JP2005527131A - インタレースのダミー予測ピクチャを使用したコマ落としトリックモード - Google Patents

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Abstract

本発明は、複数の原画像を含むビデオ信号にトリックモードを実行するための方法200及びシステム100に関する。本方法は、トリックモードのコマンドに応答して、ビデオ信号をトリックモードのビデオ信号に変換するために、少なくとも1つの原画像を選択的にスキップするステップ214、及びフィールドベースの予測を使用して該トリックモードのビデオ信号に少なくとも1つのダミーの予測ピクチャを選択的に挿入するステップ224を含んでいる。また、本方法は、トリックモードのビデオ信号をモニタするステップ220を含んでいる。この場合、該少なくとも1つのダミーの予測ピクチャを該トリックモードのビデオ信号に選択的に挿入する上記ステップは、該トリックモードのビデオ信号のビットレートが所定の閾値を超える場合に行われる。

Description

本発明は、ビデオシステム全般に関し、より詳細には、デジタル形式でエンコードされたビデオ系列を記録又は再生するためのビデオシステムに関する。
デジタルテレビジョン(DTV)及び高精細テレビジョン(HDTV)は、今日の家庭用電子製品の市場において注目されている。これらのタイプのテレビジョンの多くの購入者は、先に記録された番組を視聴したり、該購入者の好みの番組を記録したりするために、デジタルビデオディスク(DVD)レコーダ又はプレーヤのような、デジタルビデオレコーダ又はプレーヤも購入する。特に、DTV(又はHDTV)とデジタルビデオレコーダ又はプレーヤとの組み合わせは、ホームシアター娯楽システムの統合された部分となる。
デジタルビデオレコーダ又はプレーヤは、MPEG(Moving Picture Expert Group)デコーダを一般に含んでおり、このデコーダは、レコーダ又はプレーヤが再生するディスクに記憶されたデジタル形式でエンコードされたマルチメディアデータをデコードする。デジタルビデオレコーダ又はプレーヤが従来の(DTVではない、又はHDTVではない)テレビジョンに接続された場合、デジタル形式でエンコードされた信号は、従来のテレビジョンに表示される前に、デジタルビデオレコーダ又はプレーヤのMPEGデコーダによりデコードされる。しかし、多くのDTVは、それ自身のMPEGデコーダを含んでいる。かかるように、デジタルビデオレコーダ又はプレーヤがDTVに接続された場合、ディスクから読み出されたビデオ信号は、DTVのデコーダで遠隔的にデコードされる。このシステム構成は、リモートデコーダ構成と呼ばれる。
しかし、デジタル形式でエンコードされた信号をリモートDTVデコーダでデコードすることには、重要な問題が存在する。特に、このタイプの構成においてトリックモードを実行することは非常に困難である。トリックモードは、通常の速度で再生が行われないか、又は順方向で再生が行われない任意のビデオ再生である。トリックモードは、コマ落としのトリックモードの間のようなビデオ信号における多数のピクチャをスキップすることを含んでいることがある。リモートデコーダに転送されているビデオ信号におけるピクチャをスキップすることで、該信号の平均ビットレートが実際に増加する可能性がある。デジタルビデオレコーダ又はプレーヤとDTVとの間の帯域幅は制限されているため、コマ落としのトリックモードを実行することで、該信号のビットレートが転送チャネルの最大ビットレートの限度を超える可能性がある。
たとえば、MPEGビデオ信号では、3つの個別のタイプのデジタル形式でエンコードされたピクチャがある。これらは、イントラ(I)ピクチャ、予測(P)ピクチャ及び双方向予測(B)ピクチャである。当該技術分野で知られているように、IピクチャとPピクチャは、少なくともBピクチャに関して、比較的多くのエンコードされたデータを含んでいる。コマ落としのトリックモードの間、グループ・オブ・ピクチャ(GOP)においてスキップされる最初のピクチャは、一般にBピクチャである。Bピクチャがスキップされるとき、GOPにおける残りのピクチャについて平均のエンコードされたデータ量、すなわち平均のピクチャ当たりのビット数が増加する。かかる問題は、トリックモードのビデオ信号が表示される間に、バッファのオーバフローを引き起こし、ピクチャの損失を引き起こす。
ビットレートの問題に加えて、ビデオ信号を遠隔的にデコードすることには、別の問題がある。かかる構成において、インタレースピクチャを繰り返し表示することで、この繰り返されるピクチャにおいて動く対象物が含まれている場合には、振動する効果がディスプレイに現れる。この問題点を説明するために、インタレース走査の簡単な説明が与えられる。
多くのテレビジョンは、インタレース走査技術を採用している。この走査フォーマットでは、ビデオ信号は、所定数の水平ラインに典型的に分割される。それぞれのフィールド周期の間、これらのラインの半分のみが走査される。一般に、最初のフィールド周期の間に奇数番号のラインが走査され、次のフィールド周期の間に偶数番号のラインが走査される。それぞれの掃引は、フィールドと呼ばれ、両者が組み合わされたとき、2つのフィールドは、1つの完全なピクチャ、すなわちフレームを形成する。NTSCシステムでは、毎秒で60フィールドが表示され、毎秒30フレームのレートとなる。
インタレース走査型テレビジョンにおいて、動く対象物がスクリーンにわたり移動するとき、それぞれのフィールドは、この動く対象物の一部を表示するのみである。この部分的な表示は、あるフィールドが全体のピクチャのうちの1つおきの水平ラインを表示するだけであるために生じる。たとえば、ある特定のフィールドnについて、奇数番号の水平ラインのみが走査され、フィールドnで表示される動く対象物の一部は、フィールドnの奇数番号の水平ラインの掃引の間に走査される一部である。次のフィールドであるフィールドn+1は、1/60秒後に形成され、そのピクチャの偶数番号の水平ラインを表示する。したがって、フィールドn+1で表示される動く対象物の一部は、フィールドn+1の偶数番号の水平ラインの掃引の間に走査される一部である。それぞれのフィールドは時間的に別個のものであるが、人間の目には、フィールドが表示される速度のために、フィールドの連続的な表示は滑らかな動きとして知覚される。
