JP2003134465A - ストリーム任意領域抽出方式及び装置及びそのプログラム及びそれを記録した記録媒体 - Google Patents

ストリーム任意領域抽出方式及び装置及びそのプログラム及びそれを記録した記録媒体

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JP2003134465A
JP2003134465A JP2001329096A JP2001329096A JP2003134465A JP 2003134465 A JP2003134465 A JP 2003134465A JP 2001329096 A JP2001329096 A JP 2001329096A JP 2001329096 A JP2001329096 A JP 2001329096A JP 2003134465 A JP2003134465 A JP 2003134465A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速な抽出処理を可能とし、さらに抽出した
ストリーム毎の個別の管理を可能とするストリーム任意
領域抽出方式を提供する。 【解決手段】 入力されるMPEGストリームを先ずス
トリーム分離部101によりヘッダ情報とMBデータに
分離し、次にMBデータ分析部102およびMB領域判
定部103およびMB処理決定部104により、分離さ
れたMBデータが抽出領域に属しているか再符号化が必
要かを判定し、抽出領域に属しかつ再符号化が必要な場
合再符号化部120で抽出領域内の画像から動き補償す
るよう再符号化し、その後抽出した同じ垂直位置のMB
データによりスライス構成部107でスライスデータを
再構成し、これと前記ストリーム分離部101で分離し
たヘッダ情報をヘッダ分析部108およびヘッダ複製部
109で修正および複製したヘッダと合成し抽出数分の
ストリームを得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、MPEG符号化方
式およびその他のデジタル符号化方式により符号化され
たストリームから任意の1つ又は複数の領域抽出する技
術に関し、特に、前記ストリームを完全に復号化するこ
となく複数のストリームを抽出する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】特開2000−125263号公報に
は、複数の動画のそれぞれの画像を1つの画像に合成
し、これを1つの符号化装置により符号化することで、
1つの符号化装置での複数動画の同時記録あるいは伝送
を行なう方法が示されている。前記符号化方法によれ
ば、複数の動画を符号化するのに要する符号化器が1つ
で済むためコスト的に有利である。しかし、前記符号化
方法により符号化されたストリームからそれぞれの画像
を取り出す際には、前記ストリームを完全に復号し、復
号された合成画像から任意の画像を取り出す処理を行な
う必要がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記符号化装置により
符号化されたストリームから合成されたそれぞれの画像
を取り出す際に、一般的な復号処理により全ての画像を
復号した後に、復号された合成画像から任意の画像を抽
出する処理が必要なので、復号する際に一般的な復号化
装置を用いることができないという問題がある。また、
抽出対象でない領域の画像についても復号処理が行なわ
れるため無駄な処理が多くなる問題がある。さらに、1
つの画像に合成された複数のコンテンツは1つのストリ
ームとして記録されるため、各々のコンテンツ毎別個に
削除したりジャンル分けしたりといった別個の管理がで
きないという問題がある。
【0004】ここで、前記符号化装置で符号化されたス
トリームを一度画像に復号し任意の領域を抜き出し、そ
の領域のみを再符号化すれば一般的なデコーダで復号で
きる上不要な領域の復号に処理を割く必要がなく、さら
に画像中の抽出する領域をコンテンツの数だけ設定しこ
の前記再符号化処理を繰り返せばコンテンツ毎のストリ
ームを作成することができる。しかし、この場合も画像
までの復号化処理とその画像中の抽出領域の再符号化が
必要となるのでやはり多大な処理量を要する問題があ
る。さらに、複数の領域を抽出する場合、前記再符号化
方式では1個のエンコーダのときは抽出領域数だけ抽出
処理を繰り返す必要があり、より膨大な手間と時間がか
かる。また、抽出する領域数だけのエンコーダを用いて
処理を行なう場合1回の抽出処理ですむが、高コストに
なり装置も複雑になる。
【0005】本発明はこれらの問題に鑑みてなされたも
のであり、本発明の第1の目的は、複数の映像コンテン
ツを1つの画像に合成し、それを符号化して得たストリ
ームなどから、1つ乃至は複数の領域を抽出し、抽出し
た領域毎の新たなストリームも作成することで、これに
より例えばコンテンツ毎の削除やジャンル分けなど個別
の管理を容易にするストリーム任意領域抽出方式を提供
することである。
【0006】本発明の第2の目的は、前記ストリームか
ら1つ乃至は複数の領域を抽出しそれぞれ別個のストリ
ームとすることで、一般のデコーダで復号した場合も抽
出対象とした領域の画像を意図どおりに復号可能なスト
リーム任意領域抽出方式を提供することである。
【0007】本発明の第3の目的は、前記ストリームか
ら1つ乃至は複数の領域の抽出処理を高速で実現し、し
かも抽出する領域数に関わらず1度の処理で複数領域を
抽出可能とするストリーム任意領域抽出方式を提供する
ことである。
【0008】本発明の第4の目的は、前記ストリームか
ら1つ乃至は複数の領域を抽出し記録装置に記録する際
に、記録媒体にあるまとまったデータ単位毎に配置し、
目的のデータを検出するためのシーク動作の回数が少な
くなるように記録することで、目的のデータを検出する
までのシーク時間が比較的大きな記録媒体を用いる場合
も記録したストリームの復号処理に記録装置からのスト
リームのリード処理が間に合わない事態を防止可能で、
さらに記録装置への負担を低減可能なストリーム任意領
域抽出方式を提供することである。
【0009】本発明の第5の目的は、前記ストリームか
ら複数の領域を抽出し記録装置に記録する際に、抽出し
たそれぞれのストリームが記録媒体にあるまとまったデ
