从上述带状记录介质再现上述编码后的图像数据和上述缓冲器信息的再现装置，其中，上述代码量控制装置，在暂时停止对上述带状记录介质记录图像数据然后再开始记录上述图像数据的第1连续记录模式中，根据上述记录暂时停止时保存在上述保存装置中的缓冲器信息，调整记录开始时的上述图像数据的代码量，在从新安装的上述带状记录介质的记录开始位置开始记录上述图像数据的第2连续记录模式中，根据由上述再现装置从紧接上述记录开始位置之前的磁道再现的上述缓冲器信息，调整记录开始时的上述图像数据的代码量。
即，本发明的图像数据记录设备，使用缓冲存储器对图像数据进行编码；在编码时检测占有缓冲存储器的图像数据的代码量，并输出有关检测出的图像数据的代码量的缓冲器信息；将被编码的图像数据和缓冲器信息记录到记录介质。
这样一来，在开始追加记录或盖写的情况下，设定紧接在开始追加记录或盖写的位置之前的缓冲器占有量，基于该值开始编码，由此就能够防止上溢。
从而，在进行追加记录或盖写时，就可进行不发生帧跳跃的无缝的连续拍摄。
另外，上述以及其他目的还可通过具有与上述任一图像数据记录设备的各装置对应的步骤的图像数据记录方法、用计算机装置实现该图像数据记录方法的计算机程序以及保存了该计算机程序的存储介质来达到。
本发明的其他特征以及优点，通过以附图为参照的下面的说明将会弄明白。此外，在附图中对相同或相似的结构附加相同的参照标号。
附图说明
附图包含在说明书中，构成其一部分，表示本发明的实施形式，并与说明书的记述一起用于说明本发明的原理。
图1是表示本发明的第1实施形式的结构的框图。
图2是表示本发明的第2实施形式的结构的框图。
图3是表示本发明的第3实施形式的结构的框图。
图4是表示第3实施形式中的缓冲器占有量信息的配置例的图。数据的带状的记录介质，记录通过帧内编码和帧间预测编码所编码的新图像数据时，使用缓冲存储器对图像数据进行编码；在编码时检测占有缓冲存储器的图像数据的代码量，并输出有关检测出的图像数据的代码量的缓冲器信息；将被编码的图像数据和缓冲器信息记录到记录介质。
这样一来，在对不可能进行随机存取的带状的记录介质开始追加记录或盖写的情况下，设定紧接在开始追加记录或盖写的位置之前的缓冲器占有量，从该值开始编码，由此就能够防止上溢，在追加记录或盖写时就可进行不发生帧跳跃的无缝的连续拍摄。
此外，最好是还包括从带状的记录介质再现图像数据和缓冲器信息的再现装置；编码装置，使用由再现装置所再现的缓冲器信息进行新图像数据的编码处理。
最好是编码装置，基于在带状的记录介质中，从紧接在新图像数据的记录开始位置之前的位置所再现的缓冲器信息，来控制新图像数据的代码量。
另外，上述以及其他目的还可通过具有与上述任一图像数据记录设备的各装置对应的步骤的图像数据记录方法、用计算机装置实现该图像数据记录方法的计算机程序以及保存了该计算机程序的存储介质来达到。
本发明的其他特征以及优点，通过以附图为参照的下面的说明将会弄明白。此外，在附图中对相同或相似的结构附加相同的参照标号。
附图说明
附图包含在说明书中，构成其一部分，表示本发明的实施形式，并与说明书的记述一起用于说明本发明的原理。
图1是表示本发明的第1实施形式的结构的框图。
图2是表示本发明的第2实施形式的结构的框图。
图3是表示本发明的第3实施形式的结构的框图。
图4是表示第3实施形式中的缓冲器占有量信息的配置例的图。
图5是表示第1实施形式的速率控制的一例的图。
图6是表示缓冲器占有量信息在磁道上的配置的图。
图7是表示MPEG中的GOP的例子的图。
图8是表示缓冲器占有量随时间的变化的图。
图9是表示速率控制中的上溢的例子的图。
图10是表示在一般的磁带介质中的磁道信息的配置例的图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的优选实施形式进行详细说明。
<第1实施形式>
图1是表示作为本发明的第1实施形式的记录设备的结构的框图。
