JP6180271B2

JP6180271B2 - 映像記録装置及び映像記録方法

Info

Publication number: JP6180271B2
Application number: JP2013211876A
Authority: JP
Inventors: 岳士梶山; 英一宮下
Original assignee: Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2013-10-09
Filing date: 2013-10-09
Publication date: 2017-08-16
Anticipated expiration: 2033-10-09
Also published as: JP2015075931A

Description

本発明は、高精細映像用の映像記録装置及び映像記録方法に関する。

近年、ＨＤＴＶ（ＨｉｇｈＤｅｆｉｎｉｔｉｏｎＴｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）よりも更に高精細な、走査線数が２０００本超の超高精細映像（４ＫＵＨＤＴＶ（ＵｌｔｒａＨｉｇｈＤｅｆｉｎｉｔｉｏｎＴｅｌｅｖｉｓｉｏｎ））用のカメラが、デジタルシネマ産業又は医療用途等で用いられている。さらに、走査線数が４０００本超の超高精細映像（８ＫＵＨＤＴＶ）用のカメラも、次世代の放送方式として研究されている。
超高精細映像（例えば、８ＫＵＨＤＴＶ）は、非圧縮のデータレートが２４Ｇｂｐｓ〜１４４Ｇｂｐｓと非常に高いため、画質劣化の少ない圧縮符号化を施し、記録データレートを一定の割合まで抑えて記録する手法が考えられる。

ところで、近年、高速化及び大容量化が進むＮＡＮＤフラッシュメモリは、映像のような連続データの書き込みに適した記録素子であり、デジタルカメラ用の記録素子として多用されている。ＮＡＮＤフラッシュメモリで構成される代表的な記録デバイスとしてＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）が挙げられる。

不揮発性の固体メモリであるＮＡＮＤフラッシュメモリは、書き込みと消去の繰り返しにより記録素子が劣化し、データの信頼性が低下する。ＮＡＮＤフラッシュメモリを用いた記録装置は、劣化した記録素子を、予め用意された代替の記録素子に振り替えることで、データの信頼性を保証している。この記録素子の振り替えは、論理アドレスと物理アドレス（記録素子）との変換テーブルを更新することによって実現される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−１８１３８０号公報

ＮＡＮＤフラッシュメモリを用いて映像記録用の大容量な記録装置を構成する場合、論理アドレスと物理アドレス（記録素子）とを一対一で変換すると変換テーブルのサイズが大きくなり、記録素子の振り替え等を含む変換テーブルの更新処理の負荷が大きくなっていた。

本発明は、アドレス管理の処理負荷を低減できる映像記録装置及び映像記録方法を提供することを目的とする。

本発明に係る映像記録装置は、ＮＡＮＤメモリを記録素子とする映像記録装置であって、前記記録素子に対応する物理アドレスと、論理アドレスとを動的に関連付ける管理テーブルを記憶する記憶部と、前記管理テーブルを管理すると共に、当該管理テーブルに基づいてアドレス変換を行い、指定された前記論理アドレスに関連付けられている物理アドレスの記録素子を制御する制御部と、を備え、前記管理テーブルにおいて、所定の圧縮率で符号化された映像データの１フレームの容量に相当する複数の物理アドレスからなるグループに対して中間アドレスが設けられ、前記制御部は、前記映像データのフレーム単位に前記論理アドレスを割り当て、当該論理アドレスと前記中間アドレスとの関連付けを管理する。

この構成によれば、映像記録装置は、大容量の映像データを記録する場合に、複数の物理アドレスをまとめた中間アドレスを設けることで、管理テーブルにおけるアドレス管理及び更新の負荷を低減できる。さらに、映像記録装置は、１つの中間アドレスに格納するデータサイズを、映像の１フレーム分のデータサイズとすることで、記録素子の利用効率を損なわず、処理負荷を低減できる。