ータ単位毎に隣接して配置されるように記録すること
で、複数ストリームの同時復号処理を行なう場合にもシ
ーク回数およびシーク時間を低減できるため、それぞれ
のストリームのリード処理が間に合わない事態を防止可
能で、さらに記録装置への負担を低減可能なストリーム
任意領域抽出方式を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明のストリーム任意
領域抽出方式は、MPEGストリーム中のMBデータが
属する領域を判定するMB領域判定部、およびMB領域
判定部の判定結果に基づき当該MBがそのまま抽出可能
かあるいは再符号化が必要かどうかを判定するMB処理
決定部、および前記MB処理決定部により再符号化が必
要と判定された場合再符号化を行なう再符号化部を備え
ることで、抽出されたMBが他の領域を動き補償のため
に参照する場合にも参照画像の同領域から動き予測を行
なうかあるいは動き補償を行なわないフレーム内MBと
して再符号化することで抽出後のそれぞれのMPEGス
トリームでの動き補償は全て抽出した領域内から参照と
することができる。さらに、抽出したMBデータにより
抽出領域に合うようにスライスデータを再構成するスラ
イス構成部、および抽出領域とする数や範囲にしたがっ
てMPEG規格に準拠するようMPEGストリームのヘッダ
情報を修正および複製するヘッダ複製部、および前記構
成したスライスデータと前記修正および複製されたヘッ
ダ情報を抽出する領域毎に合成する合成部(合成部A、
合成部B)を備える構成とすることで、MPEGストリ
ームから任意を1つ乃至は複数の領域から新たなストリ
ームを抽出し記録装置に記録することができる。複数の
領域からストリームを抽出し記録する場合は、それぞれ
のストリームはMPEG規格に準拠した独立したストリーム
として記録されるため、ストリーム毎の削除や個別の管
理が行なうことができ、本発明の第1の目的を達成でき
る。ここで、前記抽出したストリームには抽出領域とし
た画像のみがを含むストリームであり、かつ前述のよう
にMPEG規格に準拠したストリームであるため、抽出
した各ストリームは一般の汎用デコーダで復号した場合
でも抽出対象とした領域の画像が意図どおりに復号可能
であり、本発明の第2の目的を達成できる。
【0011】また、前記本発明の構成による任意領域抽
出処理において、MBデータをそれが属する領域毎に分
別する処理が主となり、非常に負荷の大きい再符号化処
理が必要となるのはほとんど各領域の境界付近のMBデ
ータのみで済むため、全領域を一度完全に画像に復号し
て任意の領域を再符号化する一般の方式と比較して非常
に高速な処理が可能である。また領域毎に分別したMB
データは、それぞれ抽出領域数分備えた合成部でヘッダ
複製で抽出数分複製されたヘッダ情報と合成されること
で、抽出数分のストリームが同時に構成される。つま
り、抽出する領域数に関わらず1度の処理で複数領域を
抽出可能であり、本発明の第3の目的を達成できる。
【0012】本発明のストリーム任意領域抽出方式で
は、前記スライス構成部により構成したスライスデータ
毎に記録媒体へ出力するため記録媒体へのストリームの
配置はほぼスライスデータ毎の配置となる。光ディスク
などのように目的のデータを検出するまでのシークタイ
ムが比較的大きな記録媒体を用いる場合、記録したスト
リームの復号処理にストリームリードが間に合わない事
態が生じる場合がある。これを防止するため抽出したス
トリームをあるまとまったデータ単位だけ蓄積するメモ
リAおよびメモリBおよび前記メモリA、メモリBから
前記データ単位だけストリームを読出し連続して記録装
置に出力するライト制御部をさらに備える構成としたス
トリーム任意領域抽出方式とし、抽出したストリームを
記録媒体に前記データ単位で連続した配置となるよう記
録装置へ出力することで、記録装置のシーク回数やシー
クタイムを削減でき、その結果ストリームの復号処理に
リード処理が間に合わない事態を防止でき、記録装置へ
の負荷を低減できるため、本発明の第4の目的を達成で
きる。また、ライト制御部が抽出した複数ストリームの
それぞれを前記データ単位毎に隣接して記録媒体に配置
されるよう記録装置へ出力することで、複数ストリーム
の同時復号処理を行なう場合にも記録装置のシーク回数
やシークタイムを削減でき、その結果複数ストリームの
同時復号処理時にもリード処理が間に合わない事態を防
止でき、記録装置への負荷を低減できるため本発明の第
5の目的を達成できる。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明のストリーム任意領域抽出
方式の実施の形態について図面を参照して詳細に説明す
る。
【0014】(発明の第1の実施の形態)本発明のスト
リーム分割装置の第1の実施の形態は、図1に示す構成
となる。
【0015】本実施の形態では抽出数や抽出領域を指定
するための領域指定信号を外部から指定する構成とし、
図2のように領域抽出数は2で、720x480画素の
画像の水平位置hが0から351までの352画素を領
域A、hが368から719ピクセルまでの352画素
を領域Bとし、領域A、Bを抽出領域としている。ただ
し抽出数や抽出領域はこれに限らない。抽出数や抽出領
域を固定とする場合、外部から領域指定信号を指定する
必要はない。また、直接的領域数や抽出領域を指定しな
くとも何らかのパラメータを領域指定信号として入力す
ることとし、そこから抽出数や抽出領域を算出しても構
わない。さらに、入力ストリームに抽出数や抽出領域の
情報を重畳し、ストリーム分離部101で抽出数や抽出
する領域の情報を分離する構成とし、領域指定信号を入
力する経路を省くようにしても構わない。いずれの場合
でも領域指定信号の抽出領域指定は、マクロブロック
(以下、MBという)に相当する16x16画素の精度
で指定するものとする。
【0016】図1に示す第1の実施の形態では、本発明
のストリーム任意領域抽出方式は、ストリーム分離部1
01およびMBデータ分析部102およびMB領域判定
部103およびMB処理決定部104およびMB領域変
化判定部105およびメモリ106およびスライス構成
部107およびヘッダ分析部108およびヘッダ複製部
109および合成部A 110および合成部B 111お
よび再符号化部120および選択器A 130および選
択器B 131により構成される。
