JPH08293157A - 可変フレーム長高能率符号化データの記録再生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 データを飛び越して再生する場合に高能率符
号化データのフレーム抽出処理を改善できる記録再生方
法を提供することを目的とする。 【構成】 可変フレーム長高能率符号化データを固定デ
ータ長のブロックに分割して記録し再生するに際し、前
記ブロックに（ａ）に示す高能率符号化データと前記ブ
ロック内の高能率符号化データの最初のフレームのフレ
ーム先頭位置を表すフレーム位置情報とを（ｃ）に示す
ブロック同期信号に基づいて（ｄ）に示すように記録
し、再生時には、前記フレーム位置情報を用いて前記高
能率符号化データのフレーム抽出を行うので、データを
飛び越して再生する場合にフレーム単位の再生を容易に
行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、データ圧縮効率の高い
可変フレーム長の高能率符号化データを記録再生する方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、高能率符号化技術の進歩、発達に
伴い、音声、画像等の高能率符号化データのフレーム当
たりのデータ数、すなわちフレームデータ長を変化させ
る可変フレーム長の高能率符号化技術が注目を集めてい
る。

【０００３】このような高能率符号技術としては、たと
えばＩＳ０（国際標準化機構）とＩＥＣ（国際電気標準
会議）の合同の作業部会であるＭＰＥＧ（Moving Pictu
re Experts Group）により１９９３年にＩＳＯ／ＩＥＣ
の１１１７２規格として標準化されたＭＰＥＧ１規格に
示されている。

【０００４】このような可変フレーム長の高能率符号化
データの一例として、オーディオ信号に対する高能率符
号化データの規格であるＭＰＥＧ１オーディオ規格のレ
イヤ１のビットストリームについて説明する。

【０００５】ここでは、１９９４年に株式会社アスキー
社から出版された「最新ＭＰＥＧ教科書」（監修 藤原
洋，マルチメディア研究会編）の第８章「ハイファイ
・オーディオ対応のＭＰＥＧオーディオとは？」から引
用して説明する。

【０００６】図６はＭＰＥＧ１オーディオ規格のレイヤ
１の高能率符号化データのビットストリームの構成を示
し、上段（ａ）は１フレームの高能率符号化データのビ
ットストリームの構成を示している。

【０００７】ここでフレームとは一つ一つ単独でオーデ
ィオ信号に復号できる最小単位のことであり、常に一定
のサンプル数（レイヤ１では３８４サンプル）のデータ
を含んでいる。したがって、レイヤ１では１フレームの
高能率符号化データのビット数は平均３８４×ビットレ
ート÷サンプリング周波数で求められる。

【０００８】さらにレイヤ１では１フレームのビット数
は常に３２ビットの倍数に合わせるという規約になって
いるので、上記平均ビット数で求められるビット数が３
２ビットの倍数でない場合には、ヘッダのパディングビ
ットを使って３２ビットだけ多いフレーム（パディング
ビットが‘１’のフレーム）を作ることにより、複数の
フレームで平均ビット数に合わせる。

【０００９】１フレームは、ヘッダ，オプションのエラ
ーチェック（ＣＲＣ１６ビット），オーディオデータと
アンシラリーデータ（オーディオ以外の外部データ）と
から構成される。

【００１０】図６の下段（ｂ）はヘッダーの構成を示し
ている。１２ビットの同期ワードと１ビットのＩＤはす
べて’１’であり、同期パターンとして使用することが
できる。しかしながらＭＰＥＧ１オーディオのヘッダ以
外の部分には各種ビットパターンが出現可能で、同期パ
ターンと同じパターンがヘッダ以外の部分にも出現する
可能性がある。したがって復号化器では誤同期を避ける
ために複数回所定のヘッダで同期パターンを確認する必
要がある。これによって誤同期の確率をほとんどゼロに
することができる。

【００１１】図６の下段（ｂ）に示すパラメータでフレ
ーム長に影響を及ぼすのはビットレートインデックスと
サンプリング周波数であり、これについて説明する。ビ
ットレートインデックスとは、ビットレートを指定する
パラメータでこれを変化させることにより可変フレーム
長の高能率符号化データを生成することができる。サン
プリング周波数は、３２ｋＨｚ，４４．１ｋＨｚ，４８
ｋＨｚの３種類から選択できる。

