JPH07153192A - データ転送方法およびデジタル動画像再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】音声−映像間の同期をとる動画像再生装置にお
いて、その装置が必要とするデータ転送手段を実現す
る。 【構成】デジタル符号化した動画像データを復号再生す
る装置などにおいて使用されるデータ転送であって、バ
ッファの安全量とバッファへの入出力速度を監視しなが
ら最適なデータ転送量をシステム固有のテーブルから見
付けだし、転送速度の調整を取りながら画像と音声のデ
ータを個別に、転送することを特徴とする。 【効果】音声／映像などが同一の記録媒体に置かれてい
る場合の復号再生において、データ転送が不意にとぎれ
ることなく、使用者に不快感を与えることがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】近年自然画像や音声の符号化技術
の進歩や、記録媒体の大容量化、データ通信回線の高速
化に伴い、高い圧縮率でデジタル符号化された自然画像
データを高速で復号し、連続的に再生表示を行いそれら
を動画像として扱うことが可能となってきた。これが単
なる映像の連続表示にとどまらず、音声を伴い「映像に
よる電話」あるいは「映像を伴う電子メール」として利
用されたり、大容量記録媒体を用いた動画像データベー
スの表示技術としても大いに利用されることが予想でき
る。

【０００２】本発明は、デジタル動画再生装置内のデー
タ転送方法およびこの方法を採用したデジタル動画再生
装置に関し、特にデジタル符号化した映像および音声の
データを扱った動画像再生装置の再生時にシステムおよ
びユーザが出す要求に応じて転送動作を制御し音声およ
び映像の連続再生を補助するデータ転送方法と装置に関
する。

【０００３】

【従来の技術】従来のデータ転送は、再生装置中の復号
再生装置の復号速度の低下に対しデータ記憶装置の動作
の開始と停止のみにより制御しその制御によってできる
ムラをリングバッファを用いて緩衝していた。また、特
開平２−６４９６６号公報に記載されているようにＣＤ
−ＲＯＭ等光ディスク駆動装置に付加した復元機能にお
いてＣＤ−ＲＯＭ等光ディスクからのデータ読み出しと
並行して、圧縮データの復元を行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のデータ
転送方法では、データ記憶装置の動作の開始と停止のみ
の制御を行っているため、データ読み込み量の調整が細
かく出来ないばかりではなく、さらに多量のデータ読み
込みが必要となる場合に対応できないという問題点があ
る。

【０００５】このため、特にデジタル符号化された映像
データと音声データが交互に格納されているデータフォ
ーマット（一般的に音声と映像を一個の媒体に納める場
合はこのフォーマットを用いることが多い：例、世界標
準のMotion Picture ExpertGroup.の規格の媒体のフォ
ーマットでもこの概念を用いる。）を用いて音声の再生
タイミングと映像の再生タイミングを一致させるとき
（一般的に映像と音声の同期を取るという）、復号装置
によって画像側処理速度が遅くなることが多くたびたび
音声データの復号に対して映像データの復号速度が遅
れ、出力装置上での映像と音声のずれの原因となってい
た。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の方法は、音声デ
ータと映像データをインタリーブしたデータ書式を採用
したデジタル動画像再生装置におけるリングバッファか
ら再生装置へのデータ転送方法において、前記リングバ
ッファ上に書き込み用アドレスと読み出し用アドレスを
設けておき、上位装置からの指示に応答した処理を実行
後に前記二つのアドレスを変更し、該変更後のアドレス
から計算された残りデータ量と、前記読み出しアドレス
が前記書き込みアドレスを超えないためのバッファの安
全量とを比較し、また符号化データ記憶装置の動作状態
を参照し、前記比較を該参照の結果によりデータ転送お
よび前記符号化データ記憶装置の動作を行うことを特徴
とする。