【0017】ここで再符号化部120はさらに、MB復
号化部121およびMB符号化部122および参照画像
メモリ123から構成される。
【0018】ストリーム分離部101には図3のように
例えば2つの画像を1枚に合成した画像をMPEG符号
化方式で符号化した映像ストリームが入力され、ストリ
ーム分離部101は入力されたMPEG映像ストリーム
を分析し、MPEGで定義されたシーケンスヘッダおよ
びGOP(Group Of Pictures)ヘッダおよびピクチャ
ヘッダなどのヘッダ情報と、MBデータを分離し、ヘッ
ダ情報をヘッダ分析部108へ出力する。一方、MBデ
ータをMB単位で順次MBデータ分析部102へ出力す
る。本実施の形態では、画像A、画像Bは画素間引きな
どにより縮小され、それぞれ図2の領域A、領域Bに配
置された画像を想定している。
【0019】MBデータ分析部102は、ストリーム分
離部101から入力されるMBデータを分析し、そこか
らマクロブロックアドレス(以下、MBAという)およ
び動きベクトル情報を抽出する。MBデータ分析部10
2はまた、前記MBAから当該MBデータの画像中での
位置(MBx、MBy)を式1により算出する。ここで
式1中のH_MB_NUMは、ヘッダ分析部108から
入力される画像の水平画素数を16で割ることで得られ
る水平MB数であり、%は整数割り算のあまりを求める
演算子で、/は整数割り算の商を求める演算子を表わ
す。 (MBx,MBy)= ( (MBA%H_MB_NUM)x16,(MBA/H _MB_NUM)x16) ・・・ 式1 MBデータ分析部102はまた、直前に入力されたMB
データの動きベクトルを記憶しておき、当該MBデータ
の動きベクトルが直前のMBデータの差分値であった場
合は、前記記憶された直前のMBデータの動きベクトル
を加えて得られる動きベクトルを前記算出したMB位置
(MBx、MBy)に加えることで当該MBが参照する
位置(RMBx、RMBy)を算出する。当該MBデー
タの動きベクトル差分値でない場合は、当該MBデータ
の動きベクトルを前記算出したMB位置に加えることで
当該MBが参照する位置を算出する。当該MBデータが
動き補償の必要のないイントラMBであった場合は、当
該MBが参照する位置を、たとえば当該MBの位置と同
じ値とする。当該MBが動きベクトルを複数持つ場合
は、全ての動きベクトルでの参照位置を算出する。MB
データ分析部102は、このように算出した当該MBの
位置および当該MBが参照する位置をMB領域判定部1
03に出力し、当該MBデータを選択器A 130およ
びMB複合化部121に出力する。MBデータ分析部1
02はまた、当該MBデータがイントラMBであるか否
かを判別するためのイントラMB判定信号をMB処理決
定部104に出力する。前記イントラMB判定信号は、
たとえばイントラMBの場合”Intra”、非イント
ラMBの場合”NotIntra”とすることができ
る。
【0020】MB領域判定部103では、外部から入力
される領域指定信号から得られる抽出領域情報とMBデ
ータ分析部102から入力されるMB位置情報(MB
x、MBy)とそのMBが参照するMB参照位置情報
(RMBx、RMBy)から当該MB位置およびMB参
照位置が属する領域を判定し、当該MBが属する領域に
対応させたMB領域判定信号をMB領域変化判定部10
5およびMB符号化部122および選択器B 131に
出力する。前記MB領域判定信号には当該MBが属する
領域を抽出対象としているかどうかの情報も含む。ここ
で、図2のように720画素x480画素の画像から抽
出領域として領域A、領域Bとした場合、次のように当
該MBの属する領域を判定できる。 (a) MBx ≧0 かつ (MBx+15) ≦ 359 当該MBは領域Aに属する。 (b)MBx ≧ 360 かつ (MBx+15) ≦ 7
19 当該MBは領域Bに属する。 (c) (i)および(ii)以外 当該MBは領域Aと領域Bの間にある。
【0021】このとき、たとえば(a)の場合は、”
A”を、(b)の場合は”B”を、(c)の場合は本実
施の形態では抽出対象外の領域として”X”をMB領域
判定信号としてMB領域変化判定部105およびMB符
号化部122および選択器B131に出力する。
【0022】MB領域判定部103はさらに、当該MB
位置とMB参照位置の属する領域の一致あるいは不一致
を示す同領域参照判定信号をMB処理決定部104に出
力する。前記同領域参照判定信号には当該MBが属する
領域を抽出対象としているかどうかの情報も含む。ここ
で、前記MB領域判定方法と同様に当該MBとその参照
位置の判定を行ない当該MBと当該MBが参照する領域
が一致していた場合はたとえば”Same”を、不一致
の場合は”Diff”を、あるいは前記(c)の場合を
含め当該MBが抽出対象外の領域の場合は”X”を同領
域参照判定信号としてMB処理決定部104に出力す
る。
【0023】MB処理決定部104は、MBデータ分析
部102から入力されるイントラMB判定信号とMB領
域判定部103から入力される同領域参照判定信号を用
いて図4に示した処理の流れで当該MBを再符号化する
必要があるかどうか、あるいは抽出対象とするか否かの
決定を行ない、その結果得られた処理決定信号をMB復
号化部121および選択器A 130に出力する。本実
施の形態では処理決定信号を、再符号化が必要ない場
合”Orginal”、再符号化が必要な場合”ReE
NC”、抽出対象でない場合”Dump”とした。
【0024】図4に示した処理決定信号を出力するまで
の流れを説明する。まず、ステップA1においてMB領
域判定部103から入力される同領域判定信号が
“X”、つまり当該MBが抽出対象でない領域であると
判定された場合は、ステップA4に進み“Dump”を
出力する。そうでない場合は、ステップA2へ進みMB
データ分析部102から入力されるイントラMB判定信
号が“Intra”かどうかを調べる。判定の結果“I
ntra”のとき、つまり当該MBがイントラMBであ
ると判定された場合はステップA5に進み“Origi
nal”を出力する。そうでない場合は、ステップA3
に進み前記同領域判定信号が“Same”であるかどう
かを調べる。判定の結果“Same”のとき、つまり当
該MBの属する領域とそれが参照する領域が一致してい