前記制御部は、前記記録素子の劣化を検出した場合、当該記録素子と対応付けられている中間アドレスと前記論理アドレスとの関連付けを、新たな中間アドレスに振り替えてもよい。

この構成によれば、映像記録装置は、記録素子の劣化を検出した場合、この記録素子と対応付けられている中間アドレスへの関連付けを、新たな中間アドレスに振り替えるので、同程度に劣化が進んだ複数ページをまとめて効率的に処理できる。

前記制御部は、前記所定の圧縮率よりも高い圧縮率の映像データを記録する場合、複数の論理アドレスに対して１つの中間アドレスを関連付けてもよい。

この構成によれば、映像記録装置は、記録する映像データの圧縮率が設計時の所定の圧縮率よりも高く変更された場合、複数の論理アドレスに対して１つの中間アドレスを関連付ける。これにより、映像記録装置は、記録する映像の圧縮率が変更されて１フレーム分のデータサイズが減少した場合にも、記録素子の利用効率を下げることなく映像を記録できる。

前記制御部は、前記所定の圧縮率よりも低い圧縮率の映像データを記録する場合、フレームを分割し、１つの論理アドレスに対して、当該分割したデータそれぞれを記録する複数の中間アドレスを関連付けてもよい。

この構成によれば、映像記録装置は、記録する映像データの圧縮率が設計時の所定の圧縮率よりも低く変更された場合、１つの論理アドレスに対して複数の中間アドレスを関連付ける。これにより、映像記録装置は、記録する映像の圧縮率が変更されて１フレーム分のデータサイズが増加した場合にも、柔軟に対応できる。

本発明に係る映像記録方法は、ＮＡＮＤメモリを記録素子とする映像記録方法であって、前記記録素子に対応する物理アドレスと、論理アドレスとを動的に関連付ける管理テーブルを記憶する記憶部と、前記管理テーブルを管理すると共に、当該管理テーブルに基づいてアドレス変換を行い、指定された前記論理アドレスに関連付けられている物理アドレスの記録素子を制御する制御部と、を備えたコンピュータが、前記管理テーブルにおいて、所定の圧縮率で符号化された映像データの１フレームの容量に相当する複数の物理アドレスからなるグループに対して中間アドレスを設け、前記映像データのフレーム単位に前記論理アドレスを割り当て、当該論理アドレスと前記中間アドレスとの関連付けを管理する。

本発明によれば、アドレス管理の処理負荷が低減される。

映像記録システムの機能構成を示すブロック図である。管理テーブル群の一例を示す図である。アドレス変換管理の第１パターンを示す図である。第１パターンにおいて、記録素子の劣化が検出された場合の関連付けの更新例を示す図である。アドレス変換管理の第２パターンを示す図である。第２パターンにおいて、記録素子の劣化が検出された場合の関連付けの更新例を示す図である。圧縮率が２倍に変更された場合のデータ記録状況の第１パターンを示す図である。圧縮率が２倍に変更された場合のデータ記録状況の第２パターンを示す図である。圧縮率が１／２倍に変更された場合のデータ記録状況を示す図である。

以下、本発明の実施形態の一例について説明する。
本実施形態の映像記録システム１は、高精細な（例えば、２４Ｇｂｐｓ以上の）映像信号、又はその圧縮信号をＮＡＮＤフラッシュメモリに記録する。例えば、２４Ｇｂｐｓ（フレーム周波数６０Ｈｚ）の映像を１／６圧縮すると、１フレーム当たりのデータ量は８３３３Ｋｂｙｔｅになる。このデータに対して、更に音声、字幕、カメラパラメータ、プロキシ画像等のメタデータを付加すると、９０００Ｋｂｙｔｅ程度の容量となり、映像記録システム１は、これらを、映像データとして映像記録装置１０により逐次記憶する。本実施形態では、９０００Ｋｂｙｔｅの映像データを記録する場合を例として説明する。