【０００７】本発明の装置は、デジタル符号化した映像
および音声を含む動画の符号化データを高速に復号する
映像と音声の再生装置において、予め前記符号化データ
を格納し、そのデータを読み出す速度が可変な符号化デ
ータ記憶装置と、前記映像の符号化データを任意に定め
るデータ量ごとに復号し再生する符号化映像再生装置
と、前記音声の符号化データの中から任意に与えられる
データ量分を復号し再生する符号化音声再生装置と、前
記符号化データ記憶装置から映像および音声の符号化デ
ータを読み出し前記符号化映像再生装置および符号化音
声再生装置に転送するデータ転送手段と、該データ転送
手段の動作状況および前記符号化映像再生装置と前記符
号化音声再生装置の動作状況および外部からの情報をそ
れぞれ参照し前記データ転送手段へ転送量変更および起
動停止および転送速度変更を指示し、また前記符号化映
像再生装置および前記符号化音声再生装置の起動を指示
する制御手段とを具備し、前記転送手段をソフトウェア
により実現するとき符号化データの転送の開始タイミン
グおよび転送間隔を前記制御手段より指示され変更する
ことを特徴とする。

【０００８】

【実施例】本発明のデータ転送手段が動作するための装
置環境としての再生装置は、図２に示すように、予めデ
ジタル符号化した映像の符号化データおよび音声の符号
化データを格納し、このデータを読み出す速度が可変な
符号化データ記憶装置１と、読み出された映像の符号化
データを任意に定めるデータ量ごとに復号した後、続い
て再生する符号化映像復号再生装置６と、読み出された
音声の符号化データを任意に定めるデータ量ごとに復号
した後、続いて再生する符号化音声復号再生装置５と、
この両再生装置５，６の起動を制御できる制御手段４と
を少なくとも有する。

【０００９】ここで、制御手段４とは、本発明のデータ
転送手段２から見ると上位に位置する制御手段で、本発
明のデータ転送手段２にも必要に応じて指示を出すこと
が可能であり、指示を伝える方法はここでは特に規定せ
ず、十分に速い信号によって指示されるものとする。ま
た、符号化データ記憶装置１は制御手段４によりその動
作を指示され、データ転送手段２が管理するリングバッ
ファ３に任意のデータ量分のデータを書き込む。この時
リングバッファ３の最終アドレスまでデータの書き込み
をした後は、特に指示しなくともリングバッファ３の先
頭アドレスに戻って続けて書き込みをするものである。
また、書き込みアドレスの値は本発明のデータ転送手段
２を実現するプログラムから認識が可能であるものとす
る。

【００１０】次に、実施例の動作について説明する。

【００１１】図１は本発明の一実施例の動作を説明する
流れ図であり、図２におけるデータ転送手段２により処
理内容を示す。なお、動作の説明に使用する各部の名称
および符号は図２のものを使用する。

【００１２】動作は制御手段４からの指示により開始す
る他、転送処理用のバッファとして使用されるリングバ
ッファ３の安全量を割り込んだ場合にも発生する。すな
わち、制御手段４からは主に３種の指示があるが、これ
らの指示に基づく処理の上でリングバッファ３の安全量
を割り込んで警告通知を受ける場合を切り出し、４つの
ケースに分けて以下に説明する。各指示に対し共通に処
理を行う指示分析では、前述の指示が与えられる方法は
特に規定しないので、ここでは指示が伝わったものとし
て処理する。

【００１３】（１）「データ転送開始指示」があった場
合 一般的に音声データと映像データをインタリーブ（両デ
ータを任意に一定量毎に交互に配置し、全体として直線
的に並べること）したデータ書式では、音声データ、映
像データの夫々もしくは両方にそのデータ列の先頭にデ
ータに関する情報が付加されている。これをヘッダ情
報、または単にヘッダという。例えば、対象とするデー
タ列の長さ、種類、時間情報、映像の表示位置や表示幅
などがある。

【００１４】まず、リングバッファ３上のデータ列から
このヘッダを解析し、そのデータの種類（ここでは音声
データか、映像データ）を認識し、次にデータ長を認識
する（図２の１０）。この処理をもってデータ転送の準
備とする。

