JP2000134575A - 特殊再生画像変換方法及び特殊再生画像変換装置 - Google Patents

特殊再生画像変換方法及び特殊再生画像変換装置

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JP2000134575A
JP2000134575A JP10304433A JP30443398A JP2000134575A JP 2000134575 A JP2000134575 A JP 2000134575A JP 10304433 A JP10304433 A JP 10304433A JP 30443398 A JP30443398 A JP 30443398A JP 2000134575 A JP2000134575 A JP 2000134575A
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Kazunori Nishikawa
和典 西川
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  • Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 HDTVなどのように、情報量が多い画像信
号に対してディジタル記録再生を行う場合は、Iピクチ
ャだけの符号量でも記録媒体によっては、データ記録位
置に複雑なフォーマットと仕組みを装備しなければなら
ない。 【解決手段】 ピクチャ選択器31は、Iピクチャを選
択する。DC成分抽出器32は、入力されたIピクチャ
の符号化データ中に存在するMBのデータを復号し、D
C成分の値だけをDCTの個数分、小画面再構成器33
に供給する。小画面再構成器33は、このDCTブロッ
ク個数分、入力されたDCの値を小画面画像データとし
て再構成する。DCの値は8×8画素の平均値であるの
で、小画面画像データは、入力符号化データに対し、水
平、垂直の両方向共に1/8画素に縮小されたものとな
る。この小画面画像データは、動画像符号化器34によ
り符号化され、特殊再生が像符号化データに変換され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は特殊再生画像変換方
法及び特殊再生画像変換装置に係り、特にMPEG方式
と呼ばれるデータ圧縮技術を用いて圧縮された大画面の
画像データを、小画面でかつ小データ量の符号化データ
に変換する特殊再生画像変換方法及び特殊再生画像変換
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】動画像のビデオ信号やこれに関連するオ
ーディオ信号を圧縮符号化する方式の国際標準規格とし
てMPEG(Moving Picture Experts Group)によるも
のがある。このMPEGは1988年、ISO/IEC
JTC1/SC2(国際標準化機構/国際電気標準化
会合同技術委員会1/専門部会2、現在のSC29)に
設立された動画像符号化標準を検討する組織の名称の略
称である。
【0003】MPEG1(MPEGフェーズ1)は、
1.5Mbps程度の蓄積メディアを対象とした標準
で、静止画符号化を目的としたJPEGと、ISDN
(サービス統合ディジタル網)のテレビ会議やテレビ電
話の低転送レート用の動画像圧縮を目的としたH.26
1(CCITT SGXV、現在のITU−T SG1
5で標準化)の基本的な技術を受け継ぎ、蓄積メディア
用に新しい技術を導入したものである。これらは199
3年8月、ISO/IEC 11172として成立して
いる。MPEG2(MPEGフェーズ2)は、通信や放
送などの多様なアプリケーションに対応できるように汎
用標準を目的として、1994年11月ISO/IEC
13818、H.262として成立している。
【0004】かかるMPEGによる従来の符号化装置の
一例のブロック図を図6に、また復号化装置の一例のブ
ロック図を図7に示す。まず、図6の符号化装置につい
て説明するに、輝度信号と色差信号で構成されたビデオ
信号はディジタル化された後、ピクチャタイプに合わせ
て並べ替えが行われ、入力画像データとして入力端子1
0に入力される。この入力画像データは、減算器11で
動き補償予測器12からの動き補償予測化した画像デー
タと減算され、時間冗長分が削減された差分画像データ
とされる。
【0005】上記の予測の方向は、過去と未来とそれら
の両方の3モード存在する。また、これらは縦方向16