図１は、映像記録システム１の機能構成を示すブロック図である。
映像記録システム１は、映像記録装置１０と、圧縮符号化装置２０と、映像信号源３０とを備える。
映像信号源３０は、例えば、ビデオカメラ又はプレイヤ等を含み、映像信号をＳＤＩ等の伝送規格により出力する。出力された非圧縮の映像信号は、圧縮符号化装置２０により所定の圧縮率で符号化され、映像記録装置１０に入力される。

映像記録装置１０は、ＮＡＮＤフラッシュメモリ１１と、管理用メモリ１２（記憶部）と、ＮＡＮＤコントローラ１３（制御部）と、作業用一時記憶領域であるＤＲＡＭ１４と、圧縮符号化装置２０から映像信号を受信するＩ／Ｆ（インタフェース）１５とを備える。

ＮＡＮＤフラッシュメモリ１１は、ＮＡＮＤ型の記録素子で構成される不揮発性の記憶部である。記録素子には、ページ（例えば、８Ｋｂｙｔｅ）単位で物理アドレスとしてのページアドレスが割り当てられている。
なお、通常のフラッシュメモリでは、ページサイズは、４〜１６Ｋｂｙｔｅ程度が一般的であり、映像データの容量（例えば、１フレーム当たり９０００Ｋｂｙｔｅ）に比べて極めて小さい。

管理用メモリ１２は、記録素子に対応する物理アドレスと、論理アドレスとの動的な関連付けを記憶した管理テーブルを格納する。
また、本実施形態では、管理テーブルにおいて、所定の圧縮率（例えば、１／６）で符号化された映像データの１フレームの容量（例えば、９０００Ｋｂｙｔｅ）に相当する複数の物理アドレスからなるグループに対して中間アドレスが設けられる。そして、論理アドレスと中間アドレスとの１対１の関連付けが管理テーブルに記憶される。

図２は、管理用メモリ１２に格納される管理テーブル群の一例を示す図である。
まず、映像データを識別するクリップ番号と、各クリップに含まれるフレームを識別するフレーム番号（論理アドレス）とが１対多に対応付けられる（ａ）。
次に、フレーム番号と中間アドレスとが１対１に対応付けられ（ｂ）、中間アドレスとページアドレス（物理アドレス）とが１対多に対応付けられる（ｃ）。
これらの管理テーブルにより、映像データに含まれる各フレームのデータが、いずれの記録素子群に記憶されているのかが管理される。

ＮＡＮＤコントローラ１３は、ＦＴＬ（ＦｌａｓｈＴｒａｎｓｌａｔｉｏｎＬａｙｅｒ）コントローラ１３１により、管理用メモリ１２に格納されている管理テーブルを更新管理する。また、ＮＡＮＤコントローラ１３は、ＦＴＬコントローラ１３１により、この管理テーブルに基づいて、論理アドレスと物理アドレスとのアドレス変換を行う。これにより、ＮＡＮＤコントローラ１３は、指定された論理アドレスに関連付けられている物理アドレスの記録素子を制御して、データの書き込み又は消去を行う。

ここで、ＦＴＬコントローラ１３１は、映像データが入力されると、映像のフレーム単位（例えば、９０００Ｋｂｙｔｅ）に論理アドレスを割り当て、この論理アドレスと中間アドレスとの関連付けを、管理テーブルによって管理する。
また、ＦＴＬコントローラ１３１は、所定の評価基準によりＮＡＮＤフラッシュメモリ１１における記録素子の劣化を検出した場合、この劣化が検出された記録素子と対応付けられている中間アドレスと論理アドレスとの関連付けを、新たな中間アドレスに振り替える。