ると判定された場合、ステップA6へ進みこの場合も
“Original”を出力する。そうでない場合は
“ReENC”を出力する。処理決定信号を出力するま
での流れは以上で説明した図4の流れ図に必ずしも従う
必要はなく同様の結果が得られれば良い。
【0025】MB領域変化判定部105は、MB領域判
定部103から入力されるMB領域判定信号と1つ前に
入力されたMB領域判定信号とを比較し、当該MBが属
する領域が、ある抽出対象としている領域から別の抽出
対象領域に変化した場合、あるいはある抽出領域から抽
出対象としていない領域に変化した場合、これを通知す
るMB領域変化信号 をスライス構成部107に出力す
る。具体的には、前記MB領域判定信号が、”A”か
ら”B”あるいは”X”に変化したとき、また、”B”
から”A”あるいは”X”に変化したときMB領域変化
信号を出力する。
【0026】MB復号化部121は、ヘッダ分析部10
8から入力されるピクチャタイプ情報によって当該MB
データがIピクチャまたはPピクチャという他の画面か
ら動き補償時に参照される画像のMBである場合、ある
いはMB処理決定部104から入力される処理決定信号
が”ReENC”の場合、つまり再符号化が必要な場
合、入力されるMBデータに対し可変長復号化、逆量子
化および逆DCT、さらに必要な場合は参照画像メモリ
123中の参照画像を使って動き補償を行ない16x1
6の画像に復号し、前記処理決定信号が”ReENC”
の場合は復号された前記16x16の画像をMB符号化
部122へ出力する。また、当該MBデータがIピクチ
ャまたはPピクチャである場合は復号された前記16x
16の画像を参照画像とするため参照画像メモリ123
に記憶する。
【0027】MB符号化部122は、MB処理決定部1
04により当該MBの再符号化が必要と判定された場合
にMB復号化部121から入力される16x16の画像
に復号されたMBデータに対し、参照画像メモリ123
に記憶された参照用画像中の当該MBと同じ領域から動
き予測し、その後DCT、量子化、可変長符号化により
再符号化し、再符号化されたMBデータを選択器B 1
31に出力する。ここで、外部から指定される領域指定
信号やMB領域判定部103から入力される当該MBデ
ータが属する領域情報を利用することで参照画像のどの
領域が当該MBと同じとなるかの判定ができる。処理量
の軽減を図りたい場合は、再符号化時に動き予測せず、
フレーム内MBとして符号化しても構わない。
【0028】MB符号化部122で再符号化処理を行な
うのは、MB処理決定部104により当該MBの再符号
化が必要と判定された場合であるが、これは図5に示す
ようにある抽出領域に属するMBデータが動き補償用の
参照画像の異なる領域を参照している場合である。この
異領域の参照は各領域の境界付近となる場合がほとんど
であるため他の大部分のMBデータでは負荷の大きい再
符号化処理は行なわれない。したがって、高速な任意領
域の抽出処理が可能となる。
【0029】参照画像メモリ123には、MB復号化部
121で16x16の画像に復号されたMBデータが記
憶される。このとき、前記MBデータは、参照用画像と
して参照できるようにメモリ中に配置される。また参照
画像メモリ123は、2画面分の参照画面が記憶され、
新たな参照画像が記憶される毎に、古い順に参照画像は
参照画像メモリ123中から削除される。
【0030】選択器A 130は、MB処理決定部10
4から入力される処理決定信号により、メモリ106へ
出力するMBデータをMBデータ分析部102から入力
されるMBデータ(図1端子a)あるいはMB符号化部
122から入力されるMBデータ(図1端子c)あるい
はいずれも入力しない(図1端子b)の3通りから選択
し、いずれかのMBデータが選択された場合は、それを
メモリ106へ出力する。具体的な例としては、処理決
定信号が”Original”の場合、MBデータ分析
部102から入力される再符号化していないMBデータ
を選択し、”ReENC”の場合、MB符号化部122
から入力される再符号化されたMBデータを選択する。
さらに、処理決定信号が”Dump”のときは、MBデ
ータは入力せずMBデータはメモリ106へ出力されな
い。
【0031】スライス構成部107は、MB領域変化判
定部105から入力されるMB領域変化信号により同領
域に属し、かつ同垂直位置のMBのMBデータがメモリ
106に蓄積されたことを判断し、メモリ106に蓄積
された前記MBデータ順次読み出し、MBデータの情報
を利用してスライスヘッダを生成すると共に、前記生成
したヘッダと読みだされたMBデータで1スライス分の
データを構成し、前記構成したスライスデータを選択器
B 131へ出力する。もし、前記MB領域変化信号が
入力されたときにメモリ106に読み出すべきMBデー
タがなかった場合、スライスヘッダの生成およびスライ
スデータの構成は行なわず、選択器B131には何も出
力しない。
【0032】スライスヘッダを生成する際にはメモリ1
06に記憶されたMBデータの分析を行なう。具体的に
は、スライスの先頭となるMBデータの量子化スケール
コードの値をスライスヘッダ中の量子化スケールコード
の値として用いる。さらに1スライスとする全てのMB
データが全てイントラMBの場合はそれを示すスライス
ヘッダ中のフラグを1とする。また、メモリ106のM
Bデータでスライスを構成する際には、MBデータ中の
動きベクトル値およびイントラMBのDC係数および量
子化スケールコードの変更あるいは削除が必要な場合は
その処理を行なう。前記MBデータの変更あるいは削除
処理について具体的に説明する。動きベクトルは、MB
領域変換判定部105から入力されるMB領域変化信号
の直後ではなく、すなわちスライスの先頭MBでなく、
かつ直前のMBがイントラMBでなく、直前のMBと当
該MBのMBAが連続した値のとき、当該MBの動きベ
クトル値を直前のMBの動きベクトルとの差分値に変更
する。イントラDC係数は、当該MBがスライスの先頭
でなく、直前のMBと当該MBが共にイントラMBでか
つMBAが連続した値のとき、当該MBのイントラDC
係数値を直前のMBのイントラDC係数との差分値に変
更する。量子化スケールコードは、当該MBが、スライ
スの先頭あるいは直前のMBの量子化スケールコードと
同じ値の場合、MBデータ中から削除する。これによ