画素、横方向16画素である16×16のマクロブロッ
ク(MB)単位で切り換えて使用できる。予測方向は入
力画像データに与えられたピクチャタイプによって決定
される。過去からの予測と、予測をしないでそのMBを
独立で符号化する2モード存在するのがPピクチャであ
る。また、未来からの予測、過去からの予測、両方から
の予測、独立で符号化する4モード存在するのがBピク
チャである。そして、すべてのMBを独立で符号化する
のがIピクチャである。
【0006】上記の動き補償は、動き領域をMB毎にパ
ターンマッチングを行って、ハーフペル精度で動きベク
トルを検出し、動き分だけシフトしてから予測する。動
きベクトルは水平方向と垂直方向が存在し、何処からの
予測かを示すMC(Motion Compensation)モードと共
にMBの付加情報として伝送される。Iピクチャから次
のIピクチャの前のピクチャまでをグループオブピクチ
ャ(GOP)といい、蓄積メディアなどで使用される場
合には、一般に約15ピクチャ(フレーム)程度が使用
される。
【0007】上記の減算器11からはIピクチャの場合
は入力画像データがそのまま取り出され、Pピクチャや
Bピクチャの場合には動き補償された差分画像データが
取り出されてDCT器13に供給され、ここで離散コサ
イン変換(DCT:DiscreteCosine Transform)され
る。このDCTは、余弦関数を積分核とした積分変換を
有限空間へ離散変換する直交変換である。MPEGでは
MBを4分割し、縦方向8画素、横方向8画素である8
×8のDCTブロックに対して、2次元DCTを行う。
一般にビデオ信号は低域成分が多く、高域成分が少ない
ため、DCTを行うと、得られる係数が低域に集中す
る。
【0008】DCTされた画像データ(DCT係数)
は、量子化器14に供給され、ここで量子化される。こ
の量子化は、量子化マトリクスという8×8の2次元周
波数を視覚特性で重み付けした値と、その全体をスカラ
ー倍する量子化スケールという値で乗算した値を量子化
幅として、DCT係数をその量子化幅で除算することで
行われる。
【0009】量子化されたDCT係数は、動き補償予測
器12からの動きベクトルやどこからの予測かを示す予
測モードとともに可変長符号化器(VLC器)19に供
給されて可変長符号化される。この可変長符号化に際し
て、DCT係数の直流(DC)成分は予測符号化の一つ
であるDPCM(Differencial Pulse Code Modulatio
n)を使用し、DCT係数の交流(AC)成分は低域か
ら高域にかけてジグザグスキャンを行い、ゼロの連続出
現回数及び有効係数値を1つの事象とし、出現確率の高
いものから符号長の短い符号を割り当てていくハフマン
符号化が行われる。
【0010】可変長符号化されたデータは、一時バッフ
ァメモリ20に蓄えられた後、所定の転送レートで符号
化データとして出力される。また、その出力される符号
化データのマクロブロック毎の発生符号量は、レート制
御器21に供給され、目標符号量に対する発生符号量と
の誤差符号量を量子化器14にフィードバックして量子
化スケールを調整することでレート制御される。
【0011】一方、Pピクチャ(フレーム間順方向予測
符号化画像)とBピクチャ(双方向予測符号化画像)
は、後で動き補償予測の参照画面として用いる必要があ
るため、量子化器14により量子化された情報は逆量子
化器15に供給され、量子化値と乗算することにより逆
量子化され、更に逆DCT器16により逆DCTされる
ことにより局部復号化が行われ、加算器17で動き補償
予測器12からの予測画像データと加算されて復号器と
同じ画像が復元されて画像メモリ18に蓄積される。こ
の画像メモリ18から取り出されたデータは動き補償予
測器12に供給されて次の動き補償予測の参照画像とさ
れる。
【0012】次に、従来の復号化器について図7のブロ
ック図と共に説明する。同図中、入力端子23を介して
入力された符号化データは、VLD器24により可変長
復号化されてから逆量子化器25に供給され、ここで量
子化幅と乗算されることにより元のDCT係数に近似し
た値とされた後、逆DCT器26に供給されて逆DCT
されることにより局部復号化が行われる。
【0013】また、逆量子化器25より取り出された動
きベクトルと予測モードは、動き補償予測器27に画像
メモリ29よりの復号化データと共に供給され、これよ
り動き補償予測化した画像データを出力させる。加算器
28は逆DCT器26からのデータと動き補償予測器2