視聴者がトリックモードを始動した場合、トリックモードのビデオ信号は、繰り返されるピクチャ、インタレース走査フォーマットに従って記録されるピクチャを含んでいる場合がある。たとえば、視聴者が、ある特定のピクチャにフリーズのトリックモードを始動した場合、そのピクチャは、リモートデコーダを含んでいるDTVに繰り返し転送され、該DTVにてデコードされて表示される。しかし、該繰り返されるピクチャを表示することは、インタレースピクチャの通常表示に従うことであり、すなわち、インタレースピクチャを構成するフィールドが交互に表示される。
動く対象物が、インタレース走査フォーマットに従って記録されたピクチャに現れる場合、それぞれのフィールドは、この動く対象物を1つの特定の位置で表示する。したがって、フリーズのトリックモードの間、これらのフィールドが交互に表示されるとき、ディスプレイにおいて動く対象物は、ディスプレイにおけるある位置から別の位置に急速に移動する。実際に、この動く対象物は、振動しているように見える。この振動は、インタレースフィールドが時間的に別個のものであり、動く対象物がそれぞれのフィールドの異なる位置で現れるために生じる。
また、この問題は、デインタレーサを含むDTVにも存在する。当該技術分野では公知であるように、デインタレーサは、インタレースフィールドから完全なフレームを構築する。したがって、デインタレーサは、繰り返されるインタレースフレームを備えるフィールドから完全なフレームを構築する。しかしながら、インタレースフィールドから構築されるこれら完全なフレームもまた交互のやり方で表示されるため、振動によるアーチファクトの可能性が生じる。さらに、この振動の影響は、フリーズのトリックモードで現れるだけでなく、インタレースピクチャが繰り返される任意の他のトリックモードでも現れる場合がある。したがって、システムの費用又は複雑さを増加することなしに、ビットレートの問題及び振動によるアーチファクトを低減することが望まれる。
本発明は、複数の原画像を含むビデオ信号にトリックモードを実行する方法に関する。本方法は、トリックモードのコマンドに応答して、該ビデオ信号をトリックモードのビデオ信号に変換するため、少なくとも1つの原画像を選択的にスキップするステップ、及びフィールドベースの予測を使用して、少なくとも1つのダミーの予測ピクチャを該トリックモードのビデオ信号に選択的に挿入するステップを含んでいる。また、本発明は、該トリックモードのビデオ信号をモニタするステップ、及び該トリックモードのビデオ信号のビットレートが所定の閾値を超えた場合に、該少なくとも1つのダミーの予測ピクチャを該トリックモードのビデオ信号に選択的に挿入するステップを含んでいる。
1つの構成では、上記選択的に挿入するステップは、フィールドベースの予測を使用して該少なくとも第一のダミーの予測ピクチャを該トリックモードのビデオ信号に選択的に挿入し、フレームベースの予測を使用してその後のダミーの予測ピクチャを該トリックモードのビデオ信号に選択的に挿入するステップを含んでいる。本方法は、参照画像に関連される1つのフィールドから該少なくとも第一のダミーの予測ピクチャを予測するステップをさらに含んでいる。
該参照画像は、イントラピクチャ又は予測ピクチャである。さらに、該参照画像は、インタレースピクチャ、ノンインタレースピクチャ又はフィールドピクチャである。別の構成では、該複数の原画像は、グループ・オブ・ピクチャに含まれ、該少なくとも第一のダミーの予測ピクチャを予測するために使用される該参照画像は、他の原画像が挿入されたダミーの予測ピクチャから予測されないように、該グループ・オブ・ピクチャにおける最後の原画像である。また、該トリックモードのコマンドは、コマ落としのトリックモードである。
本発明の1つの態様では、該複数の原画像のそれぞれは表示インジケータを含んでおり、原画像がスキップされたとき、意図された表示順序を反映するため、該複数の原画像の少なくとも1部に関する表示インジケータを選択的に変更するステップをさらに含んでいる。該表示インジケータは、時間参照フィールドである。さらに、それぞれの時間参照フィールドは、整数値を有しており、該複数の原画像の少なくとも1部に関する時間参照フィールドを選択的に変更する上記ステップは、原画像がスキップされるたびに、該時間参照フィールドの整数値を1だけ減少するステップを含んでいる。
別の態様では、本方法は、該トリックモードのビデオ信号の少なくとも1部をリモートデコーダでデコードするステップをさらに含んでいる。更に別の態様では、該複数の原画像は、グループ・オブ・ピクチャにあり、本方法は、該グループ・オブ・ピクチャにおける最後のピクチャがダミーの予測ピクチャであって、所望の再生速度がダミーの予測ピクチャの挿入に従って維持されるように、ダミーの予測ピクチャが該トリックモードのビデオ信号に挿入されるたびに、残りの原画像をスキップするステップをさらに含んでいる。
また、本発明は、複数の原画像を含むビデオ信号にトリックモードを実行する方法に関する。本方法は、トリックモードのコマンドに応答して、該ビデオ信号をトリックモードのビデオ信号に変換するために少なくとも1つの原画像を選択的にスキップするステップ、及びフレームベースの予測を使用して少なくとも1つのインタレースのダミー予測ピクチャを該トリックモードのビデオ信号に選択的に挿入するステップを含んでいる。
また、本発明は、複数の原画像を含むビデオ信号にトリックモードを実行するためのシステムに関する。本システムは、記憶媒体からデータを読み出して、該複数の原画像を含むビデオ信号を出力するためのコントローラ、及びプロセッサを含んでいる。このプロセッサは、トリックモードのコマンドに応答して、該ビデオ信号をトリックモードのビデオ信号に変換するため、少なくとも1つの原画像を選択的にスキップし、フィールドベースの予測を使用して少なくとも1つのダミーの予測ピクチャを該トリックモードのビデオ信号に選択的に挿入するためにプログラムされている。また、本システムは、先に説明された方法を実現するために適切なソフトウェア及び回路を含んでいる。
本発明の構成に係る、様々な最新の動作機能を実現するためのシステム100は、図1のブロック図に示されている。しかし、本発明は、図1に例示される特定のシステムに限定されるものではなく、デジタル形式でエンコードされた信号を受けて、該信号を表示装置に転送可能な任意の他のシステムで本発明を実施することができる。さらに、システム100は、任意の特定のタイプの記憶媒体からデータを読み出すこと、又は該任意の特定のタイプの記憶媒体にデータを書き込むことに限定されず、デジタル形式でエンコードされたデータを記憶可能な任意の記憶媒体をシステム100で使用することができる。