【００１５】次にリングバッファ３上のデータを、これ
が音声データなら符号化音声再生装置５の専用バッファ
へ転送する（図１の１１）。ここで、転送とはリングバ
ッファ３上のデータを任意の単位量分（例えば４バイト
毎）だけＣＰＵ上のレジスタに読込み、符号化音声再生
装置５の専用バッファのメモリへ書き込む動作である。
またリングバッファ３上のデータが映像データなら符号
化映像再生装置６の専用バッファへ転送する（図１の１
２）。

【００１６】この時、読み出しアドレスを実際に転送を
完了した前出の任意の単位データ量分だけ加算してお
く。この読み出しアドレスがリングバッファ３の最終ア
ドレスを越える場合にはバッファの先頭アドレスに戻し
た後加算を行う。

【００１７】（２）「映像飛ばし指示」があった場合 これは、なんらかの理由、例えば、符号化映像再生装置
６の処理速度が、処理対象である映像の色数や復号デー
タ量などに影響を受けて遅れる場合などにより、符号化
映像再生処理速度と、符号化音声再生処理速度とが本来
の出力タイミングとずれた場合に制御手段４が出力タイ
ミングのずれを最小にするために映像データの処理を間
引く作業を行う場合に発生する。

【００１８】まず、リングバッファ３上のデータ列から
このヘッダを解析し、そのデータの種類（ここでは音声
データか、映像データ）を認識し、次にデータ長を認識
する（図２の２０）。この処理をもってデータ転送の準
備とする。

【００１９】次にリングバッファ３上のデータを、これ
が音声データなら符号化音声再生装置５の専用バッファ
ヘ（１）と同様に転送し（図２の２１）読み出しアドレ
スの変更もあわせて行う。また、これが映像データなら
データ転送手段２は先に認識をしたデータ長分の読み出
しアドレスの変更（加算処理）を行う（図２の２２）。

【００２０】（３）「転送速度変更指示」があった場合 この指示は、なんらかの理由、例えば、符号化音声再生
装置５もしくは符号化映像再生装置６専用のバッファが
バッファあふれを起こしそうになり、制御手段４が再生
速度の低下を許した場合で、制御手段４が符号化データ
記憶装置１およびデータ転送手段２にデータ転送速度を
指示する場合に発生する。なかでもなんらかの理由、例
えば、ユーザから高速度再生要求などが出され、制御手
段４が再生速度の増加を許した場合により、制御手段４
が符号化データ記憶装置１およびデータ転送手段２にデ
ータ転送速度の増加を指示する場合に発生することが多
い。

【００２１】ここで、３つの変数を以下のように定義す
る。

【００２２】Ｒ：データ転送手段２の転送速度の程度を
あらわす。特にここではデータ転送手段２が許す最も遅
い転送速度から最も速い転送速度までを十等分し、それ
ぞれをＲ＝０〜９と定義することにする。

【００２３】Ｄ：符号化データ記憶装置１の読みだし速
度の程度をあらわす。特にここではこの符号化データ記
憶装置１は４段階の速度の変更が可能なものと仮定しＤ
＝０〜３と定義する。なお、起動時の標準的な読みだし
速度はＤ＝１であるとする。

【００２４】Ｆ：リングバッファ３の安全量の程度をあ
らわす。

【００２５】ここで用いるリングバッファ３には、読み
出し用および書き込み用のアドレスが独立して存在し、
この二つのアドレスの間に「安全量」を設定する。各々
のアドレスが独立して存在するために、リングバッファ
３にデータを書き込む位置である書き込み用のアドレス
を、このリングバッファ３からデータを読み出す位置の
読みだしアドレスが仮に越えてしまうと、まだデータが
存在しない領域を読み出すことになり、結果として間違
えたデータを転送していることとなる。また、書き込み
用のアドレスが最終アドレスまで進み、その後リングバ
ッファ３の構造から先頭アドレスに戻り、読み出しアド
レスを仮に越えてしまった場合、まだ読み出されていな
いデータが書き換えられてしまうことになり、これも間
違えたデータを転送していることになる。この現象を防
ぐため図４のような理論的な２つのアドレスの距離を程
度に応じて数値化したものを安全量と定義する。