7よりの動き補償予測化した画像データとを加算するこ
とにより、符号化器に入力された画像データと等価なデ
ータを復号し、復号化データとして画像メモリ29に供
給する一方、外部へ出力する。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
なMPEG方式の動画像復号化装置が搭載されているデ
ィジタルビデオ再生装置を使用して、ビデオ信号及びオ
ーディオ信号の符号化データを記録した記録媒体から、
記録符号化データの早送りや巻き戻し再生等の特殊再生
を行う場合、従来のアナログVTRのように、すべての
ピクチャを高速で表示するには、通常の複数倍の復号化
処理機能を持たせるなど、処理量に大きな負担があるこ
と、またそれを実現するために、通常復号化処理で必要
なメモリ量に加えて1GOP分のメモリを必要とするこ
とによるコスト面の問題もある。
【0015】また、従来、圧縮符号化された可変長のデ
ィジタルビデオ信号を固定の転送速度で記録し、またフ
レーム内圧縮符号化データのみを再生する記録再生装置
も知られている(特開平5−145887号公報)。こ
の従来装置によれば、複数フレームを1つのグループと
し、少なくとも1枚のフレーム内圧縮符号化するディジ
タルデータの情報量の第1の最大値を規定すると共に、
フレーム間圧縮符号化するディジタルデータを含む圧縮
符号化データの総情報量の第2の最大値を規定し、圧縮
符号化したディジタルデータの総情報量が規定した第2
の最大値以下の場合、任意のデータを圧縮符号化したデ
ィジタルデータに付加することで、固定のデータ転送速
度で記録する。
【0016】また、フレーム内圧縮符号化データの先頭
から第1の最大値の情報量データを再生した後、別のグ
ループを連続的あるいは少なくとも1グループ以上おき
に同様にフレーム内圧縮符号化データの高速再生を行
う。すなわち、この従来装置では、記録媒体上に記録さ
れるフレーム内符号化データ(Iピクチャ)を再生した
後、すぐに別のグループのIピクチャをアクセスして再
生することで効率の良い高速再生を行うものである。
【0017】しかしながら、この従来装置では、高精細
度テレビ(HDTV)などのように、NTSC方式など
のような標準テレビ方式に比べて、はるかに情報量が多
い画像信号に対して上記のディジタル記録再生を行う場
合は、Iピクチャだけの符号量でも記録媒体によって
は、データ記録位置に複雑なフォーマットと仕組みを装
備しなければならず、簡単に高速サーチ画面だけを必要
とする場合には負荷が大きいという問題がある。
【0018】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
HDTVのような情報量が多い画像信号を圧縮符号化し
て記録再生するに際し、高速再生に適した画像データに
変換することで、簡単に高速サーチ画面を得ることがで
きる特殊画像変換装置を提供することを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明方法は、ピクチャ単位で合成された画像デー
タを符号化して得られるビデオ符号化データを少なくと
も含む符号化データから、ピクチャ内で独立して符号化
されているピクチャを選択し、その選択したピクチャか
ら抽出したDC成分のみを用いて、小画面の画像データ
を再構成し、この画像データを動画像符号化して特殊再
生画像符号化データを生成することを特徴とする。
【0020】また、上記の目的を達成するため、本発明
装置は、ピクチャ単位で合成された画像データを符号化
して得られるビデオ符号化データを少なくとも含む符号
化データから、ピクチャ内で独立して符号化されている
ピクチャを選択するピクチャ選択器と、ピクチャ選択器
から取り出されたピクチャからDC成分のみを抽出する
DC成分抽出器と、DC成分抽出器から取り出されたD
C成分だけを用いて小画面の画像データを再構成する再
構成器と、再構成器から取り出された小画面の画像デー
タを動画像符号化して特殊再生画像符号化データを生成
出力する符号化器とを有する構成としたものである。
【0021】本発明方法及び装置では、ピクチャ内で独
立して符号化されているピクチャから抽出したDC成分
のみを用いて、小画面の画像データを再構成し、その画
像データを符号化することで特殊再生画像符号化データ
を変換出力するようにしたため、入力される符号化デー
タがHDTV方式の画像データのように標準方式のそれ
よりもはるかに符号量が大きなデータであっても、小デ
ータ量の特殊再生画像符号化データを生成できる。