システム100は、コントローラ110を含んでおり、このコントローラ110は、記憶媒体112からデータを読み出し、又は該記憶媒体112にデータを書き込む。また、システム100は、サーチエンジン114、マイクロプロセッサ116、転送バッファ117及び表示装置118を有している。サーチエンジン114は、記憶媒体112から読み出されたビデオ信号における1以上の特定のタイプのピクチャを探すために適切なソフトウェア及び回路を含んでいる。マイクロプロセッサ116がコントローラ110及びサーチエンジン114の動作を制御可能とするために、制御回路及びデータインタフェースを設けることもできる。マイクロプロセッサ116により実行される従来の動作のために、適切なソフトウェア又はファームウェアをメモリに設けることができる。さらに、本発明の手順に従って、マイクロプロセッサ116用のプログラムルーチンを設けることができる。
なお、サーチエンジン114及びマイクロプロセッサ116の全部又は一部は、本発明が意図する範囲でプロセッサ120とすることができる。さらに、コントローラ110、サーチエンジン114、マイクロプロセッサ116及び転送バッファ117の全部又は一部は、本発明が意図する範囲でビットストリームソース122とすることができる。
1つの構成では、表示装置118は、記憶媒体112から読み出され、ビットストリームソース122で処理された任意のビデオ信号の全部又は一部をデコードするために自身のデコーダ119を含んでいる。この特定の構成では、ビットストリームソース122におけるデコーダ(図示せず)は、記憶媒体112から読み出されたビデオ信号を典型的にデコードしない。この特定の実施の形態は、リモートデコーダ構成と呼ばれる。なお、本発明は、この構成に限定されず、他の適切なシステムで本発明を実施することができる。
動作において、コントローラ110は、複数の原画像(original picture)を含んでいるビデオ信号を記憶媒体112から読み出す。これらの原画像は、インタレースピクチャ、ノンインタレースピクチャ又はフィールドピクチャである。1つの構成では、マイクロプロセッサ116がコマ落としコマンドのようなトリックモードのコマンドを受信した場合、マイクロプロセッサ116は、1以上の適切な原画像をスキップするために、トリックモードのビデオ信号における該1以上の適切な原画像を探すように、サーチエンジン114に指示する。この1以上の適切な原画像が一旦探されると、サーチエンジン114は、マイクロプロセッサ116に合図し、マイクロプロセッサ116は、少なくとも1つの原画像を選択的にスキップして、ビデオ信号をトリックモードのビデオ信号に変換する。スキップされたピクチャは、トリックモードの間にデコードされず、表示されることもない。
さらに、トリックモードのコマンドの間、マイクロプロセッサ116は、トリックモードのビデオ信号にダミーの予測(ダミーP)ピクチャを挿入するため、別の組の1以上の適切な原画像を探すようにサーチエンジン114に指示する。ダミーPピクチャは、所定のピクチャから予測されるPピクチャであって、ダミーPピクチャの動きベクトルはゼロに設定され、その残差信号は、ゼロに設定されるか、又はエンコードされない。
適切な原画像が一旦探されると、サーチエンジン114は、マイクロプロセッサ116に合図し、マイクロプロセッサ116は、この探された原画像から対応するダミーPピクチャを生成する。次いで、マイクロプロセッサ116は、ダミーPピクチャが転送バッファ117、表示装置118及びデコーダ119に送出されるように、少なくとも1つの対応するダミーPピクチャを選択的に挿入する。ダミーPピクチャをトリックモードのビデオ信号に挿入することで、該信号の全体のビットレートが低減される。これは、ダミーPピクチャが比較的少ない量のエンコードされたデータを含んでいるためである。
このようなやり方、すなわちマイクロプロセッサ116がトリックモードのコマンドを受信したときにダミーPピクチャを生成することを、「オン・ザ・フライ」でダミーPピクチャを生成すると呼ぶ。代替的に、マイクロプロセッサ116は、1以上のダミーPピクチャがメモリ(図示せず)に記憶されるトリックモードのコマンドが始動される前に、ダミーPピクチャを生成する。マイクロプロセッサ116がトリックモードのコマンドを一旦受信すると、マイクロプロセッサ116は、1以上のダミーPピクチャをメモリから検索し、この検索されたダミーPピクチャをトリックモードのビデオ信号に挿入する。いずれの構成であっても、ダミーPピクチャは、該ダミーPピクチャが表示装置118に転送されて表示されるように、原画像を繰り返すために使用される。
本発明の別の態様では、マイクロプロセッサ116は、トリックモードのビデオ信号のビットレートをモニタする。トリックモードのビデオ信号のビットレートが所定の閾値を超えた場合、マイクロプロセッサ116は、サーチエンジン114と共に、先に説明された選択的な挿入処理を実行する。この挿入処理では、少なくとも1つのダミーPピクチャは、トリックモードのビデオ信号に挿入される。また、マイクロプロセッサ116は、構築されるトリックモードのビデオ信号にダミーPピクチャを挿入する。ここで、ピクチャにおける振動による問題を回避するため、少なくとも第一のダミーPピクチャは、フィールドベースの予測方式を使用して生成される。1つの構成では、その後のダミーPピクチャは、フレームベースの予測を使用して予測される。幾つかの異なる技術が後に説明される。別の構成では、マイクロプロセッサ116は、所望の再生速度を保つため、ダミーPピクチャがトリックモードのビデオ信号に挿入されたとき、残りの原画像をスキップする。
別の構成では、マイクロプロセッサ116は、意図された表示順序を反映するため、トリックモードのビデオ信号に含まれる複数の原画像のうちの1以上に含まれている情報の所定の部分を変更する。この変更処理は、原画像がスキップされたときに実行される。本発明の全体の動作が以下に更に詳細に説明される。
[インタレースのダミー予測ピクチャを使用したコマ落としトリックモード]
図2は、インタレースのダミーPピクチャを使用して、コマ落としのトリックモードのようなトリックモードで動作するための1つのやり方を示す方法200を例示している。1つの構成では、本発明は、リモートデコーダ構成で実施される。本発明によれば、リモートデコーダ構成は、ビデオ信号におけるピクチャの少なくとも1部が、デコーダにピクチャを供給しているビットストリームソースの外部にあって、該ビットストリームの制御下にないデコーダによりデコードされる任意のシステムである。