【００１２】ＩＳＯ／ＩＥＣの１１１７２規格では、実
際には、レイヤ１の復号化装置に関しては、遅延時間と
ハードの複雑さをできるだけ小さくするために可変ビッ
トレート、すなわち可変フレーム長のデータに対応する
ことを義務づけてはいない。しかしながら、可変フレー
ム長のレイヤ１のデータに対応する復号化器を作ること
は可能であり、以下に説明する記録再生装置では、この
ような可変フレーム長の高能率データに対応する復号化
器を有するものとする。

【００１３】最初に、このような可変フレーム長の高能
率符号化データを固定データ長のブロックに分割して、
ディスクやテープ，半導体等のメモリに記録し、再生す
る従来の装置で用いられてきたデータ記録再生形式につ
いて説明する。

【００１４】図７はこのような従来の可変フレーム長高
能率符号化データのデータ記録再生形式の一例を示す。
図７の（ａ）はデータ記録再生形式の全体構成を示して
いる。先頭には各プログラムの再生を制御するための、
プログラムの先頭アドレスや再生時間などのプログラム
制御情報があり、続いて複数（この図ではＬ個）のプロ
グラムデータが記録されている。

【００１５】図７の（ｂ）は各プログラムの構成を示し
ている。各プログラムは記録や再生の処理が容易となる
ように、一定データ数の固定データ長ブロックから構成
されている。同図で、各プログラムを構成するブロック
の数を表すＭの値はプログラムによって異なる。

【００１６】図７の（ｃ）は各ブロックの構成を示して
いる。可変データ長のＮ個（Ｎはブロック内に少なくと
もフレームの先頭データが記録されているフレームの
数）のフレームからなる高能率符号化データが記録され
ている。同図でブロックの先頭は前のブロックからまた
がるフレームで、以下このブロックに（Ｎ−１）個の完
全なフレームデータが記録され、最後の第Ｎフレームは
次のブロックにまたがって記録される。フレームは、フ
レーム毎にフレームを構成するデータ数が異なる可変デ
ータ長フレームであり、Ｎの値はブロックによって異な
る。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の可変
フレーム長高能率符号化データの記録再生装置では、順
方向あるいは逆方向の早送り再生を行うために、データ
を飛び越して再生する場合、高能率符号化データのフレ
ーム抽出処理に時間がかかるという問題点を有してい
る。

【００１８】図８は従来の可変フレーム長高能率符号化
データの再生装置の構成を示す。８１は同期パターン抽
出部、８２はヘッダ候補抽出部、８３は同期状態制御
部、８４は復号化部である。この再生装置への入力デー
タは再生ブロックデータ、すなわち高能率符号化データ
そのものである。

【００１９】高能率符号化データが入力されると同期パ
ターン検出部８１は、所定の同期パターン、ここでは同
期ワードとＩＤからなる１３ビットすべて’１’のパタ
ーンを同期パターンとし、この同期パターンを検出する
と同期パターン位置信号を’１’にして出力する。例え
ば、図９（ａ）に示す高能率符号化データが入力される
と、斜線部で表した同期パターンに対応して同図（ｂ）
に示す同期パターン位置信号を出力する。次に、ヘッダ
候補抽出部８２では同期パターン検出部８１で検出され
た同期パターン位置信号に基づいてヘッダ候補を抽出
し、このヘッダ候補からフレーム長を計算して次のフレ
ームのヘッダ位置を図９の（ｃ）に示すようにヘッダ予
測信号として出力する。同期状態制御部８３ではヘッダ
位置予測信号で予測された位置に同期パターンが検出さ
れているか否かを確認して、同期パターンが検出されて
いない場合にはヘッダの同期パターンではないのでヘッ
ダ位置信号を‘０’とし、同期パターンが検出されてい
る場合には図９の（ｄ）に示すようにヘッダ予測位置信
号をそのままヘッダ位置信号として出力する。復号化部
８４は高能率符号化データを入力とし、ヘッダ位置信号
が‘１’となっているフレームを復号化して復号化デー
タを出力する。