【0022】ここで、上記の符号化器は、小画面の画像
データをピクチャ内符号化するピクチャ内符号化器とす
ることが、装置構成の簡略化の点で望ましい。
【0023】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。図1は本発明になる特殊画像変
換装置の一実施の形態のブロック図を示す。HDTV方
式の画像信号は、図6に示した符号化装置でMPEG方
式に基づいて符号化されて符号化データとされた後、図
1のピクチャ選択器31に供給され、ここでピクチャタ
イプ別に選択される。なお、上記の符号化データは、ピ
クチャ単位で合成された画像データを符号化して得られ
るビデオ符号化データ以外に、音声データ等を含んでい
てもよい。
【0024】MPEG方式に基づいて符号化された符号
化データは、ピクチャの先頭に4バイトのピクチャスタ
ートコードを付けるように定められている。このピクチ
ャスタートコードは「0x00000100」といった
他のデータと区別できるようにバイトアラインされたユ
ニークコードであるので、ピクチャ選択器31は、まず
このピクチャスタートコードを検出し、続く11〜13
ビットの3ビットがI、P及びBの各ピクチャタイプを
識別するコードとなっているので、この3ビットのコー
ドを検出する。ここでは、ピクチャ選択器31はIピク
チャである符号化データだけを選択して、次段のDC成
分抽出器32に供給する。
【0025】DC成分抽出器32は、入力されたIピク
チャの符号化データ中に存在する各16×16画素のM
B(マクロブロック)のデータを復号し、従来の復号装
置のような逆DCTを行うことなく、直流成分(DC成
分)の値だけをDCTの個数分、小画面再構成器33に
供給する。MPEGではよく知られているように、図5
に示すように、例えば、8×8画素のDCTブロックが
4個からなる16×16画素の輝度信号(Y信号)と、
それぞれ8×8画素のDCTブロックが1個ずつの2種
類の色信号(U信号及びV信号)とにより、MBが構成
されている。
【0026】このMBと呼ばれる最小符号化単位の中に
存在する、上記の6個のDCTブロックがDCT等の直
交変換を行う計算上の最小単位である。DCTの係数は
第1次の項がDCであり、MPEGなどで使用されてい
る2次元DCTは、DCTブロックと呼ばれる64画素
(=8×8画素)の平均値(DC)が第1次の項にく
る。
【0027】そこで、DC成分抽出器32は、この値を
利用する。小画面再構成器33は、このDCTブロック
個数分、入力されたDCの値を小画面画像データとして
再構成する。DCの値は上記のように、8×8画素の平
均値であるので、小画面画像データは、入力符号化デー
タに対し、水平、垂直の両方向共に1/8画素に縮小さ
れたものとなる。
【0028】この小画面画像データは、動画像符号化器
34に供給される。この動画像符号化器34の構成は、
図6に示した従来の符号化装置と同様の構成である。す
なわち、小画面画像データは、動画像符号化器34内の
減算器35及び動き補償予測器36にそれぞれ入力さ
れ、それらの差分画像データが減算器35から取り出さ
れてDCT器37に供給され、ここでDCT変換された
後、量子化器38により量子化される。量子化されたD
CT係数は、動き補償予測器36からの動きベクトルや
どこからの予測かを示す予測モードとともにVLC器3
9に供給されて可変長符号化される。
【0029】可変長符号化された小画面のデータは、一
時バッファメモリ40に蓄えられた後、所定の転送レー
トで特殊再生画像符号化データとして出力される。ま
た、その出力される符号化データのマクロブロック毎の
発生符号量は、レート制御器41に供給され、目標符号
量に対する発生符号量との誤差符号量を量子化器38に
フィードバックして量子化スケールを調整することでレ
ート制御される。
【0030】なお、量子化器38により量子化された情
報は逆量子化器42にも供給され、量子化値と乗算する
ことにより逆量子化され、更に逆DCT器43により逆
DCTされることにより局部復号化が行われ、加算器4
4で動き補償予測器36からの予測画像データと加算さ
れて復号器と同じ画像が復元されて画像メモリ45に蓄
積される。この画像メモリ45から取り出されたデータ
は動き補償予測器36に供給されて次の動き補償予測の
参照画像とされる。ただし、前述したように、動画像符
号化器34に入力される小画面画像データは、Iピクチ
ャのみよりなるので、動き補償予測信号は出力されな
い。