例として、ビットストリームソースは、光記憶媒体からマルチメディアデータを読出して、転送チャネルを通して、このデータをデジタルテレビジョンに転送する光記憶媒体プレーヤ又はレコーダである。このデジタルテレビジョンは、それ自身のデコーダを含んでいる。しかし、本発明は、この例すなわちリモートデコーダ構成であっても限定されるものではなく、任意の他の適切なシステム又は構成で本発明を実施することができる。
ステップ210で、複数の原画像を含んでいるビデオ信号が読み出される。原画像は、インタレースピクチャ、ノンインタレースピクチャ又はフィールドピクチャである。ステップ212で、トリックモードのコマンドが受信される。本発明によれば、トリックモードのコマンドは、早送り又は巻き戻しのようなコマ落としコマンドを含めて、1以上の原画像がスキップされる任意のコマンドである。ステップ214で示されるように、少なくとも1つの原画像が選択的にスキップされる。ピクチャを選択的にスキップすることで、ビデオ信号がトリックモードのビデオ信号に変換される。
1つの構成では、スキップされる第一の原画像は、Bピクチャである。図3を参照して、インタレースピクチャを表示順序で含んでいる典型的なグループ・オブ・ピクチャ(GOP)300が示されている。下付き番号は、それぞれのピクチャが、通常の再生速度で、GOPにおける他のピクチャと相対的にいつ表示されるかを示している。小文字“t”は、トップフィールドを表しており、小文字“b”は、ボトムフィールドを表している。このGOP300は、ビデオ信号における多くのGOPのうちの1つである。本発明は、この特定のGOP構造に限定されるものではないが、GOP300は、コマ落しトリックモードがどのように実行されるかを例示する役割を果たしている。たとえば、3×の早送り再生が望まれる場合(1×は通常の再生を表す)、GOP300における全てのBピクチャがスキップされる。したがって、この特定のGOPについて、ピクチャI及びPピクチャのみが転送され、及び/又はデコードされて表示される。
より高速なトリックモードについて、幾つかのPピクチャがスキップされる可能性があり、ある速度では、(ピクチャIを含めて)GOP300全体がスキップされる場合がある。Pピクチャがスキップされる場合、当業者であれば、GOPの最後の方にあるPピクチャを最初にスキップすることが好ましいことを認識されるであろう。この例では、ピクチャP14が最初にスキップされ、次いでピクチャP11がスキップされる等である。このやり方でピクチャをスキップすることで、トリックモードの間に表示されるピクチャをデコードするために必要とされる適切なデコードシーケンスを保持することができる。
別の実施の形態では、複数の原画像のそれぞれは、表示インジケータを含んでいる。判定ブロック216で判定されるように、これらのピクチャの表示インジケータが選択的に変更される場合、ステップ218で示されるように、複数の原画像の少なくとも1部に関する表示インジケータが選択的に変更される。特に、これらの表示インジケータを変更することで、原画像がスキップされたとき、複数の原画像の意図された表示順序を反映することができる。表示インジケータが変更されない場合、本方法はステップ220に進む。
1つの構成では、表示インジケータは、時間参照フィールドである。時間参照フィールドは、一般に10ビットフィールドであり、デジタル形式でエンコードされたピクチャのピクチャヘッダに配置される。幾つかのデコーダは、時間参照フィールドに依存して、ビデオ信号における他のピクチャと相対的に、ビデオ信号における特定のピクチャをいつ表示するかを判断する。このフィールドは、通常、整数値を有している。
例として、図3を再び参照して、GOP300は、15のピクチャを含んでいる。GOP300におけるピクチャの下付き番号は、それぞれのピクチャの時間参照フィールドの整数値に対応している。たとえば、GOPにおける最初のピクチャであるピクチャBの時間参照フィールドは、整数値0を有する。表示される次のピクチャであるピクチャBの時間参照フィールドは、整数値1を有する。したがって、表示されるそれぞれのその後のピクチャの時間参照フィールドの整数値は、ピクチャP14まで終始1だけ大きい。このピクチャP14の時間参照フィールドは、整数値14を有している。便宜上、フレーズ「時間参照フィールドの整数値」は、「整数値」と呼ばれる。
原画像がスキップされたとき、原画像の時間参照フィールドに従う表示順序は、もはや有効ではない。したがって、スキップされた原画像に後続する原画像の時間参照フィールドの整数値は、適切な表示順序を示すために変更される。
たとえば、ピクチャB及びB10がスキップされた場合、後続するそれらの原画像の整数値は、値2だけ減少される。したがって、ピクチャP11の時間参照フィールドの整数値は、11から9に変更され、ピクチャB12の時間参照フィールドの整数値は、12から10に変更される等である。この変更処理は、GOP300の終わりに到達するまで継続され、これにより、GOP300における残りのピクチャが適切な順序で表示されることが保証される。GOPにおける原画像がスキップされるたびに、スキップされたピクチャに続くそのGOPにおける残りのピクチャの時間参照フィールドの整数値は、値1だけ減少される。
トリックモードのビデオ信号における他のGOPにおけるスキップされないピクチャの時間参照フィールドの整数値を変更する処理は、これらの例に従って実行される。しかし、本発明はこの特定の例に限定されず、意図された表示順序を反映するため、関連する時間参照フィールドの整数値を変更するための他のやり方を任意の他の適切なやり方で実施することができる。さらに、本発明は、時間参照フィールドの使用に限定されず、先に説明された実施の形態のいずれかにおいて、任意の他の適切な表示インジケータを変更して、意図された表示順序を反映することができる。
図2における方法200を参照して、ステップ220で、トリックモードのコマンドの間に、トリックモードのビデオ信号のビットレートがモニタされる。コマ落としのトリックモードの間に、トリックモードのビデオ信号のビットレートをモニタすることが必要とされる場合がある。これは、先に説明されたように、ピクチャをスキップすることで、平均ビットレートが増加する場合があるためである。あるケースでは、この増加されたビットレートは、ビデオ信号を転送している転送チャネルで許容される最大ビットレートを超える場合がある。本発明によれば、転送チャネルで許容される最大ビットレートは、所定の閾値と呼ばれる。