り、図6に示すように各抽出領域毎に同水平位置のMB
データの集合を1スライスとする構造となる。
【0033】本実施の形態では、図6に示すようなスラ
イス構成としたが、MPEG規格に準拠する限りスライ
スを他の構成としても構わない。
【0034】ヘッダ分析部108は、ストリーム分離部
101から入力されたヘッダ情報を分析し、当該画像が
画像内で符号化が行われるIピクチャあるいは、他画面
から動き予測が行われるP、Bピクチャといったピクチ
ャタイプ情報を抽出、これをMB復号化部121へ出力
する。一方ヘッダ情報は、ヘッダ複製部109へ出力す
る。また、画像の水平画素数をMBデータ分析部102
に出力する。ヘッダ複製部109は、ヘッダ分析部10
8から入力されるヘッダ情報を抽出する領域の数だけ複
製すると同時にヘッダ情報内の画面のピクセルサイズや
表示サイズ、1ピクセルの水平、垂直サイズの比率など
任意の領域を抽出するにあたり変更が必要なパラメータ
値の変更する。本実施の形態では抽出数は2つであり、
ヘッダ情報は2つに複製する。また、抽出領域のピクセ
ルサイズはいずれも352x480であり、表示サイズ
は例えば720x480とし、1ピクセルの縦、横サイ
ズの比率もこれにあった値とすることができる。ヘッダ
複製部109は、ヘッダの複製を行なった後、領域Aに
ついてのヘッダ情報を合成部A 130に、領域Bにつ
いてのヘッダ情報を成部B 131に出力する。
【0035】選択器B 131は、MB領域判定部10
3から入力されるMB領域判定信号に従い、スライス構
成部107から入力されるスライスデータの出力先を合
成部A 110あるいは合成部B 111に振り分ける。
具体的には、領域Aのスライスデータを合成部A 11
0に、領域Bのスライスデータを合成部B 111に出
力する。
【0036】合成部A 110は、ヘッダ複製部109
から入力されるヘッダデータと選択器B 131から入
力されるスライスデータを合成してMPEGストリーム
とし記録装置200にファイルA 201として出力す
る。
【0037】合成部B 111は前記合成部110と同
様に、ヘッダ複製部109から入力されるヘッダデータ
と選択器B 131から入力されるスライスデータを合
成してMPEGストリームとし記録装置200にファイ
ルB 202として出力する。
【0038】ここで、合成部A 110および合成部B
111から出力されるMPEGストリームには、それぞ
れ領域A、領域Bの画像のみが含まれるストリームとな
っており、以上説明した本発明の第1の実施の形態の構
成によりストリームの任意領域の抽出処理が達成され
る。また、1度の処理で複数の領域から抽出したストリ
ームを同時に得ることができる。
【0039】さらにことのとき、前記抽出したMPEG
ストリームは、MB処理決定部104および再符号化部
120の作用により抽出対象としたそれぞれの領域のみ
を参照するように修正されている、またヘッダ複製部1
09の作用により抽出領域に応じた適切なパラメータの
値としたヘッダ情報となっており、さらにスライス構成
部107の作用により抽出領域に応じたスライス構成と
されている。このため前記抽出したMPEGストリーム
は、MPEG規格に準拠したストリームとなっており一
般のデコーダで復号した場合、意図どおり抽出領域の画
像が復号される。
【0040】第1の実施の形態では、前記合成部110
および前記合成部111からそれぞれ出力されるMPE
Gストリームを同一の記憶装置200に出力したが、そ
れぞれ別々の記憶装置に出力しても構わない。また、前
記出力されるMPEGストリームを直接デコーダへ出力
することにしても構わない。さらに、前記MPEGスト
リームを出力する記憶装置あるいはデコーダは、装置内
に存在している必要はなくネットワーク上に配置された
ものであっても構わない。
【0041】第1の実施の形態ではMPEGストリーム
から任意領域を抽出する例を記述したが、同様の方法は
画像がMBあるいはDCTブロックのように複数のブロ
ックで構成され、かつ前記ブロック単位ごとに独立した
処理が可能な符号化方式に適用できる。前記符号化方式
がフレーム間の相関を利用しない符号化方式である場
合、再符号化部120が必要ないためさらに簡易な構成
でストリーム任意領域抽出方式を実施することができ
る。
【0042】(発明の第2の実施の形態)本発明の第2
の実施の形態は、図7のように図1で示した本発明の実
施の形態の構成に加え、合成部A 110、合成部B 1
11のそれぞれの後段に符号量制御部140をさらに備
えた構成となる。
【0043】符号量制御部140は図8に示すように、
符号レート変換部141および符号量計算部142から
構成される。
【0044】符号レート変換部141は、入力されるM
PEGストリームを可変長復号化および逆量子化を行な
う。その後、符号量計算部142から入力される符号量
制御信号をもとに新たな量子化ステップ値で量子化し可
変長符号化して符号レートを変換したストリームを符号
量計算部142に出力する。ここで、符号量制御信号は
外部から指定される目標符号レートに対する符号レート
変換部141から出力されるストリームの実符号レート
の誤差を表わす信号である。従って、前記符号量制御信
号により前記目標符号レートに対し、前記実符号レート
が大きいと判定された場合は量子化ステップ値を大きな
値とすることで符号レートを削減することができ、実符
号レートが目標符号レートとなるよう制御できる。
【0045】符号量計算部142は、符号レート変換部
141から入力される符号レートが変換されたストリー
ムの符号量をカウントし、たとえばピクチャ毎に外部か
ら入力される目標符号レートと前記符号量のカウント値
から算出した実符号レートを比較し、目標符号レートに
対する実符号レートの誤差を符号量制御信号として符号
レート変換部141に出力する。また、符号量計算部1
42は入力されるストリームをそのまま出力する。目標
符号レートと実符号レートの比較は、ピクチャ毎とは限
らずスライス毎やその他の単位毎の比較として構わな
い。
【0046】このように本発明の第2の実施の形態で
は、合成部A 110、合成部B 111のそれぞれの後
段に前記符号量制御部140を備え、それぞれの符号量
制御部140に各抽出領域の目標符号レートを入力する
ことで、各領域から抽出したそれぞれのストリームの符
号レートを任意に設定可能となる。