【0031】このようにして、動画像符号化器34内の
バッファメモリ40より取り出された特殊再生画像符号
化データは、例えばディジタルVTRに適用した場合
は、固定ヘッドにより、磁気テープ上にテープ長手方向
に沿ったトラックを形成して記録される。この磁気テー
プには別に回転ヘッドにより公知の方法で本来のディジ
タル信号(符号化データ)がテープ長手方向に対して傾
斜したトラックを形成して記録される。
【0032】これにより、記録時よりも磁気テープ走行
速度を高速にして再生する高速再生時にも、固定ヘッド
により記録特殊再生画像符号化データが支障なく再生さ
れる。ただし、その高速再生された特殊再生画像符号化
データの転送速度は高速再生時のテープ走行速度に対応
した値となっている。
【0033】再生された特殊再生画像符号化データは、
図2に示す復号化装置に入力される。図2は本発明にな
る特殊画像変換装置の出力信号の復号化装置の一実施の
形態のブロック図を示す。同図中、図7と同一構成部分
には同一符号を付し、その説明を省略する。この図2に
示す復号化装置は、図7に示した従来の復号化装置と基
本的に同一構成であるが、入力端子48に符号化データ
ではなく、図1の符号化装置により生成された特殊再生
画像符号化データが入力される点が図7に示した従来の
復号化装置と異なる。
【0034】入力端子48に入力された特殊再生画像符
号化データは、図2の復号化装置により復号されて出力
端子49より取り出される。この出力端子49より取り
出された特殊再生復号化データは、画面サイズがHDT
V方式の符号化データを復号した場合の1/8倍であ
り、時間軸方向がIピクチャだけなのでGOPが15ピ
クチャからなる場合は、1コマ0.5秒(=15×(1
/30)秒)で通常再生される。また、高速再生時に
は、記録画像の内容を実用上差し支えない程度に理解で
きる画質の、小画面の高速再生画像を、復号化装置にお
いてメモリ容量を増大させることなく、またデータ記録
位置に複雑なフォーマットと仕組みを装備しなくとも得
ることができる。
【0035】図3は本発明になる特殊画像変換装置の他
の実施の形態のブロック図を示す。同図中、図1と同一
構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図
1の実施の形態では、動き補償予測器36を使用した、
符号化効率の大きい方法をとる動画像符号化器34を用
いたが、この実施の形態は、小画面画像データがIピク
チャのみからなるので、ピクチャ内符号化器50を用い
た点に特徴がある。
【0036】図3において、小画面再構成器33より取
り出された小画面画像データは、ピクチャ内符号化器5
0内のDCT器51に供給され、ここでDCT変換され
た後、量子化器52により量子化される。量子化された
DCT係数は、VLC器53に供給されて可変長符号化
される。可変長符号化された小画面のデータは、一時バ
ッファメモリ54に蓄えられた後、所定の転送レートで
特殊再生画像符号化データとして出力される。
【0037】また、その出力される符号化データのマク
ロブロック毎の発生符号量は、レート制御器55に供給
され、目標符号量に対する発生符号量との誤差符号量を
量子化器52にフィードバックして量子化スケールを調
整することでレート制御される。このように、この実施
の形態は、動き補償予測を行わないので、図1に示した
装置に比し、回路構成を簡略、かつ、安価にできる。
【0038】図4は本発明になる特殊画像変換装置の出
力信号の復号化装置の他の実施の形態のブロック図を示
す。同図において、入力端子60に入力された高速再生
された特殊再生符号化データは、VLD器61により可
変長復号化されてから逆量子化器62に供給され、ここ
で量子化幅と乗算されることにより元のDCT係数に近
似した値とされた後、逆DCT器63に供給されて逆D
CTされることにより符号化器に入力された画像データ
とほぼ等価なデータとされ、特殊再生復号化データとし
て出力端子64へ出力される。この実施の形態も、図2
に示した復号化装置に比べて構成を簡略にでき、また安
価に構成できる。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ピクチャ内で独立して符号化されているピクチャから抽
出したDC成分のみを用いて、小画面の画像データを再
構成し、その画像データを符号化することで特殊再生画
像符号化データを変換出力することにより、入力される
符号化データがHDTV方式の画像データのように標準