图中101是视频输入部，一般由摄像机、传感器、A/D变换部构成。102是视频编码部，是遵循MPEG标准的视频编码器等，并适当进行代码量控制。另一方面，103是音频输入部，由扩音器和A/D变换部构成。104是音频编码部，可以使用依照各种标准的编码方式，但在本申请中，对音频的编码方式不进行详述。105是代码缓冲器/监视器，在使用MPEG方式时，如在以往例子中所说明那样，连接VBV缓冲器。视频和音频的代码数据被输入到多路复用部106，进行多路复用。这时，还同时进行视频和音频间的同步控制。视频编码部102基于此代码缓冲器/监视器105(VBV缓冲器)中的数据占有量对视频数据进行编码，以使视频数据的代码量(数据率)不超过所规定的值。
108是多路复用数据记录处理部，将由多路复用部所多路复用的代码数据变换为适合于记录到作为记录介质的磁带T上的形态。另一方面，107是缓冲器占有量数据记录处理部，将表示由代码缓冲器/监视器105所监视的代码缓冲器占有量的信息与多路复用数据一起输出到记录再现部109以进行记录。在本实施形式中，具体来讲，作为缓冲器占有量信息，记录在代码缓冲器/监视器105中所储存的视频数据的位数。109是记录再现部，对磁带T通过旋转磁头而形成多个螺旋磁道，如后面所述那样记录多路复用数据和代码缓冲器占有量信息。
以上是记录侧的功能，下面，是关于再现侧的功能的说明。
111是多路复用数据读出部，读出记录在磁带T上的多路复用数据。110是缓冲器占有量数据读出装置，读出由缓冲器占有量数据记录处理部107所记录的缓冲器占有量数据。113是多路分解部，将多路复用数据多路分解成视频代码数据和音频代码数据。114是视频解码部，对视频代码数据进行解码。112是代码缓冲器/监视器，沿视频解码部114的视频解码过程进行代码缓冲器控制。
115是音频解码部，对音频代码数据进行解码。116是视频输出部，由显示图像的一般的显示装置等构成。117是音频再现部，由再现音频信号的一般的扬声器装置等构成。
视频编码部102、可编辑点检测部118和缓冲器占有量反馈部119构成为协同进行动作，是本发明的中心的部分。可编辑点检测装置118检测如在上述以往例子中所述那样，可按GOP单位等适当进行追加记录·盖写的点。缓冲器占有量反馈部119将紧接在可编辑点之前所记录的缓冲器占有量信息传送给视频编码部102，并由此进一步传送给代码缓冲器/监视器105。
另一方面，当在编码装置侧进行追加记录·盖写时，将在此前的编码过程中所监视的缓冲器占有量信息复位，并将从缓冲器占有量反馈部119传送的缓冲器占有量信息置位，开始进行编码和记录。
120是***控制部，按照来自操作开关121的指示控制装置各部分的动作。
图6是表示本实施形式中的缓冲器占有量数据的记录位置的一例的图。在所图示的例子中，1磁道的数据600由磁带基本信息601、主数据602和子代码603构成，缓冲器占有量信息被写入子代码603的一部分中。例如，在MPEG-2的MP@ML模式中，缓冲器占有量的值是从0(这时，实际上发生下溢)到1,835,008位的值，所以缓冲器占有量信息的大小为21位是足够的。
图5是用于说明本实施形式中的缓冲器的控制例子的图。在紧接由可编辑点检测部118指定为可进行连续拍摄的点之前的B点，缓冲器占有量信息从缓冲器占有量反馈电路119传送给视频编码部102。
下面对这种连续拍摄时的处理进行说明。
用户通过操作上述操作开关121，如前所述那样，再现包含在磁带T上所记录的多路复用数据(图像数据及声音数据)和缓冲器占有量信息的数据，一边确认从视频输出部116输出的图像一边在通过连续拍摄新开始图像数据的记录的位置指示暂时停止。
若有暂时停止的指示则***控制部121控制可编辑点检测部118，通知有暂时停止的指示。可编辑点检测部118检测记录着包含在有暂时停止指示时所再现的帧的GOP的最后帧的磁道，并将该磁道位置通知给缓冲器占有量反馈部119。缓冲器占有量反馈部119在从代码缓冲器/监视器112所输出的缓冲器占有量信息之中，检测从紧接在由可编辑点检测部118检测出的暂时停止位置的磁道之前的磁道所再现的缓冲器占有量信息，并通知给视频编码部102。
当在该状态下，用户操作上述操作开关121，指示了新的图像、声音数据的记录开始时，***控制部120对视频编码部102、音频编码部104指示编码开始，同时对记录再现部109指示记录开始。
若有新的视频信号的编码开始的指示，则视频编码部102基于从缓冲器占有量反馈部119如前所述那样输出的，记录紧接在连续拍摄之前的位置的缓冲器占有量信息，对视频数据进行编码以使新记录的视频数据的数据率不超过所规定的数据率，并输出到代码缓冲器/监视器105。以后的处理，与通常记录时的处理同样。