図３は、ＦＴＬコントローラ１３１によるアドレス変換管理の第１パターンを示す図である。
この第１パターンでは、ＮＡＮＤコントローラ１３は、従来の通り、前述の中間アドレスを用いない。この場合、論理アドレスとページアドレス（物理アドレス）とが１対１に対応するので、論理アドレスが１つ指定されると、ＮＡＮＤフラッシュメモリ１１内の対応する１ページ分の記録素子が決定する。
ここで、ページアドレスＮ＋１以降は、論理アドレスと関連付けられていない予備領域である。

図４は、第１パターンにおいて、記録素子の劣化が検出された場合の関連付けの更新例を示す図である。
劣化を検出した記録素子ｎ−１に割り当てられているページアドレスｎ−１は、更新前には、論理アドレスｎ−１と関連付けられていた。ＦＴＬコントローラ１３１は、論理アドレスｎ−１との関連付けを、ページアドレスｎ−１から、予備領域のページアドレスＮ＋１へ振り替えることにより、エラーレートの上昇を抑制する。

映像記録の場合、ストレージ容量が大きいため、管理テーブルのサイズも膨大になる。したがって、ページ単位でのアドレス変換及び関連付けの変更は、処理負荷が高く困難となる。
そこで、映像をフレーム単位で記録する場合に、複数ページをフレームサイズにまとめ、中間アドレスで管理することにより、アドレス管理が効率化し、処理負荷が低減する。

図５は、ＦＴＬコントローラ１３１によるアドレス変換管理の第２パターンを示す図である。
この第２パターンでは、ＦＴＬコントローラ１３１は、前述の中間アドレスを用いる。この場合、論理アドレスとページアドレス（物理アドレス）とが中間アドレスを介して１対多に対応するので、論理アドレスが１つ指定されると、ＮＡＮＤフラッシュメモリ１１内の複数（ｍ）ページ分の記録素子が決定する。
ここで、中間アドレスでグループ化された複数ページの容量は、映像データの１フレーム（例えば、９０００Ｋｂｙｔｅ）を収容できるサイズであり、１フレーム毎に論理アドレス１つが割り当てられる。

図６は、第２パターンにおいて、記録素子の劣化が検出された場合の関連付けの更新例を示す図である。
劣化を検出した記録素子Ｎ×ｍに割り当てられている中間アドレスＮは、更新前には、論理アドレスＮと関連付けられていた。ＦＴＬコントローラ１３１は、論理アドレスＮとの関連付けを、中間アドレスＮから、予備領域の中間アドレスへ振り替えることにより、エラーレートの上昇を抑制する。
このとき、中間アドレスＮに属している複数の記録素子は、同一フレームのデータが記録されるため、消去及び書き込みの回数が同等であり、同程度に劣化が進んでいると考えられる。したがって、中間アドレスの単位で、合理的に振り替えが行われる。

次に、圧縮符号化装置２０における圧縮率が変更され、１フレーム当たりの容量が変化した場合について説明する。圧縮符号化装置２０は、圧縮率を変更することにより、映像の画質と記録時間を変更できる。
ＦＴＬコントローラ１３１は、設計時の所定の圧縮率よりも高い圧縮率の映像データを記録する場合、複数のフレーム（論理アドレス）に対して１つの中間アドレスを関連付ける。これにより、１つの中間アドレスに対して複数のフレームのデータが格納される。

圧縮率が２倍（圧縮後のデータサイズは１／２）に変更された場合、ＦＴＬコントローラ１３１は、２フレーム分の圧縮データを１つの中間アドレスに格納することで、記録素子の利用効率を低下させることなく記録できる。同様に、圧縮率が３倍（圧縮後のデータサイズは１／３）に変更された場合、ＦＴＬコントローラ１３１は、３フレーム分の圧縮データを１つの中間アドレスに格納することで、記録素子の利用効率を低下させることなく記録する。

このとき、ＦＴＬコントローラ１３１は、管理テーブルに、メタ情報として圧縮率を２倍に変更した情報を併せて記録する。例えば、管理テーブルにおいて、フレーム番号（論理アドレス）と中間アドレスとが多対１に関連付けられ、フレーム毎に圧縮率が併せて記憶される。
記録された映像の再生時には、圧縮率のメタ情報を参照しながらデータを切り出して圧縮復号することで、元の映像データが再生可能である。