【００２０】図９に示す同期パターンＳ０はオーディオ
データの中に含まれている疑似同期パターンで、ヘッダ
の中に含まれる同期パターンでない。このため同期パタ
ーンＳ０に基づいて予測したヘッダ位置予測信号には同
期パターンが存在せず、同期状態制御部８３により同期
していないと判定され、ヘッダ位置信号は‘０’とな
る。Ｓ０の次の同期パターンＳ１はＳ０により予測され
たフレームの内部にあるので同期状態制御部８３は無視
する。次の同期パターンＳ２で再びヘッダを抽出し、こ
のヘッダに基づいてフレーム長を予測し、今度はヘッダ
位置予測信号で予測された位置に同期パターンが存在す
るので同期状態制御部は同期状態にあると判定し、ヘッ
ダ位置予測信号をヘッダ位置信号として出力して、復号
化部８４で復号化を開始する。

【００２１】図９に示した例のように、従来の高能率符
号化データの再生装置ではフレーム抽出を行うのに２フ
レーム以上かかってしまう場合があり、またフレーム抽
出が可能となる以前のデータ以外は捨てられてしまうの
で復号化できる有効データが減少してしまうという問題
点がある。

【００２２】本発明はデータの飛び越しによる順方向あ
るいは逆方向の早送り再生を容易に行うことができる可
変フレーム長の高能率符号化データの記録再生装置を実
現することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の可変フレ
ーム長高能率符号化データの記録再生方法によると、可
変フレーム長高能率符号化データを固定データ長のブロ
ックに分割して記録し再生するに際し、前記ブロック
に、高能率符号化データと前記ブロック内の高能率符号
化データの最初のフレームのフレーム先頭位置を表すフ
レーム位置情報とを記録し、前記フレーム位置情報を用
いて前記高能率符号化データをフレーム単位で再生する
ことを特徴とする。

【００２４】請求項２記載の可変フレーム長高能率符号
化データの記録再生方法によると、可変フレーム長高能
率符号化データを固定データ長のブロックに分割して記
録し再生するに際し、前記ブロックに、高能率符号化デ
ータと、前記ブロック内の高能率符号化データの最初の
フレームと最後のフレームのフレーム先頭位置を表すフ
レーム位置情報とを記録し、前記フレーム位置情報を用
いて前記高能率符号化データをフレーム単位で再生する
ことを特徴とする。

【００２５】請求項３記載の可変フレーム長高能率符号
化データの記録再生方法によると、可変フレーム長高能
率符号化データを固定データ長のブロックに分割して記
録し、再生するに際し、前記ブロックに、高能率符号化
データと、前記ブロック内の高能率符号化データのすべ
てのフレームのフレーム先頭位置を表すフレーム位置情
報とを記録し、前記フレーム位置情報を用いて前記高能
率符号化データをフレーム単位で再生することを特徴と
する。

【００２６】

【作用】請求項１の構成によると、再生時には、ブロッ
ク内の最初のフレームのフレーム先頭位置を表すフレー
ム位置情報を用いて、高能率符号化データのフレーム抽
出を行って、ブロック単位のデータの飛び越しによるプ
ログラム途中からの再生や早送り再生を容易に行うこと
ができる。

【００２７】請求項２の構成によると、再生時には、ブ
ロック内の最初のフレームと最後のフレーム先頭位置を
表すフレーム位置情報を用いて、高能率符号化データの
フレーム抽出を行うとともに、ブロック内の高能率符号
化データのフレーム単位の有効データを示すことによ
り、ブロック単位のデータの飛び越しにより早送り再生
をより容易に行うことができる。

【００２８】請求項３の構成によると、再生時には、ブ
ロック内の高能率符号化データのすべてのフレームのフ
レーム先頭位置を表すフレーム位置情報を用いて、ブロ
ック内の高能率符号化データの任意のフレームのフレー
ム抽出を行うことにより、ブロック単位のデータの飛び
越しによる順方向と逆方向の早送り再生を容易に行うこ
とができる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の可変フレーム長高能率符号化
データの記録再生方法を具体的な実施例に基づいて説明
する。