这样，在开始进行连续拍摄的情况下，视频编码部102首先将紧接在此连续拍摄开始位置之前(B点)的缓冲器占有量置位在编码器中，并基于此缓冲器占有量开始编码，由此就可防止在连续拍摄后的数据的再现时解码侧的缓冲存储器发生上溢。
如上所说明那样根据本实施形式，在对磁带进行追加记录或盖写时，就可在连续拍摄开始位置上，进行不发生因解码侧的缓冲存储器上溢而引起的帧跳跃的无缝的再现。
此外，当在通常的记录时暂时停止，之后再次开始记录的情况下，原样保持在记录停止时存储在代码缓冲器/监视器105中的缓冲器占有量的信息，在下一记录(编码)开始时，基于所保持的缓冲器占有量的信息来控制视频数据的数据率。
另外，在本实施形式中，在将如前所述那样记录了数据的磁带T新安装到VTR100的情况下，***控制部120就自动地从紧接在当前的磁带的位置(记录结束位置)之前的位置如上所述那样再现数据，并将从在紧接由可编辑点检测部118检测出的可编辑点之前所再现的缓冲器占有量信息，由反馈部119通知给视频编码部109。
<第2实施形式>
下面，对有关本发明的第2实施形式进行说明。第2实施形式也是与第1实施形式同样的记录设备，在以下的说明中，对与第1实施形式同样的部分省略说明，并以本实施形式的特征的部分为中心进行说明。
图2是表示作为第2实施形式的记录设备的结构的框图。在本实施形式中，201～221的各部分是分别与关于第1实施形式所说明的图1的101～121同样的部分。
222是磁道数据形成处理部，在至少1个磁道上按可编辑的单位形成编码数据。这时，上述缓冲器占有量信息也进行配置以适当记录到磁道上的预定位置。缓冲器占有量信息，与关于第1实施形式所说明的图6同样，被写入适当磁道的子代码区。但是，最好写入紧接在可进行追加记录·盖写之前的最后磁道的子代码区。
223是ECC附加部，作为读出错误对策，以由至少1个磁道构成的ECC交错块为单位附加ECC代码。224是检查所附加的ECC数据并适当进行纠错的ECC检测部，225是从磁道数据中抽取多路复用代码数据和占有量信息并传送给后级的磁道数据读出部。
在本实施形式中，以构成对磁带T所记录的ECC交错块的n(n是大于或等于1的整数)磁道为单位改写缓冲器占有量信息。因此，缓冲器占有量信息的读出也以该n磁道为单位进行。其他处理与在上述第1实施形式中所说明过的同样。
根据本实施形式，在以ECC交错块为单位对磁带进行追加记录或盖写时，可进行不发生帧跳跃的无缝的连续拍摄。
<第3实施形式>
下面，对有关本发明的第3实施形式进行说明。第3实施形式也是与上述实施形式同样的记录设备，在以下的说明中，对与第1实施形式和第2实施形式同样的部分省略说明，并以本实施形式的特征的部分为中心进行说明。
图3是表示作为第3实施形式的记录设备的结构的框图。在本实施形式中，301～321的各部分是分别与关于第1实施形式所说明的图1的101～121同样的部分，322～325的各部分是分别与关于第2实施形式所说明的图2的222～225同样的部分。
本实施形式，考虑了在已进行追加记录或盖写的情况下，追加记录或盖写已结束的位置和在背景(background)上所记录的视频数据的连续性。
在本实施形式中，考虑构成交错块的磁道的数比1多的情况，设置有交错块缓冲器326。在此交错块缓冲器326中，暂时保存在处理交错块的数据期间的缓冲器占有量信息。通过采用这样的结构，就能够将在下一个点记录结束时刻的缓冲器占有量信息记录到可进行连续拍摄·盖写的前1个点。
通过这样的结构，在对进行连续拍摄·盖写的交错块，给与了连续拍摄·盖写的结束命令时，由于已经能够取得在该交错块的编码结束时所期待的缓冲器占有量信息，所以可在连续拍摄·盖写实际结束之前对代码量进行调整，可进行以连续拍摄·盖写结束时刻的缓冲器占有量信息为目标的编码，并可取得连续拍摄·盖写已结束的点和背景之间的代码量控制的整合性(consistency)。
图4是示例出在可进行连续拍摄·盖写的单位为GOP单位时，被写入各GOP数据的缓冲器占有量信息的图。这样，可知该GOP编码结束时刻的缓冲器占有量信息被配置在各个GOP数据之前。
根据本实施形式，在以ECC交错块为单位对磁带进行追加记录或盖写时，能够容易地取得代码量控制的整合性，并可进行不发生帧跳跃的无缝的连续拍摄。