【００２６】（３）−１ 転送速度低下の指示があった
場合 転送速度を低下させるには、データの読み出し転送間隔
を大きく取り単位時間あたりのデータ転送量を少なくさ
れば実現できるが、その実行前に現在の書き込み速度を
示す変数Ｄと、現在の変数Ｆの値から最適なデータ転送
速度の程度を表す変数Ｒを決定し、前記の指示分析部に
フィードバックし、次に行うべき動作（転送速度の調
整）を決定する。

【００２７】（３）−２ 転送速度増加の指示があった
場合 転送速度を増加させるには、データの読み出し転送間隔
を小さく取り単位時間あたりのデータ転送量を多くすれ
ば実現できるが、その実行前に（３）−１と同様に変数
Ｄおよび変数Ｆの値から最適なデータ転送速度の程度を
表す変数Ｒを決定し、次に行うべき動作（転送速度の調
整）を決定する。

【００２８】ここで、（３）−１および（３）−２にあ
る「最適なデータ転送速度の程度を表す変数Ｒ」を決め
る方法について説明する。一例として図５のようなテー
ブルを考える。これはシステム内でのデータ転送用バス
のバス幅を考慮しており、仮に別のシステムであっても
固有のテーブルを用意して変数Ｒ（＝０〜９）の示す値
を同じにしておくことが望ましい。次にこの表の意味を
説明する。まず、横方向の見出しに変数Ｆの値、縦方向
の見出しに変数Ｄの値を取っている。つまり、ある変数
Ｆの値を持つときとある変数Ｄを同時に持つときに最適
なデータ転送速度の程度を表す変数Ｒの値は、それぞれ
の変数Ｆの列と変数Ｄの行が交わる場所に有る値として
参照することができる。このようにして変数Ｒの値を決
定する一例を示す。現在の変数Ｆの値が−１、変数Ｄの
値が１であったとする。この時、変数Ｒの値は前表より
〔３〕と決定される。

【００２９】さて、変数Ｒが決定された後、制御手段４
より出された転送速度低下指示が前述の変数８の値を下
回った場合、または転送速度増加指示が変数Ｒの値を上
回った場合、図５の表より変数Ｆの値の許容する範囲
〔−３〜＋３〕の内にあればそれに対応し変数Ｒを変化
させ、また範囲の外であれば制御手段４に要求への対応
の不可を通知する。

【００３０】またここで、仮定するシステム、または任
意の設定によっては変数Ｆの許容範囲が〔−１〜＋１〕
のような別の値を取ることも考えられる。また別の一例
として、変数Ｆの許容範囲外の時に制御手段４に対応不
可の通知ではなく、データ転送手段２内の処理で変数Ｒ
の変数Ｆが許容範囲内に治まるように自己制御する方法
も考えられる。

【００３１】上述の（１）〜（３）の動作の後、共通し
てデータ転送手段２は必ず変数Ｆのチェックを行う。各
転送動作または転送速度変更動作後に、安全量の許容範
囲内に変数Ｆの値が納まっているかを調べる。この計算
は図３のようにリングバッファ３への書き込みアドレス
およびリングバッファ３からの読み出しアドレスの比較
を行うことによって実行される。次に、書き込みアドレ
スが読みだしアドレスより上位に存在した場合、式１：
〔書き込みアドレス−読み出しアドレス〕のアドレス計
算を行ってリングバッファ３上に残っているデータ上を
算出する。また読み出しアドレスが書き込みアドレスよ
り上位に存在した場合、式２：〔（書き込みアドレス−
バッファの先頭番地）＋（バッファの最終アドレス−読
み出しアドレス）〕のアドレス計算を行い残っているデ
ータ量を算出する。この残りのデータ量が前述の安全量
のどのランクにあたるかを調べ、変数Ｆの値を決定する
こととなる。この安全量の許容範囲外の値が発生した場
合「安全量の割り込み」として、次の「バッファ安全量
の割り込み指示」がデータ転送手段２内部より発生す
る。