方式のそれよりもはるかに符号量が大きなデータであっ
ても、小データ量の特殊再生画像符号化データを生成す
るようにしたため、高速再生時には、記録画像の内容を
実用上差し支えない程度に理解できる画質の、小画面の
高速再生画像を、復号化装置においてメモリ容量を増大
させることなく、またデータ記録位置に複雑なフォーマ
ットと仕組みを装備しなくとも得られるようにすること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明装置の一実施の形態のブロック図であ
る。
【図2】本発明装置の出力信号の復号化装置の一実施の
形態のブロック図である。
【図3】本発明装置の他の実施の形態のブロック図であ
る。
【図4】本発明装置の出力信号の復号化装置の他の実施
の形態のブロック図である。
【図5】マクロブロックの説明図である。
【図6】従来装置の一例のブロック図である。
【図7】従来装置の出力信号の復号化装置の一例のブロ
ック図である。
【符号の説明】
24、61 可変長復号器(VLD)器 25、42、62 逆量子化器 26、43、63 逆DCT器 27、36 動き補償予測器 28、44 加算器 29、45 画像メモリ 31 ピクチャ選択器 32 DC成分抽出器 33 小画面再構成器 34 動画像符号化器 35 減算器 37、51 離散コサイン変換器(DCT器) 38、52 量子化器 39、53 可変長符号化器(VLC器) 40、54 バッファメモリ 41、55 レート制御器 48、60 特殊再生符号化データ入力端子 49、64 特殊再生復号化データ出力端子 50 ピクチャ内符号化器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ピクチャ単位で合成された画像データを
    符号化して得られるビデオ符号化データを少なくとも含
    む符号化データから、ピクチャ内で独立して符号化され
    ているピクチャを選択し、その選択したピクチャから抽
    出したDC成分のみを用いて、小画面の画像データを再
    構成し、この画像データを動画像符号化して特殊再生画
    像符号化データを生成することを特徴とする特殊再生画
    像変換方法。
  2. 【請求項2】 前記小画面の画像データをピクチャ内符
    号化して、前記特殊再生画像符号化データを生成するこ
    とを特徴とする請求項1記載の特殊再生画像変換方法。
  3. 【請求項3】 ピクチャ単位で合成された画像データを
    符号化して得られるビデオ符号化データを少なくとも含
    む符号化データから、ピクチャ内で独立して符号化され
    ているピクチャを選択するピクチャ選択器と、 前記ピクチャ選択器から取り出されたピクチャからDC
    成分のみを抽出するDC成分抽出器と、 前記DC成分抽出器から取り出されたDC成分だけを用
    いて小画面の画像データを再構成する再構成器と、 前記再構成器から取り出された前記小画面の画像データ
    を動画像符号化して特殊再生画像符号化データを生成出
    力する符号化器とを有することを特徴とする特殊再生画
    像変換装置。
  4. 【請求項4】 前記符号化器は、前記小画面の画像デー
    タをピクチャ内符号化するピクチャ内符号化器であるこ
    とを特徴とする請求項3記載の特殊再生画像変換装置。
JP10304433A 1998-10-26 1998-10-26 特殊再生画像変換方法及び特殊再生画像変換装置 Pending JP2000134575A (ja)

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JP10304433A Pending JP2000134575A (ja) 1998-10-26 1998-10-26 特殊再生画像変換方法及び特殊再生画像変換装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008286418A (ja) * 2007-05-15 2008-11-27 Panasonic Corp 貯湯式給湯機

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JP2008286418A (ja) * 2007-05-15 2008-11-27 Panasonic Corp 貯湯式給湯機

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