<其他实施形式>
在上述实施形式中，以记录到作为记录介质(media)不能随机存取(仅可顺序存取)的带状的记录介质的记录设备为例进行了说明，但是，本发明也可以应用于记录到可进行随机存取的、例如盘状的记录介质的记录设备。
需要注意的是，本发明既可应用于由1个设备构成的装置，也可应用于由多个设备构成的***。
进而，以下情况也包含在本发明中，即，将实现上述实施形式的功能的软件的程序(包括具体实现上述实施形式的图1、2、3所示的，可用软件实现的功能块的程序模块的程序)直接或者远程提供给***或装置，用该***或装置的计算机读出并执行所供给的程序，由此来达到本发明的目的。在此情况下，只要***或装置具有该程序的功能，则实施方式无需依赖于程序。
从而，由于本发明的功能由计算机所实现，故安装在该计算机的程序代码本身也将实现本发明。也就是，用于实现本发明的功能的计算机程序也包含在本发明的权利要求中。
在此情况下，只要***或装置具有程序的功能，则不过问程序的形态，可使用对象代码、由解释程序所执行的程序、供给OS的脚本数据等。
用于供给程序的存储介质，例如有软磁盘、硬盘、光盘、磁光盘、CD-ROM、CD-R、CD-RW、磁带、非易失性存储卡、ROM、DVD(DVD-ROM、DVD-R)等。
作为供给程序的方法，客户计算机可通过使用客户计算机所具有的浏览器来连接到网络上的网站，并且本发明的计算机程序本身、或可自动安装的被压缩的程序文件能够被下载到记录介质例如硬盘。进而，可通过将组成程序的程序代码分割成多个文件并从不同的网站来下载这些文件来提供本发明的程序。也就是，对多个用户下载用计算机实现本发明的功能的程序文件的WWW(World WideWeb)服务器也包含在本发明的权利要求中。
另外，也可对本发明的程序进行加密并存储在存储介质例如CD-ROM中，将存储介质发布给用户，允许满足预定条件的用户经互联网从网站下载解密的密钥信息，并允许这些用户使用该密钥信息来执行被加密的程序由此将程序安装在用户的计算机上。
进而，除通过计算机执行所读出的程序使上述的实施形式的功能得以实现外，根据该程序的指示，在计算机上运转的OS等执行实际处理的部分或全部，通过该处理也可使上述实施形式的功能得以实现。
进而，在从记录介质读出的程序被写入到在计算机中所***的功能扩充板和在计算机上所连接的功能扩充装置上备有的存储器以后，基于该程序的指示，该功能扩充板和功能扩充装置上备有的CPU等执行实际处理的部分或全部，通过该处理也可使上述实施形式的功能得以实现。
由于在不脱离本发明的精神和范围内，能够实现本发明大量而广泛的实施形式，应该理解为本发明并不限于特定的实施形式，而是由附加的权利要求所规定。

Claims (1)

1.一种图像数据记录设备，包括：
使用缓冲存储器对图像数据进行可变长编码的编码装置；
在利用上述编码装置的编码时检测占有上述缓冲存储器的上述图像数据的代码量，并输出有关上述检测出的图像数据的代码量的缓冲器信息的缓冲器占有量检测装置；
保存上述缓冲器信息的保存装置；
调整由上述编码装置编码的图像数据的代码量，使得占有上述缓冲存储器的上述图像数据的代码量不超过规定的范围的代码量控制装置；在带状记录介质上形成多个磁道，对上述多个磁道记录上述被编码的图像数据和上述缓冲器信息的记录装置；以及
从上述带状记录介质再现上述编码后的图像数据和上述缓冲器信息的再现装置，
其中，上述代码量控制装置，
在暂时停止对上述带状记录介质记录图像数据然后再开始记录上述图像数据的第1连续记录模式中，根据上述记录暂时停止时保存在上述保存装置中的缓冲器信息，调整记录开始时的上述图像数据的代码量，
在从新安装的上述带状记录介质的记录开始位置开始记录上述图像数据的第2连续记录模式中，根据由上述再现装置从紧接上述记录开始位置之前的磁道再现的上述缓冲器信息，调整记录开始时的上述图像数据的代码量。
CNB2003101151265A 2002-11-21 2003-11-20 图像数据记录设备 Expired - Fee Related CN1297982C (zh)

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