【００３２】（４）「バッファ安全量の割り込み指示」
があった場合 内部より発生するこの指示は必ず変数Ｆの許容範囲にた
いし、それを上回っているか、下回っているかという情
報を伴っている。例えば、変数Ｆ〔−３〜＋３〕という
許容範囲がある場合、Ｆ≧４であるなら「上回ってい
る」、Ｆ≦−４であるなら「下回っている」とする。

【００３３】前述の範囲を下回っている場合、指示分析
部はデータ転送速度の増加の必要があると判断し、
（３）−２と同様の処理を行う。また、前述の範囲を上
回っている場合には、指示分析部は転送速度−低下の指
示があったとして解釈して、（３）−１と同様の処理を
行う。しかし一連の（３）の処理と違う部分は、この処
理は一時的に内部から発生したものであるから、速度変
更前の変数Ｒの値を任意のメモリ上に記憶しておき、十
分に安全量が回復した後に元の状態へ戻す処理が加わっ
てくることである。このようにして「バッファ安全量の
割り込み指示」があった場合の処理とする。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
リングバッファを使用し独立してバッファへの書き込み
および読みだしを行い、画像の処理速度が復号再生装置
側で遅れることがあっても、映像と音声の同期を取るた
めのシステムやユーザからの再生速度の変更要求を許す
ようなシステムにおいて、快適に出力映像・音声を楽し
むことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の処理の流れを示す流れ図である。

【図２】本発明が対象とする再生装置の構成図である。

【図３】本発明におけるバッファ安全量を計算するため
の計算流れ図である。

【図４】本発明におけるリングバッファに対する安全量
の設定例を示す図である。

【図５】本発明においてデータ転送速度の程度を決定す
るためのテーブル例を示す図である。

【符号の説明】

１ 符号化データ記憶装置 ２ データ転送手段 ３ リングバッファ ４ 制御手段 ５ 符号化音声再生装置 ６ 符号化映像再生装置 ７ 出力装置 ８ 外部入出力装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 7/24

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 音声データと映像データをインタリーブ
   したデータ書式を採用したデジタル動画像再生装置にお
   けるリングバッファから再生装置へのデータ転送方法に
   おいて、 前記リングバッファ上に書き込み用アドレスと読み出し
   用アドレスを設けておき、上位装置からの指示に応答し
   た処理を実行後に前記二つのアドレスを変更し、該変更
   後のアドレスから計算された残りデータ量と、前記読み
   出しアドレスが前記書き込みアドレスを超えないための
   バッファの安全量とを比較し、また符号化データ記憶装
   置の動作状態を参照し、前記比較を該参照の結果により
   データ転送および前記符号化データ記憶装置の動作を行
   うことを特徴とするデータ転送方法。
2. 【請求項２】 前記安全量と前記動作状態は二次元のテ
   ーブルに記憶されることを特徴とする請求項１記載のデ
   ータ転送方法。
3. 【請求項３】 デジタル符号化した映像および音声を含
   む動画の符号化データを高速に復号する映像と音声の再
   生装置において、予め前記符号化データを格納し、その
   データを読み出す速度が可変な符号化データ記憶装置
   と、前記映像の符号化データを任意に定めるデータ量ご
   とに復号し再生する符号化映像再生装置と、前記音声の
   符号化データの中から任意に与えられるデータ量分を復
   号し再生する符号化音声再生装置と、前記符号化データ
   記憶装置から映像および音声の符号化データを読み出し
   前記符号化映像再生装置および符号化音声再生装置に転
   送するデータ転送手段と、該データ転送手段の動作状況
   および前記符号化映像再生装置と前記符号化音声再生装
   置の動作状況および外部からの情報をそれぞれ参照し前
   記データ転送手段へ転送量変更および起動停止および転
   送速度変更を指示し、また前記符号化映像再生装置およ
   び前記符号化音声再生装置の起動を指示する制御手段と
   を具備し、前記転送手段をソフトウェアにより実現する
   とき符号化データの転送の開始タイミングおよび転送間
   隔を前記制御手段より指示され変更することを特徴とす
   るデジタル動画像再生装置。