【００３０】図１は本発明の実施に使用する記録装置の
構成を示す。この記録装置は、符号化部１１，ブロック
同期信号生成部１２，フレーム位置情報算出部１３，マ
ルチプレキサ１４で構成されている。図２の（ａ）〜
（ｄ）は同装置のタイミングを示しており、（ａ）は高
能率符号化データ、（ｂ）はヘッダ位置信号、（ｃ）は
ブロック同期信号、（ｄ）は記録ブロックデータであ
る。

【００３１】符号化部１１にデータが入力されると、符
号化部１１は可変フレーム長の高能率符号化データを生
成し出力する。本実施例では、従来例と同様に、符号化
部１１に入力されるデータはオーディオ信号で、出力さ
れる高能率符号化データはＭＰＥＧ１レイヤ１の高能率
符号化データである。

【００３２】ブロック同期信号生成部１２は、固定デー
タ長のブロック同期信号を生成する。ブロック同期信号
が‘１’の期間は、後でブロックデータに挿入するフレ
ーム位置情報のデータ長に対応する。

【００３３】図２（ａ）の斜線部で示すように符号化部
１１はブロック同期信号が‘１’の期間は高能率符号化
データを出力しない。符号化部１１は可変フレーム長の
高能率符号化データを出力するとともに高能率符号化デ
ータのフレームの先頭にあるヘッダの位置を表すヘッダ
位置信号を図２の（ｂ）に示すように出力する。

【００３４】フレーム位置情報算出部１３では、ヘッダ
同期信号とブロック同期信号とからブロックの先頭とブ
ロック内の高能率符号化データの第ｉフレームのフレー
ム先頭位置を表すフレーム位置情報（例えば、ブロック
の先頭からの８ビットを単位とするデータ数）を出力す
る。この第１の実施例では、ブロック内の高能率符号化
データの最初のフレームのフレーム位置をフレーム位置
情報として出力する。

【００３５】マルチプレキサ１４では、ブロック同期信
号を用いてフレーム位置情報と高能率符号化データを切
り換えて図２の（ｄ）に示す記録ブロックデータを生成
し、出力する。

【００３６】図３は本発明の実施例における可変フレー
ム長高能率符号化データの記録再生装置で用いられてい
るデータ記録再生形式を示している。図３の（ａ）はデ
ータ記録再生形式の全体構成を示している。先頭に各プ
ログラムの再生を制御するためのプログラムの先頭アド
レスや再生時間などのプログラム制御情報があり、続い
て複数（この図ではＬ個）のプログラムデータが記録さ
れている。

【００３７】図３の（ｂ）は各プログラムの構成を示す
図で、各プログラムは記録や再生の処理が容易となるよ
うに一定データ数の固定データ長ブロックから構成され
ている。各プログラムを構成するブロックの数を表すＭ
の値はプログラムによって異なる。

【００３８】図３の（ｃ）は各ブロックの構成を示す図
で、可変データ長のＮ個（Ｎはブロック内に少なくとも
フレームの先頭データが記録されているフレームの数）
のフレームからなる高能率符号化データが記録されてい
る。ブロックの先頭は前述したフレーム位置情報、次に
前のブロックからまたがるフレームで、以下このブロッ
クに（Ｎ−１）個の完全なフレームデータが記録され、
最後の第Ｎフレームは次のブロックにまたがって記録さ
れる。Ｎの値はブロックによって異なる。

【００３９】このようにして記録された固定データ長の
ブロックデータは、図４に示す再生装置で再生される。
この再生装置は、フレーム位置情報抽出部４１，ヘッダ
抽出部４２，復号化部４３で構成されている。図５の
（ａ）〜（ｄ）は同装置のタイミングを示しており、
（ａ）は再生ブロックデータ、（ｂ）は再生ブロック同
期信号、（ｃ）はヘッダ位置信号、（ｄ）はデータ有効
フラグである。