図７は、圧縮率が２倍に変更された場合のデータ記録状況の第１パターンを示す図である。
非圧縮で２４Ｇｂｐｓの映像データ（１フレーム当たり５４０００Ｋｂｙｔｅ）は、圧縮率１／６により、１フレーム当たりの容量は９０００Ｋｂｙｔｅとなる。この場合、論理アドレス及び中間アドレスが９０００Ｋｂｙｔｅ単位で設けられている。

このとき、圧縮符号化装置２０における圧縮率が１／１２に変更されると、１フレーム当たりの容量は４５００Ｋｂｙｔｅに縮小される。すると、１つの中間アドレスに割り当てられている記録素子に１フレーム分のデータを記録した場合、約半分の容量が未使用の状態となる。

図８は、圧縮率が２倍に変更された場合のデータ記録状況の第２パターンを示す図である。
第１パターンと同様に、中間アドレスは９０００Ｋｂｙｔｅ単位で設けられている。

このとき、圧縮符号化装置２０における圧縮率が１／１２に変更されると、１フレーム当たりの容量は４５００Ｋｂｙｔｅに縮小される。すると、１つの中間アドレスに割り当てられている記録素子は、２フレーム分の容量を持つことになる。
そこで、ＦＴＬコントローラ１３１は、２つのフレーム（論理アドレス）を同一の中間アドレスに割り当て、１つの中間アドレスに割り当てられている記録素子に２フレーム分のデータを記録する。これにより、未使用の記録素子が減少するため、記録素子の利用効率が向上する。
特に、設計時に比べて更に定数倍の圧縮がなされた場合、ＦＴＬコントローラ１３１は、複数フレームを同一の中間アドレスに割り当てることにより、利用効率の低下を防ぐことができる。

なお、本実施形態では、圧縮率が初期設定より高くなった場合を説明したが、映像記録装置１０は、圧縮率が低くなった場合にも対応可能である。
この場合、ＦＴＬコントローラ１３１は、設計時の所定の圧縮率よりも低い圧縮率の映像データを記録する場合、フレームを分割し、１つのフレーム（論理アドレス）に対して、分割したデータそれぞれを記録するための複数の中間アドレスを関連付ける。

図９は、圧縮率が１／２倍に変更された場合のデータ記録状況を示す図である。
中間アドレスは、１／６圧縮時のフレームサイズとして、９０００Ｋｂｙｔｅ単位で設けられている。

このとき、圧縮符号化装置２０における圧縮率が１／３に変更されると、１フレーム当たりの容量は１８０００Ｋｂｙｔｅに拡大される。すると、１つの中間アドレスに割り当てられている記録素子では、１フレーム分のデータを記録できない。
そこで、ＦＴＬコントローラ１３１は、１フレーム（論理アドレス）を２つの中間アドレスに割り当て、２つの中間アドレスに割り当てられている記録素子に１フレーム分のデータを記録する。これにより、映像記録装置１０は、圧縮率の変更に対応できる。
なお、設計時に対してフレーム容量が定数倍になる場合、ＦＴＬコントローラ１３１は、１フレームを複数の中間アドレスに割り当てることにより、利用効率の低下を防ぐことができる。

以上のように、本実施形態によれば、映像記録装置１０は、複数の物理アドレスをまとめた中間アドレスを設けることで、管理テーブルにおけるアドレス管理及び更新の負荷を低減できる。例えば、１つの中間アドレスに格納するデータサイズを、映像の１フレーム分のデータサイズとすることで、記録素子の利用効率を損なわず、処理負荷を低減できる。