判定ブロック222では、トリックモードのビデオ信号のビットレートがこの所定の閾値を超えるかが判定される。ビットレートが所定の閾値に到達していない場合、本方法200は、判定ブロック230に進む。ステップ222に戻り、ビットレートが所定の閾値を超えている場合、ステップ224で示されるように、1以上のダミーPピクチャがトリックモードのビデオ信号に挿入される。1つの構成では、ダミーPピクチャは、フィールドベースの予測を使用して予測されるか、又は代替的に、ダミーPピクチャは、フィールドベースの予測とフレームベースの予測の組み合わせを使用して予測される。すなわち、ダミーPピクチャは、1以上のフィールドを含んでおり、それぞれのフィールドは、フレームピクチャを構成する任意のフィールドを含めて、別のフレーム又はフィールドピクチャから予測される。以下に説明されるように、ダミーPピクチャをトリックモードのビデオ信号に挿入することで、かかる信号のビットレートを低減することができる。
先に説明されたように、ダミーPピクチャは、所定のピクチャから予測されるPピクチャである。このダミーPピクチャの動きベクトルは、ゼロに設定され、その残差信号は、ゼロに設定されるか、又はエンコードされない。たとえば、MPEG信号では、ダミーPピクチャの離散コサイン変換(DCT)係数は、ゼロに設定されるか、又はエンコードされない。かかるように、ダミーPピクチャは、殆ど情報を含んでいない。ダミーPピクチャの主要な目的は、非常に少ない情報を使用して、ダミーPピクチャが予測されるピクチャ、すなわちピクチャのフィールドを複製又は繰り返すことである。したがって、ダミーPピクチャがコマ落としトリックモードのビデオ信号に配置されたとき、GOPにおけるピクチャ当たりの平均のビット数が減少し、これにより、平均のビットレートが低減される。
ダミーPピクチャが予測されるピクチャは、参照画像と呼ばれ、任意の数の原画像が参照画像である。1つの構成では、参照画像は、Iピクチャ又はPピクチャのいずれかである。実際に、当業者であれば、ダミーPピクチャ自身も参照画像であることを理解されるであろう。これは、このダミーPピクチャから他のダミーPピクチャが予測されるためである。さらに、参照画像は、インタレースピクチャ、ノンインタレースピクチャ又はフィールドピクチャのいずれかである。
トリックモードのビデオ信号にダミーPピクチャを挿入する例を説明するため、図3におけるGOP300に再び注意が向けられる。全てのBピクチャがスキップされ、ピクチャP14及びP11がスキップされた場合(5×の再生速度)、ビットレートを低減するために、任意の数のダミーPピクチャがトリックモードのビデオ信号に挿入される。これらダミーPピクチャのうちの第一のダミーPピクチャは、以下の説明に従って、ピクチャI、P又はPのいずれかから予測される。
ダミーPピクチャをトリックモードのビデオ信号に挿入するための幾つかの好適なやり方が存在する。これらの好適な方法に従ってダミーPピクチャを挿入することで、画質を実質的に低下させることなく、ビットレートを低減することができ、ピクチャにおける振動によるアーチファクトを制御することができる。図4Aは、1つのかかる例を示している。
トリックモードGOP400において示されるように、2つのダミーPフレームピクチャがトリックモードのビデオ信号に挿入される(小文字“d”は、あるPピクチャがダミーPピクチャであることを示している)。本発明の構成では、第一のダミーPフレームピクチャは、他の原画像が該挿入されたダミーPピクチャから予測されないように、GOPにおける最後の原画像である参照画像から予測される。たとえば、第一のダミーPフレームピクチャは、参照画像Pから予測される。
さらに、第一のダミーPフレームピクチャを含むフィールドは、この場合ピクチャPのフィールドP8bである参照画像に関連される1つのフィールドから予測される。第一のダミーPフレームピクチャの第二のフィールドから予測されるとして説明されたが、第二のダミーPフレームピクチャのフィールドが第一のダミーPフレームピクチャのフィールドのいずれか1つから予測することができる。実際、その後のダミーPフレームピクチャのフィールドは、前のダミーPフレームピクチャからの1つのフィールドによる予測に限定されるものではない。それにもかかわらず、第一のダミーPフレームピクチャが1つのフィールドによる予測を使用して予測されるため、第二のダミーPフレームピクチャのフィールドは、その後のダミーPピクチャを含めて、第一のダミーPフレームピクチャが予測されるフィールドの複製である。
図4Bを参照して、ダミーPピクチャをトリックモードのビデオ信号に挿入する別の例が示されている。GOP410に示されるように、及び図4AのGOP400と同様に、第一のダミーPフレームピクチャは、1つのフィールドベースの予測を使用して予測される。しかし、その後のダミーPピクチャは、フレームベースの予測を使用して予測される。すなわち、それぞれ連続するダミーPフレームピクチャは、第一のダミーPフレームピクチャに続いて、フレームベースの予測を使用して前のダミーPフレームピクチャから予測される。たとえば、第一のダミーPピクチャのフィールドベースの予測に続いて、第二のダミーPフレームピクチャのフィールドは、フレームベースの予測を使用して第一のダミーPフレームピクチャから予測される。
勿論、本発明は、これら特定の例に限定されるものではなく、1以上の他の適切な参照画像から予測される任意の適切な数のダミーPフレームピクチャをトリックモードのビデオ信号に挿入することができる。さらに、それぞれのダミーPフレームピクチャのそれぞれのフィールドは、その対応する参照画像の適切なフィールドから予測することができ、本発明は、参照画像に関連される1つのフィールドから第一のダミーPフレームピクチャを予測することに限定されない。
第一のダミーPフレームピクチャのフィールドが対応する参照画像に関連される1つのフィールドから予測されるこの特定の予測スキームを使用することで、特に、参照画像がGOPにおける最後の原画像である場合、信号のビットレートを許容されるレベルに保つことに加えて、ピクチャにおける振動によるアーチファクトを制御することができ、適切なピクチャの表示を提供することができる。特に、参照画像の1つのフィールドから第一のダミーPフレームピクチャのフィールドを予測することは、ダミーPフレームピクチャがトリックモードの間に使用される場合、表示されるダミーPフレームピクチャのそれぞれのフィールドについて、1つの特定の位置に動く対象物が現れる表示を形成することができる。