【００４０】再生ブロックデータとこれに対応する再生
ブロック同期信号が入力されると、フレーム位置情報抽
出部４１はフレーム位置情報を抽出する。フレーム位置
情報抽出部４１は再生ブロックデータの中でフレーム位
置情報を除いて高能率符号化データとして有効なデータ
位置を示す有効データフラグ（‘１’の期間が高能率符
号化データが有効）を出力する（図５の（ｄ）参照）。

【００４１】ヘッダ抽出部４２は、再生ブロック同期信
号とフレーム位置情報とからブロック内の高能率符号化
データの第ｉフレームのフレーム先頭にあるヘッダ位置
を示すヘッダ位置信号を出力する。この第１の実施例の
前記の記録装置では最初のフレームのフレーム先頭位置
のみが記録されており、ヘッダ抽出部４２では、有効デ
ータフラグで示される高能率符号化データの有効データ
からヘッダを抽出し、ヘッダのあるフレームのフレーム
長を算出し、次のフレームのヘッダ位置をヘッダ位置信
号として出力する。以下この処理を繰り返すことによっ
てブロック内のすべてのヘッダ位置を表す信号を生成し
出力する（図２の（ｂ）参照）。

【００４２】復号化部４３は、有効データフラグで示さ
れる高能率符号化データの有効データとヘッダ位置信号
を用いて高能率符号化データを復号化し、復号化データ
を出力する。

【００４３】このように第１の実施例によれば、ブロッ
ク内の高能率符号化データの最初のフレームの先頭位置
をフレーム位置情報として記録し、再生時に前記フレー
ム位置情報を用いて高能率符号化データのフレーム抽出
を行うことにより、ブロック単位のデータの飛び越しに
よるプログラム途中からの再生や早送り再生を容易に行
うことができる。

【００４４】上記の第１の実施例ではフレーム位置情報
としてブロック内の高能率符号化データの最初のフレー
ムのフレーム先頭位置を表すフレーム位置を記録し、こ
れを再生に用いたが、フレーム位置情報の内容を次のよ
うに変更した第２の実施例でも同様の効果を期待でき
る。

【００４５】第２の実施例では、ブロック内の高能率符
号化データの最初のフレームと最後のフレームのフレー
ム先頭位置を表すフレーム位置情報を記録し、再生時に
前記フレーム位置情報を用いて高能率符号化データのフ
レーム抽出を行うとともに、ブロック内の高能率符号化
データの最後のフレームのフレーム位置情報を用いてブ
ロック内の高能率符号化データの有効データ範囲を示す
ことにより、ブロック単位のデータの飛び越しによる早
送り再生をより容易に行うことができる。

【００４６】また、フレーム位置情報の内容を次のよう
に変更した第３の実施例でも同様の効果を期待できる。
第３の実施例では、ブロック内のすべての高能率符号化
データのフレーム先頭位置をフレーム位置情報として記
録し、再生時に前記フレーム位置情報を用いて、ブロッ
ク内の高能率符号化データの任意のフレームのフレーム
抽出を行うことにより、ブロック単位のデータの飛び越
しによる順方向と逆方向の早送り再生を容易に行うこと
ができる。

【００４７】

【発明の効果】請求項１記載の可変フレーム長高能率符
号化データの記録再生方法によると、ブロック内の高能
率符号化データの最初のフレームの先頭位置を表すフレ
ーム位置情報を記録し、再生時に前記フレーム位置情報
を用いて高能率符号化データのフレーム抽出を行うこと
により、ブロック単位のデータの飛び越しによるプログ
ラム途中からの再生や早送り再生を容易に行うことがで
きる。

【００４８】請求項２記載の可変フレーム長高能率符号
化データの記録再生方法によると、ブロック内の高能率
符号化データの最初と最後のフレームの先頭位置を表す
フレーム位置情報を記録し、再生時に前記フレーム位置
情報を用いて高能率符号化データのフレーム抽出を行う
とともに、ブロック内の高能率符号化データのフレーム
単位の有効データ範囲を制御することにより、ブロック
単位のデータの飛び越しによる早送り再生をより容易に
行うことができる。