【0047】符号レート変換部141で行なわれる処理
は、DCTや逆DCTの処理と比較してはるかに負荷の
小さい処理であり、逆量子化および量子化をまとめて処
理することでさらに高速にすることができる。したがっ
て、第2の実施の形態により、高速性を保持したまま第
1の実施の形態で示したストリーム任意領域抽出方式が
可能とする機能に加え、各領域から抽出したそれぞれの
ストリームの符号レートを任意に設定可能なストリーム
任意領域抽出方式を提供できる。
【0048】本発明の第2の実施の形態では、符号レー
ト変換部141が合成部A 110および合成部B 11
1の後段に配置される構成としたが、符号レート変換部
141を選択器A 130の後段、あるいはメモリ10
6の後段、あるいはスライス構成部107の後段に配置
する構成としても構わない。この場合符号レート変換部
141には、領域Aおよび領域Bから抽出したそれぞれ
のストリームについての符号量制御信号を入力する必要
があり、また当該MBが属する領域を判定する必要があ
るためMB領域判定部103からMB領域判定信号を入
力する必要があるが、符号レート変換部141は抽出領
域数に関わらず1つで済むことになり装置の簡略化が可
能である。
【0049】(発明の第3の実施の形態)本発明の第3
の実施の形態は、ストリーム任意領域抽出部100に加
え、さらにメモリA 300およびメモリB 400およ
びライト制御部500を備えた図9に示す構成となる。
ストリーム任意領域抽出部100は、本発明の第1の実
施の形態である図1のストリーム任意領域抽出部100
あるいは本発明の第2の実施の形態である図7のストリ
ーム任意領域抽出部100と同様の機能を有し、また記
録装置200はライト制御部300からの制御信号によ
りデータ書き込み位置が制御可能な記録装置である。
【0050】メモリA 300およびメモリB 400
は、それぞれに入力されるストリーム任意領域抽出部1
00で領域Aおよび領域Bから抽出された2系統のスト
リームを記録する。
【0051】ライト制御部500は、1フレームあるい
はGOPなどある程度まとまったストリームをデータ単
位とし、前記メモリA 300およびメモリB 400に
前記データ単位のストリームが蓄積された後に、メモリ
A 300およびメモリB400のそれぞれから前記デ
ータ単位のストリームを読出し記録装置200に出力す
る。このとき、読み出されたストリームを前記データ単
位で可能な限り物理的に連続して記録媒体上に配置され
るような記録位置を指定するための制御信号を記録装置
200に出力する。さらに複数の領域から抽出したスト
リームをライトする場合もそれぞれのストリームができ
るだけ隣接して記録媒体に配置されるような制御信号を
記録装置200に出力する。例えば記録装置200で用
いる記録媒体が光ディスクの場合は、領域Aおよび領域
Bから抽出されたストリームの物理的な配置は図10の
ように、領域Aと領域Bから抽出したストリームは前記
データ単位で連続して記録され、さらにそれぞれのスト
リームが隣接して交互に配置される。前記データ単位
は、1フレーム単位あるいはGOP単位あるいはそれ以
上の単位でもそれ以下の単位であっても良い。さらに、
前記データ単位はストリーム全体とすることもできる。
【0052】このとき、記録装置200が光ディスクの
内周から外周までをいくつかのゾーンに分けてその中で
回転速度を一定とするZCAV(Zone Constant Angular Ve
locity)方式を用いている場合は、前記制御信号を用い
てストリームをなるべく同一ゾーンに配置すれば、スト
リームのリード処理時に記録装置200が時間と負荷の
かかる回転速度の変更を行なう頻度を削減できるためシ
ーク時間や記録装置200への負荷の低減できる。
【0053】記録装置200が、制御信号により正確に
物理的な書き込み位置の制御が可能であり、シークタイ
ム等のアクセス速度が十分な速度である場合は、メモリ
A300およびメモリB 400を省略することができ
る。一方、記録装置200が、制御信号による物理的な
書き込み位置の制御が不可能な場合にも、メモリA30
0およびメモリB 400は、ライトするデータ単位を
記録可能な容量とし、ストリームをデータ単位で連続し
て記録装置200へ出力することで大概の記録装置にお
いて可能な限り物理的に連続した記録ができる。
【0054】以上の構成となる本発明の第3の実施の形
態とすることで、ストリームから1つ乃至は複数の領域
から抽出したストリームを記録装置に記録する際に、ス
トリームのあるまとまったデータ単位毎に連続して記録
媒体に配置できる。これにより、ストリームを記録装置
200からリードし復号する際に、シーク回数およびシ
ーク時間を最小限にでき、復号処理時に記録装置200
からのストリームのリード処理が間に合わない事態を防
止でき、記録装置200への負担も低減可能なストリー
ム任意領域抽出方式を提供できる。また、本発明の第3
の実施の形態の構成とすることで、複数領域から抽出し
たそれぞれのストリームを隣接して記録媒体に配置でき
る。これにより、複数ストリーム同時復号処理を行なう
場合でもシーク回数およびシーク時間を最小限にできる
ため複数ストリームの同時復号処理時に記録装置200
からのストリームのリード処理が間に合わない事態を防
止でき、記録装置200負担も低減可能なストリーム任
意領域抽出方式を提供できる。
【0055】本発明によるストリーム任意領域抽出方式
を、前記実施の形態として実施するにあたり、ストリー
ム任意領域抽出方式の各ブロックをこれと等価な機能を
有する回路にて実現することが可能である。また同じ
く、ストリーム任意領域抽出方式の各ブロックはこれと
等価な処理を行なうプログラムをコンピユータ上で実行
することにより実現することが可能である。このとき前
記コンピユータは前記プログラムを格納する記録媒体を
備える。この記録媒体は、半導体メモリ、磁気ディス
ク、光ディスクその他の記録媒体であってよい。さら
に、本発明のストリーム任意領域抽出方式における再符
号化部120での処理は比較的処理の付加が大きいため
ソフトウェアで実現すると必要な処理速度に至らない場
合は、それらの部分を回路により実現しても構わない。
このように、本発明の実施においては、一部のブロック
を回路、つまりハードウェアによる構成とし、他の部分