すなわち、第一のダミーPフレームピクチャが予測される参照画像に動く対象物が現れ、第一のダミーPフレームピクチャのフィールドがこの参照画像の1つのフィールドから予測される場合、その後のダミーPフレームピクチャのそれぞれのフィールドは、動く対象物を同じ位置に含む。これは、この動く対象物が1つの参照フィールドに位置されることによる。したがって、ダミーPフレームピクチャがトリックモードの間に表示されるとき、動く対象物は振動するようには見えない。
また、第一のダミーPフレームピクチャは、GOPにおける最後の原画像である参照画像から予測されるため、1つのフィールドによる予測によって画質が低下されない。そのフィールドが参照画像に関連される1つのフィールドから予測されるダミーPピクチャから原画像が予測される場合、かかる予測スキームは、原画像及びその後の原画像において問題を生じる場合がある。これは、ダミーPピクチャが完全なピクチャから予測されないためである。しかし、最後の原画像である参照画像に続いてダミーPピクチャを挿入することで、このジレンマを回避することができる。
ダミーPフレームピクチャを挿入することに加えて、先の説明に従って、ダミーPフィールドピクチャをトリックモードのビデオ信号に挿入することもできる。これらのフィールドピクチャは、それらの性質のために、先行する参照画像の1つのフィールドからそれぞれ予測される。本発明によれば、及び上述された説明の観点で、用語「ダミーPピクチャ」は、表示されている場合を除いて、ダミーPフレームピクチャ及びダミーPフィールドピクチャを含んでいる。
また、本発明は、トリックモードのビデオ信号にダミーPピクチャを挿入するとき、フィールドベースの予測を利用することに限定されない。たとえば、ダミーPフレームピクチャが挿入される場合、フレームベースの予測を使用して、ダミーPフレームピクチャが単に予測される。例として、参照画像がインタレースピクチャであったとしても、挿入される第一のダミーPフレームピクチャは、参照画像の全体のフレームから予測される。このタイプの予測により、ダミーPフレームピクチャの挿入が関連する圧縮フォーマット規格に従う限り、ダミーPフレームピクチャをGOPのどの位置であっても挿入することができる。
図2の方法200を参照して、望まれる場合、所望の再生速度を保つために、幾つかの他のステップが存在する。ダミーPピクチャがトリックモードのビデオ信号に挿入されるたびに、再生速度が低下し、この低下が望まれない場合がある。この再生速度における低下を克服するため、判定ブロック226及びステップ228で示されるように、ダミーPピクチャが挿入されたとき、残りの原画像がスキップされる。原画像がスキップされない場合、本方法200は、ステップ222を再開する。原画像をスキップすることは、GOPにおける最後のピクチャがダミーPピクチャであって、ダミーPピクチャの挿入に続いて所望の再生速度が保たれるようなやり方で実行される。
図4Cは、図2のステップ230に従う例を示している。GOP400と同様に、GOP420は、Bピクチャ及び最後の2つのPピクチャがスキップされているGOPである。たとえば、ピクチャPのフィールドP5bから予測される第一のダミーPフレームピクチャはGOP420に挿入され、ピクチャPがスキップされる(破線はスキップされたピクチャ、すなわち消去されたピクチャを表している)。この1対1の挿入/消去の対応関係により、意図されたトリックモードの速度が保たれることが保証される。
図2の方法200を参照して、判定ブロック222で、第一のダミーPフレームピクチャの挿入により、トリックモードのビデオ信号のビットレートが所定の閾値以下に低減されたかが判定される。ビットレートが所定の閾値以下に低減されていない場合、ステップ224で示されているように、第二のダミーPフレームピクチャがトリックモードのビデオ信号に挿入される。第二のダミーPフレームピクチャは、図4A及び図4Bに関連して説明されたような任意の適切な予測技術を使用して予測される。すなわち、第二のダミーPフレームピクチャは、フィールドベースの予測を使用して生成される。このフィールドベースの予測では、そのフィールドは、たとえば第一のダミーPフレームピクチャの第二のフィールドから予測される。代替的に、第二のダミーPフレームピクチャのフィールドは、フレームベースの予測を使用して、第一のダミーPフレームピクチャから予測される。この例は、図4DのGOP430に説明されている。
所望の再生速度を保つため、及び図4Dに示されるように、ピクチャPがスキップされる。かかるように、第一のダミーPフレームピクチャは、ピクチャIから予測される。本発明によれば、第一のダミーPフレームピクチャのフィールドは、たとえば、フィールドI2bから予測される。図2を参照して、本方法200は、ステップ222で、トリックモードのビデオ信号のビットレートが所定の閾値を超えないことを保証するために再開される。許容されるレベルまでビットレートが一旦低減されると、本方法200は、判定ブロック230に進み、トリックモードを継続すべきかが判定される。継続すべきであると判定された場合、本方法200は、ステップ214の処理を再開する。継続すべきでないと判定された場合、ステップ232で、通常の再生が再開される。本方法200は、この点に関して限定されず、方法200における任意の他の適切な位置に判定ブロック230を配置することができる。
図4Cに示されるように、挿入されたダミーPピクチャの数は、スキップされた原画像の数に等しく、これらダミーPピクチャは、ダミーPピクチャがGOPにおける最後のピクチャであるようにGOPに挿入される。かかるやり方で、ダミーPピクチャをトリックモードのビデオ信号に戦略的に挿入することで、ビットレートを低減することができ、意図された再生速度を保つことができ、GOPにおける次の予測問題を回避するために、ダミーPピクチャをGOPにおける最後のピクチャとして位置することができる。本発明は、この特定の例に限定されるものではなく、他の挿入シーケンスを本発明の手順に従って実行することもできる。