映像記録装置１０は、記録素子の劣化を検出した場合、この記録素子と対応付けられている中間アドレスへの関連付けを、新たな中間アドレスに振り替えるので、同程度に劣化が進んだ複数ページをまとめて効率的に処理できる。

映像記録装置１０は、記録する映像データの圧縮率が設計時の所定の圧縮率よりも高く変更された場合、複数フレーム（論理アドレス）に対して同一の中間アドレスを関連付ける。画像圧縮した映像を記録する場合、圧縮率を変更すると（例えば、圧縮率を２倍、３倍に上げると）、１フレーム分のデータサイズが変化するが、映像記録装置１０は、１つの中間アドレスに対して複数のフレームを記録することにより、記録素子の利用効率を下げることなく映像を記録できる。

映像記録装置１０は、記録する映像データの圧縮率が設計時の所定の圧縮率よりも低く変更された場合、１つのフレーム（論理アドレス）に対して複数の中間アドレスを関連付ける。これにより、映像記録装置１０は、記録する映像データの圧縮率の変更に柔軟に対応できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

本実施形態では、主に映像記録装置の構成と動作について説明したが、本発明はこれに限られず、各構成要素を備え、映像データを記録するための方法、又はプログラムとして構成されてもよい。

さらに、映像記録装置の機能を実現するためのプログラムをコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。

ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータで読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。

さらに「コンピュータで読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時刻の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時刻プログラムを保持しているものも含んでもよい。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

１映像記録システム
１０映像記録装置
１１ＮＡＮＤフラッシュメモリ
１２管理用メモリ（記憶部）
１３ＮＡＮＤコントローラ（制御部）
１４ＤＲＡＭ
１３１ＦＴＬコントローラ

Claims

ＮＡＮＤメモリを記録素子とする映像記録装置であって、
前記記録素子に対応する物理アドレスと、論理アドレスとを動的に関連付ける管理テーブルを記憶する記憶部と、
前記管理テーブルを管理すると共に、当該管理テーブルに基づいてアドレス変換を行い、指定された前記論理アドレスに関連付けられている物理アドレスの記録素子を制御する制御部と、を備え、
前記管理テーブルにおいて、所定の圧縮率で符号化された映像データの１フレームの容量に相当する複数の物理アドレスからなるグループに対して中間アドレスが設けられ、
前記制御部は、前記映像データのフレーム単位に前記論理アドレスを割り当て、当該論理アドレスと前記中間アドレスとの関連付けを管理する映像記録装置。
前記制御部は、前記記録素子の劣化を検出した場合、当該記録素子と対応付けられている中間アドレスと前記論理アドレスとの関連付けを、新たな中間アドレスに振り替える請求項１に記載の映像記録装置。
前記制御部は、前記所定の圧縮率よりも高い圧縮率の映像データを記録する場合、複数の論理アドレスに対して１つの中間アドレスを関連付ける請求項１又は請求項２に記載の映像記録装置。
前記制御部は、前記所定の圧縮率よりも低い圧縮率の映像データを記録する場合、フレームを分割し、１つの論理アドレスに対して、当該分割したデータそれぞれを記録する複数の中間アドレスを関連付ける請求項１又は請求項２に記載の映像記録装置。
ＮＡＮＤメモリを記録素子とする映像記録方法であって、
前記記録素子に対応する物理アドレスと、論理アドレスとを動的に関連付ける管理テーブルを記憶する記憶部と、
前記管理テーブルを管理すると共に、当該管理テーブルに基づいてアドレス変換を行い、指定された前記論理アドレスに関連付けられている物理アドレスの記録素子を制御する制御部と、を備えたコンピュータが、
前記管理テーブルにおいて、所定の圧縮率で符号化された映像データの１フレームの容量に相当する複数の物理アドレスからなるグループに対して中間アドレスを設け、
前記映像データのフレーム単位に前記論理アドレスを割り当て、当該論理アドレスと前記中間アドレスとの関連付けを管理する映像記録方法。