をソフトウェアによる構成としても構わない。
【0056】また、メモリA 300およびメモリB 4
00としては、半導体メモリや磁気ディスクドライブ、
その他にもストリームのバッファリングに十分に間に合
う高速な記録装置により実施できる。
【0057】また、記録装置200としては半導体メモ
リ、あるいは磁気ディスク、光ディスク、その他の記憶
媒体にデータをライト・リード可能な装置により実施で
きる。本発明の第3の実施の形態を実施するにあたって
は、記録装置200は制御信号により記録媒体への物理
的な記録位置を制御できることが望ましいが、必ずしも
そうである必要はない。
【0058】
【発明の効果】以上説明したように、本発明には以下の
効果がある。
【0059】本発明の第1の効果は、MPEGストリー
ム中から1つ乃至複数の任意領域の画像部分を別個のス
トリームとして抽出し、別個のファイルとして記録でき
ることである。これによりたとえば複数の映像コンテン
ツを1つの画像に合成しそれを符号化して得たストリー
ムからそれぞれのコンテンツを抽出し別個のファイルと
して記録すればコンテンツ毎の管理が容易となる。
【0060】本発明の第2の効果は、それぞれのストリ
ームを復号する際には、本発明のストリーム任意領域抽
出方式が使われたことに配慮したMPEGデコーダを使
う必要はなく、一般のMPEGデコーダを用いることで
それぞれのストリームから抽出領域とした画像が復号で
きることである。これは、抽出領域に属するMBデータ
を抽出する際に当該MBが参照するMBが異なる領域に
属している場合、一度復号し、同じ領域から動き予測し
て再符号化したMBデータと、一方抽出領域の数だけ複
製し、抽出領域に応じて変更したMPEGヘッダ情報に
よりMPEG規格に準拠したストリームを再構成するこ
とで実現している。
【0061】本発明の第3の効果は、ストリームを一度
画像に復号した後、抽出領域を切り出し再符号化する一
般の方式と比較して、はるかに高速な抽出処理ができる
ことである。これは、抽出するMBデータが動き補償用
の参照画像の補償を異なる領域を参照しているときのみ
再符号化を行なう方式であり、さらにこの場合再符号化
処理を行なうMBデータはほとんど各領域の境界付近の
MBデータのみだけであり、大部分のMBデータには非
常に負荷が大きい再符号化処理が行なわれないためであ
る。
【0062】本発明の第4の効果は、抽出領域が複数の
場合でも1度の処理で全ての領域のストリーム抽出を行
なうことができることである。これは、1度の処理で各
抽出領域に属するMBデータを抽出し、抽出領域の数だ
け複製したヘッダ情報とそれぞれの領域に属するMBデ
ータにより構成したスライスデータと合成するため、ス
ライスデータ毎に各領域のストリームが順次作成される
ためである。
【0063】本発明の第5の効果は、抽出したストリー
ムを任意の符号レートとすることができることである。
これは、抽出したストリーム毎に指定された目標符号レ
ートと実際のストリームの実符号レートとの差に応じて
ストリームの量子化ステップ数の変更を行ない、実符号
レートが目標レートとなるよう制御するためである。
【0064】本発明の第6の効果は、抽出したストリー
ムをあるまとまったデータ単位だけ連続して配置される
よう記録媒体に記録し記録装置のデータシーク回数やシ
ーク時間を削減することで、ストリーム復号時にストリ
ームリード処理が間に合わない事態を防止でき、かつ記
録装置への負荷を小さくできることである。
【0065】本発明の第7の効果は、複数のストリーム
を抽出し記録媒体に記録する際に、それぞれのストリー
ムがあるまとまったデータ単位毎に隣接して配置される
よう記録することで、複数ストリームの同時復号処理を
行なう場合、それぞれのストリームリード処理が間に合
わない事態を防止でき、かつ記録装置への負荷を小さく
できることである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態での抽出領域を示す
図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態での入力とする画像
の例を示す図である。
【図4】MB処理決定部でのMB処理決定手順を示す流
れ図である。
【図5】参照画像中の異領域参照を示す図である。
【図6】スライス構成部でのスライス構成例を示す図で
ある。
【図7】本発明の第2の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図である。
【図8】符号量制御部を示すブロック図である。
【図9】本発明の第3の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図である。
【図10】記録媒体へのストリーム配置を示す図であ
る。
【符号の説明】
100 ストリーム任意領域抽出部 101 ストリーム分離部 102 MBデータ分析部 103 MB領域判定部 104 MB処理決定部 105 MB領域変化判定部 106 MBデータ蓄積用メモリ 107 スライス構成部 108 ヘッダ分析部 109 ヘッダ複製部 110 合成部A 111 合成部B 120 再符号化部 121 MB復号化部 122 MB符号化部 123 参照画像メモリ 130 選択器A 131 選択器B 140 符号量制御部 141 符号レート変換部 142 符号量計算部 200 記録装置 201 ファイルA(領域Aから抽出されたストリー
ム) 202 ファイルB(領域Bから抽出されたストリー
ム) 300 メモリA 400 メモリB 500 ライト制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5C053 FA14 FA23 GB05 GB06 GB07 GB17 GB19 GB21 GB28 GB32 GB37 JA21 5C059 KK41 MA00 MA05 MA23 MC11 MC32 ME01 NN21 NN28 PP05 PP06 RB09 RB13 SS11 SS20 UA02 UA39 5D110 AA15 AA29 BB01 DA12 DB05 DC05 DD13 DE01

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 MPEG(Motion Pictur