ダミーPピクチャの挿入により、トリックモードのビデオ信号の表示に関する波立ち(choppiness)を低減することができる。この波立ちは、非常に高速なコマ落としのトリックモードで特に問題となる場合がある。たとえば、図3におけるGOP300を参照して、(順方向又は逆方向のいずれかで)15×の再生が実行される場合、ピクチャIのみがデコードされて表示される。このアルゴリズムは、トリックモードのビデオ信号における任意の他の15のピクチャGOPにも適用される。したがって、順方向のトリックモードでの後続するGOPにおけるIピクチャ、及び逆方向のトリックモードでの先行するGOPにおけるIピクチャのみがデコードされて表示される。しかし、かかる表示は、波立ちが非常に多く、視聴者にとって不快な感じを与える場合がある。これは、シーン変化、又はディスプレイにおける対象物の突然の出現及び消失のために、高いレートでのIピクチャからIピクチャへのジャンプに追従することが困難な場合がある。
例を続けて、それぞれのIピクチャの後に、1以上のダミーPピクチャをトリックモードのビデオ信号に挿入することは、トリックモードの表示を延長する。たとえば、ピクチャIから予測される多数のダミーPピクチャが、トリックモードのビデオ信号に挿入される。かかる挿入は、ピクチャにおける振動によるアーチファクトを制御するために、図4A及び図4Bで説明された例に関連する説明に従うか、又は他の適切な予測スキームに従う。
ダミーPピクチャはピクチャIの繰り返しであるため、ダミーPピクチャにより、ピクチャIにおける情報が表示される時間量が増加されるため、表示に関する波立ちが低減される。この挿入処理により、トリックモードのビデオ信号の平均のビットレートが低減される。これは、この例では、Iピクチャのみが転送されているため、信号が比較的高いビットレートを有しているためである。所望の再生速度を保つため、その後のGOP又は前のGOPは、ダミーPピクチャの挿入に続いてスキップされる。本発明は、この例に限定されるものではなく、12のピクチャのGOPを含めて、他のGOPにこの処理を任意の適用することもできる。
本明細書で開示された実施の形態と共に本発明を説明してきたが、上述された説明は、例示することを目的としており、特許請求の範囲で定義された本発明の範囲を制限するものではない。
本発明に係る、ダミーの予測ピクチャを使用してコマ落としのトリックモードを実行するシステムのブロック図である。 本発明に係る、ダミーの予測ピクチャを使用してコマ落としのトリックモードを実行する動作を説明するフローチャートである。 インタレースピクチャを含むMPEGビデオ信号における典型的なグループ・オブ・ピクチャ構造を例示する図である。 本発明に係る、トリックモードのビデオ信号にダミーの予測ピクチャを挿入する1例を示す図である。 本発明に係る、トリックモードのビデオ信号にダミーの予測ピクチャを挿入する1例を示す図である。 本発明に係る、トリックモードのビデオ信号にダミーの予測ピクチャを挿入する別の例を示す図である。 本発明に係る、トリックモードのビデオ信号にダミーの予測ピクチャを挿入する更に別の例を示す図である。

Claims (30)

  1. 複数の原画像を含むビデオ信号にトリックモードを実行する方法であって、
    トリックモードのコマンドに応答して、該ビデオ信号をトリックモードのビデオ信号に変換するために、少なくとも1つの原画像を選択的にスキップするステップと、
    フィールドベースの予測を使用して、少なくとも1つのダミーの予測ピクチャを該トリックモードのビデオ信号に選択的に挿入するステップと、
    を備える方法。
  2. 該トリックモードのビデオ信号をモニタするステップをさらに備え、
    該少なくとも1つのダミーの予測ピクチャを該トリックモードのビデオ信号に選択的に挿入する前記ステップは、該トリックモードのビデオ信号のビットレートが所定の閾値を超えた場合に行われる、
    請求項1記載の方法。
  3. 前記選択的に挿入するステップは、フィールドベースの予測を使用して該少なくとも第一のダミーの予測ピクチャを該トリックモードのビデオ信号に選択的に挿入し、フレームベースの予測を使用してその後のダミーの予測ピクチャを該トリックモードのビデオ信号に選択的に挿入するステップを備える、
    請求項1記載の方法。
  4. 参照画像に関連される1つのフィールドから該少なくとも第一のダミーの予測ピクチャを予測するステップをさらに備える、
    請求項3記載の方法。
  5. 該参照画像は、イントラピクチャ及び予測ピクチャを備えるグループから選択されたピクチャである、
    請求項4記載の方法。
  6. 該参照画像は、インタレースピクチャ、ノンインタレースピクチャ及びフィールドピクチャを備えるグループから選択されたピクチャである、
    請求項4記載の方法。
  7. 該複数の原画像は、グループ・オブ・ピクチャに含まれ、該少なくとも第一のダミーの予測ピクチャを予測するために使用される該参照画像は、他の原画像が挿入されたダミーの予測ピクチャから予測されないように、該グループ・オブ・ピクチャにおける最後の原画像である、
    請求項4記載の方法。
  8. 該トリックモードのコマンドは、コマ落としのトリックモードである、
    請求項1記載の方法。
  9. 該複数の原画像のそれぞれは、表示インジケータを含み、原画像がスキップされたとき、意図された表示順序を反映するため、該複数の原画像の少なくとも1部に関する表示インジケータを選択的に変更するステップをさらに備える、
    請求項1記載の方法。
  10. 該表示インジケータは、時間参照フィールドである、
    請求項9記載の方法。
  11. それぞれの時間参照フィールドは、整数値を有し、該複数の原画像の少なくとも1部に関する時間参照フィールドを選択的に変更する前記ステップは、原画像がスキップされるたびに、該時間参照フィールドの整数値を1だけ減少するステップを備える、
    請求項10記載の方法。
  12. 該トリックモードのビデオ信号の少なくとも1部をリモートデコーダでデコードするステップをさらに備える、
    請求項1記載の方法。
  13. 該複数の原画像は、グループ・オブ・ピクチャにあり、該グループ・オブ・ピクチャにおける最後のピクチャがダミーの予測ピクチャであって、所望の再生速度がダミーの予測ピクチャの挿入に従って維持されるように、ダミーの予測ピクチャが該トリックモードのビデオ信号に挿入されるたびに、残りの原画像をスキップするステップをさらに備える、
    請求項1記載の方法。
  14. リモートデコーダ構成で、複数の原画像を含むビデオ信号にトリックモードを実行する方法であって、該複数の原画像のそれぞれは、表示インジケータを含んでおり、