【００４９】請求項３記載の可変フレーム長高能率符号
化データの記録再生方法によると、ブロック内のすべて
の高能率符号化データのフレーム先頭位置を表すフレー
ム位置情報を記録し、再生時に前記フレーム位置情報を
用いてブロック内の高能率符号化データデータの任意の
フレームのフレーム抽出を行うことにより、ブロック単
位のデータの飛び越しによる順方向と逆方向の早送り再
生を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の可変フレーム長高能率符号化データの
記録再生方法の記録に使用する記録装置の構成図。

【図２】同実施例の記録装置の構成を説明するタイミン
グ図。

【図３】同実施例のデータ記録再生形式を示す説明図。

【図４】同実施例の再生に使用する再生装置の構成図。

【図５】同実施例の再生装置の動作を説明するためのタ
イミング図。

【図６】高能率符号化データのフレーム単位のビットス
トリームの構成図。

【図７】従来の可変フレーム長高能率符号化データの記
録再生装置で用いられているデータ記録再生方法の説明
図。

【図８】従来の可変フレーム長高能率符号化データの再
生装置の構成図。

【図９】従来の可変フレーム長高能率符号化データの再
生装置の動作上の問題点を説明するタイミング図。

【符号の説明】

１１ 符号化部 １２ ブロック同期信号生成部 １３ フレーム位置情報算出部 １４ マルチプレキサ ４１ フレーム位置情報抽出部 ４２ ヘッダ抽出部 ４３ 復号化部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可変フレーム長高能率符号化データを固
   定データ長のブロックに分割して記録し再生するに際
   し、前記ブロックに、高能率符号化データと前記ブロッ
   ク内の高能率符号化データの最初のフレームのフレーム
   先頭位置を表すフレーム位置情報とを記録し、前記フレ
   ーム位置情報を用いて前記高能率符号化データをフレー
   ム単位で再生する可変フレーム長高能率符号化データの
   記録再生方法。
2. 【請求項２】 可変フレーム長高能率符号化データを固
   定データ長のブロックに分割して記録し再生するに際
   し、前記ブロックに、高能率符号化データと、前記ブロ
   ック内の高能率符号化データの最初のフレームと最後の
   フレームのフレーム先頭位置を表すフレーム位置情報と
   を記録し、前記フレーム位置情報を用いて前記高能率符
   号化データをフレーム単位で再生する可変フレーム長高
   能率符号化データの記録再生方法。
3. 【請求項３】 可変フレーム長高能率符号化データを固
   定データ長のブロックに分割して記録し、再生するに際
   し、前記ブロックに、高能率符号化データと、前記ブロ
   ック内の高能率符号化データのすべてのフレームのフレ
   ーム先頭位置を表すフレーム位置情報とを記録し、前記
   フレーム位置情報を用いて前記高能率符号化データをフ
   レーム単位で再生する可変フレーム長高能率符号化デー
   タの記録再生方法。
4. 【請求項４】 固定データ長のブロックに分割して記録
   された可変フレーム長高能率符号化データを再生するに
   際し、前記ブロックに記録された高能率符号化データと
   前記ブロック内の高能率符号化データの最初のフレーム
   のフレーム先頭位置を表すフレーム位置情報とを用い
   て、前記高能率符号化データをフレーム単位で再生する
   可変フレーム長高能率符号化データの再生方法。
5. 【請求項５】 固定データ長のブロックに分割して記録
   された可変フレーム長高能率符号化データを再生するに
   際し、前記ブロックに記録された高能率符号化データ
   と、前記ブロックに記録された前記ブロック内の高能率
   符号化データの最初のフレームと最後のフレームのフレ
   ーム先頭位置を表すフレーム位置情報とを用いて前記高
   能率符号化データをフレーム単位で再生する可変フレー
   ム長高能率符号化データの再生方法。
6. 【請求項６】 固定データ長のブロックに分割して記録
   された可変フレーム長高能率符号化データを再生するに
   際し、前記ブロックに記録された高能率符号化データと
   前記ブロック内の高能率符号化データのすべてのフレー
   ムのフレーム先頭位置を表すフレーム位置情報とを用い
   て前記高能率符号化データをフレーム単位で再生する可
   変フレーム長高能率符号化データの再生方法。