    e Expert Group)符号化方式により符号化
    されたストリームから任意の1つ又は複数のMB(マク
    ロブロック)の属する領域を抽出するストリーム任意領
    域抽出方式において、 MPEG符号化方式で符号化されたストリームから、外
    部からの設定又は予め設定又は内部で決定の所定の方法
    で設定された、画像中の1つ又は複数の領域を、画像ま
    で復号せずにストリームの状態で前記1つ又は複数の領
    域を抽出することを特徴とするストリーム任意領域抽出
    方式。
  2. 【請求項2】 MPEG符号化方式により符号化された
    ストリームから任意の1つ又は複数のMBの属する領域
    を抽出するストリーム任意領域抽出方式において、 複数の画像を1つの画像に合成した画像をMPEG符号
    化方式で符号化したストリームから、前記合成された画
    像の全て又はその一部を、画像まで完全に復号せずにス
    トリームの状態で抽出することを特徴とするストリーム
    任意領域抽出方式。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載のストリー
    ム任意領域抽出方式において、 当該MBの属する領域と前記MBが動き補償のために参
    照する領域が異なる場合に、新たに当該MBが属する領
    域と同じ領域から動き予測を行ないフレーム又はフィー
    ルド間の相関を利用した符号化を行なう手段を備えるこ
    とを特徴とするストリーム任意領域抽出方式。
  4. 【請求項4】 請求項1又は請求項2に記載のストリー
    ム任意領域抽出方式において、 当該MBの属する領域と前記MBが動き補償のために参
    照する領域が異なる場合に、フレーム又はフィールド内
    符号化を行なう手段を備えることを特徴とするストリー
    ム任意領域抽出方式。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載のストリーム任意領域抽
    出方式において、前記MBデータの抽出動作に加え、M
    PEGのヘッダ情報を、抽出領域とする数や範囲にした
    がって修正および複製を行ない、抽出したMBデータと
    合成する手段を備えることで、それぞれの抽出領域から
    得られたストリームのそれぞれがMPEG規格に準拠し
    たストリームとなることを特徴とするストリーム任意領
    域抽出方式。
  6. 【請求項6】 請求項1に記載のストリーム任意領域抽
    出方式において、 複数のMBで構成されるMPEGに規定されたスライス
    と呼ばれるデータの構造を抽出領域にしたがって再構成
    するスライス構成部を備えることを特徴とするストリー
    ム任意領域抽出方式。
  7. 【請求項7】 請求項6に記載のストリーム任意領域抽
    出方式において、 とくに抽出対象とした領域で垂直位置が等しいMBの集
    合をスライスとして再構成するスライス構成部を備える
    ことを特徴とするストリーム任意領域抽出方式。
  8. 【請求項8】 請求項1に記載のストリーム任意領域抽
    出方式において、 抽出したストリームの実符号レートが外部から指定され
    た目標レートとなるよう符号レートの変換を行なう符号
    量制御部を備えることで、前記抽出したストリームを任
    意の符号レートとすることを特徴とするストリーム任意
    領域抽出方式。
  9. 【請求項9】 請求項8に記載のストリーム任意領域抽
    出方式において、 とくに実符号レートと外部から指定される目標レートの
    誤差を算出する符号量計算部と該符号量計算部により算
    出された誤差に応じてストリームの量子化ステップ値を
    変更し前記実符号レートを前記目標レートに制御する符
    号レート変換部とから成る符号量制御部を備えることを
    特徴とするストリーム任意領域抽出方式。
  10. 【請求項10】 請求項1に記載のストリーム任意領域
    抽出方式において、 抽出した1つ又は複数のストリームを記録媒体に記録す
    る際に、それぞれのストリームについてあるまとまった
    量のストリームをデータ単位として蓄積するメモリを備
    え、前記メモリから前記データ単位毎にストリームを読
    み出し、前記データ単位に読み出されたストリームを記
    録媒体に連続して配置されるように記録装置に出力する
    ライト制御部を備えることを特徴とするストリーム任意
    領域抽出方式。
  11. 【請求項11】 請求項10に記載のストリーム任意領
    域抽出方式において、抽出した複数のストリームを、そ
    れぞれ前記データ単位毎に隣接して記録媒体に配置され
    るように記録装置に出力するライト制御部を備えること
    を特徴とするストリーム任意領域抽出方式。
  12. 【請求項12】 請求項10に記載のストリーム任意領
    域抽出方式において、抽出した1つ又は複数のストリー
    ムを、それぞれストリーム単位で連続して記録媒体に配
    置されるように記録装置に出力するライト制御部を備え
    ることを特徴とするストリーム任意領域抽出方式。
  13. 【請求項13】 請求項3から請求項12に記載のスト
    リーム任意領域抽出方式の一部又は全ての特徴を備えた
    ストリーム任意領域抽出方式。
  14. 【請求項14】 請求項1乃至請求項13に記載のスト
    リーム任意領域抽出方式と等価な処理をおこなうストリ
    ーム任意領域抽出装置。
  15. 【請求項15】 請求項1乃至請求項13に記載のスト
    リーム任意領域抽出方式の処理をコンピュータに実行さ
    せるためのプログラム。
  16. 【請求項16】 請求項1乃至請求項13に記載のスト
    リーム任意領域抽出方式の処理をコンピュータに実行さ
    せるためのプログラムを記録した記録媒体。
  17. 【請求項17】 請求項13に記載のストリーム任意領
    域抽出方式又は請求項14に記載のストリーム任意領域
    抽出装置により抽出したストリームを記録した記録媒
    体。
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