    トリックモードのコマンドに応答して、該ビデオ信号をトリックモードのビデオ信号に変換するために少なくとも1つの原画像を選択的にスキップするステップと、
    該トリックモードのビデオ信号のビットレートをモニタするステップと、
    該ビットレートが所定の閾値を超える場合に、フィールドベースの予測を使用して少なくとも1つのダミーの予測ピクチャを該トリックモードのビデオ信号に選択的に挿入するステップと、
    原画像がスキップされたとき、意図された表示順序を反映するため、該複数の原画像の少なくとも1部に関する表示インジケータを選択的に変更するステップと、
    を備える方法。
  15. 複数の原画像を含むビデオ信号にトリックモードを実行する方法であって、
    トリックモードのコマンドに応答して、該ビデオ信号をトリックモードのビデオ信号に変換するため、少なくとも1つの原画像を選択的にスキップするステップと、
    フレームベースの予測を使用して少なくとも1つのインタレースのダミー予測ピクチャを該トリックモードのビデオ信号に選択的に挿入するステップと、
    を備える方法。
  16. 複数の原画像を含むビデオ信号にトリックモードを実行するためのシステムであって、
    記憶媒体からデータを読み出して、該複数の原画像を含むビデオ信号を出力するためのコントローラと、
    トリックモードのコマンドに応答して、該ビデオ信号をトリックモードのビデオ信号に変換するため、少なくとも1つの原画像を選択的にスキップし、フィールドベースの予測を使用して少なくとも1つのダミーの予測ピクチャを該トリックモードのビデオ信号に選択的に挿入するためにプログラムされるプロセッサと、
    を備えるシステム。
  17. 該プロセッサは、該トリックモードのビデオ信号をモニタし、該トリックモードのビデオ信号のビットレートが所定の閾値を超えた場合に、少なくとも1つのダミーの予測ピクチャを該トリックモードのビデオ信号に選択的に挿入するためにさらにプログラムされる、
    請求項16記載のシステム。
  18. 該プロセッサは、フィールドベースの予測を使用して少なくとも第一のダミー予測ピクチャを該トリックモードのビデオ信号に選択的に挿入し、フレームベースの予測を使用してその後のダミー予測ピクチャを該トリックモードのビデオ信号に選択的に挿入するためにさらにプログラムされる、
    請求項16記載のシステム。
  19. 該プロセッサは、参照画像に関連される1つのフィールドから該少なくとも第一のダミーの予測ピクチャを予測するためにさらにプログラムされる、
    請求項18記載のシステム。
  20. 該参照画像は、イントラピクチャ及び予測ピクチャを備えるグループから選択されるピクチャである、
    請求項19記載のシステム。
  21. 該参照画像は、インタレースピクチャ、ノンインタレースピクチャ又はフィールドピクチャを備えるグループから選択されるピクチャである、
    請求項19記載のシステム。
  22. 該複数の原画像は、グループ・オブ・ピクチャに含まれ、該少なくとも第一のダミー予測ピクチャを予測するために使用される該参照画像は、他の原画像が挿入されたダミー予測ピクチャから予測されないように、該グループ・オブ・ピクチャにおける最後の原画像である、
    請求項19記載のシステム。
  23. 該トリックモードのコマンドは、コマ落としのトリックモードを備える、
    請求項16記載のシステム。
  24. 該複数の原画像のそれぞれは、表示インジケータを含み、該プロセッサは、原画像がスキップされたとき、意図された表示順序を反映するため、該複数の原画像の少なくとも1部に関する表示インジケータを選択的に変更するためにプログラムされる、
    請求項16記載のシステム。
  25. 該表示インジケータは、時間参照フィールドを備える、
    請求項24記載のシステム。
  26. それぞれの時間参照フィールドは、整数値を有し、該プロセッサは、原画像がスキップされるたびに、該時間参照フィールドの整数値を1だけ減少することで該複数の原画像の少なくとも1部に関する時間参照フィールドを選択的に変更するためにさらにプログラムされる、
    請求項25記載のシステム。
  27. 該トリックモードのビデオ信号の少なくとも1部を遠隔的にデコードするためのリモートデコーダをさらに備える、
    請求項16記載のシステム。
  28. 該複数の原画像は、グループ・オブ・ピクチャにあり、該プロセッサは、該グループ・オブ・ピクチャにおける最後のピクチャがダミーの予測ピクチャとなり、所望の再生速度がダミーの予測ピクチャの挿入に従って維持されるように、ダミーの予測ピクチャが該トリックモードのビデオ信号に挿入されるたびに、残りの原画像をスキップするためにさらにプログラムされる、
    請求項16記載のシステム。
  29. リモートデコーダ構成で、複数の原画像を含むビデオ信号にトリックモードを実行するシステムであって、該複数の原画像のそれぞれは、表示インジケータを含んでおり、
    記憶媒体からデータを読み出して、該複数の画像を含むビデオ信号を出力するためのコントローラと、
    トリックモードのコマンドに応答して、該ビデオ信号をトリックモードのビデオ信号に変換するために少なくとも1つの原画像を選択的にスキップし、該トリックモードのビデオ信号のビットレートをモニタし、該ビットレートが所定の閾値を超えたとき、フィールドベースの予測を使用して少なくとも1つのダミーの予測ピクチャを該トリックモードのビデオ信号に選択的に挿入し、原画像がスキップされたとき、意図された表示順序を反映するため、該複数の原画像の少なくとも1部に関する表示インジケータを選択的に変更するためにプログラムされるプロセッサと、
    を備えるシステム。
  30. 複数の原画像を含むビデオ信号にトリックモードを実行するためのシステムであって、
    記憶媒体からデータを読み出して、該複数の原画像を含む該ビデオ信号を出力するためのコントローラと、
    トリックモードのコマンドに応答して、該ビデオ信号をトリックモードのビデオ信号に変換するため少なくとも1つの原画像を選択的にスキップし、フレームベースの予測を使用して少なくとも1つのインタレースのダミー予測ピクチャを該トリックモードのビデオ信号に選択的に挿入するためにプログラムされるプロセッサと、
    を備えるシステム。
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