JP2006129177A - 記録装置及び記録媒体 - Google Patents

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Abstract

【課題】 複数ピクチャ間予測符号化において、復帰ポイントとして初期化ユニットを使用しているため、復帰ポイントは復号装置全体の初期化を伴うため、復号装置に対し負荷が高く、復帰ポイントとして短い単位で使用することは問題である。
【解決手段】 復帰ポイント管理部121はエンコード部124へ参照ピクチャバッファの初期化を指示する。エンコード部124は参照ピクチャバッファの初期化指示に従い、参照ピクチャバッファ管理部123に対し参照ピクチャバッファ初期化命令を出し、参照ピクチャバッファの初期化命令を含めたピクチャ内符号化を行う。復帰ポイントとなるピクチャのピクチャ内符号化後、復帰ポイント管理部121はエンコード部124を通常状態へ移行させる。エンコード部124は、復帰ポイント以降の符号化では、復帰ポイント以前のピクチャを参照ピクチャとして使用することなく符号化を行う。
【選択図】 図1

Description

本発明は記録装置及び記録媒体に係り、特に複数の参照ピクチャとのピクチャ間予測符号化が可能な符号化方式による符号化データにおいて、復号装置に低負荷な復帰ポイントよりの確実な再生を提供する記録装置及び記録媒体に関する。
MPEG2(Moving Picture Experts Group phase 2)等に代表される動画像符号化では時間方向での予測符号化であるピクチャ間予測符号化を使用している(例えば、非特許文献1参照)。ピクチャ間予測符号化は、参照ピクチャ間での動き情報と、動き情報から作成される予測ピクチャとの差分情報を符号化する方式であり、動画像は時間方向に対して相関性が強いという性質を利用した効率の良い動画像符号化方式として知られている。
しかし、ピクチャ間予測符号化では、ランダムアクセス、エラー時の復帰に制限がある。これはピクチャ間予測符号化を行ったピクチャの復号には、予測ピクチャを作成するための参照ピクチャを予め復号しておく必要があり、参照ピクチャもまたフレーム間予測符号化により符号化されている場合も考えられ、その依存関係をたどる必要があるためである。よって、復号に他ピクチャを必要としないピクチャ内符号化を行ったピクチャからのみ復帰再生が可能である(以下、復帰再生が可能なピクチャ位置を復帰ポイントと呼ぶ)。なお、ピクチャは一枚の画面情報である。
例えばMPEG2では、ピクチャ内符号化で構成されるIピクチャを復帰ポイントとして使用し、その復帰単位は一枚のIピクチャとその影響を受ける複数枚のPピクチャ及びBピクチャからなるGOP(Group Of Picture)である。図3にGOPの一例を示す。同図において、Pピクチャ(P-Picture)は過去1枚のピクチャを参照して符号化された順方向予測符号化画像であり、Bピクチャ(B-Picture)は過去と未来の各1枚のピクチャを参照して符号化された双方向予測符号化画像で、それぞれ被参照となるピクチャはIピクチャ(I-Picture),Pピクチャと限定されており、Iピクチャを復帰点とした再生は保証されている。
ところで、近年、動画像符号化規格MPEG4−AVC(Advanced Video Coding)などに代表される2枚以上の参照ピクチャを使用し、ピクチャ間予測を行うピクチャ間予測符号化(以下、複数ピクチャ間予測符号化)が注目を集めている(例えば、非特許文献2、特許文献1参照)。この複数ピクチャ間予測符号化では、多くの参照ピクチャを使用することにより、フレーム間予測の効率を向上させることで、より効率の良い符号化を提供するものである。
しかしながら、複数ピクチャ間予測符号化では、MPEG2におけるGOP単位での復帰方式をそのまま適用するには問題がある。例えば、複数ピクチャ間予測符号化にGOP単位での復帰方式を適用した状態を示す図4において、GOPの先頭となるIピクチャ(I-Picture)61から復帰再生を開始すると、復帰Iピクチャ61以前の参照画像は不定となる。一方、複数画像からの参照が可能なPピクチャ(P-Picture)62,Bピクチャ(B-Picture)63は、矢印64,65に示すように復帰Iピクチャ61以前のピクチャを参照画像として使用している。結果、復帰Iピクチャ61からの復帰再生は保証されない。
そこで、従来、複数ピクチャ間予測符号化では復帰ポイントよりの確実な再生を保証するために、初期化ユニットを復帰ポイントとして使用している。先に例としてあげたMPEG4−AVCでは、IDR−AU(Access Unit:AUは1ピクチャ分の情報をまとめた単位である)がこれに該当する。IDR−AUは、所属するVCLが画面内符号化であるIスライス(I-Slice)のみ(スライス(Slice)はMPEG4−AVCにおける符号化単位であり、ピクチャは1〜数個のスライスで構成される)で構成され、復号装置の状態を全て初期化する機能を持つ。
MPEG2規格(ISO/IEC 13818−2 ITU−T H.262) MPEG4−AVC規格(ISO/IEC 14496−10 ITU−T H.264) 特開2004−7563号公報
しかしながら、上記の複数ピクチャ間予測符号化において、初期化ユニットは復号装置全体の初期化を伴うため、復号装置に対し負荷が高く、復帰ポイントとして短い単位で使用することは問題である。
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、復号装置に対し負荷が低く、確実な再生が保証される復帰ポイントを提供し得る記録装置及び記録媒体を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明の記録装置は、供給される画像を構成する符号化対象のピクチャを、参照ピクチャバッファからの符号化済みの一又は複数のピクチャを参照して符号化するピクチャ間予測符号化と、他のピクチャを参照することなく符号化対象のピクチャのみで符号化するピクチャ内符号化とを含む符号化方式による符号化データを記録媒体に記録する記録装置であって、ピクチャ内符号化された複数のピクチャのうち、所望のピクチャ内符号化ピクチャに対して、復帰ポイントを明示する情報、及び参照ピクチャバッファを初期化する命令を含ませる情報付加手段と、復帰ポイントを明示する情報、及び参照ピクチャバッファを初期化する命令を付加した所望のピクチャ内符号化ピクチャ以降に符号化する符号化対象のピクチャに対し、初期化する命令により初期化された参照ピクチャバッファからの所望のピクチャ内符号化ピクチャ又は所望のピクチャ内符号化ピクチャ以降に符号化されたピクチャを参照ピクチャとして使用して符号化を行い符号化データを出力する符号化手段と、符号化手段から出力される、復帰ポイントを明示する情報、及び参照ピクチャバッファを初期化する命令を付加した所望のピクチャ内符号化ピクチャを含む符号化データを記録媒体へ記録する記録手段とを有することを特徴とする。
この発明では、復帰ポイントを明示する情報、及び参照ピクチャバッファを初期化する命令を付加した所望のピクチャ内符号化ピクチャを復帰ポイントとする符号化データを記録媒体へ記録するようにしたため、記録媒体の記録符号化データを復号する復号再生装置では、参照ピクチャバッファに相当する復号部内のバッファのみを復帰ポイントで初期化でき、復号再生装置の状態を全て初期化する機能を持つ初期化ユニットを復帰ポイントとして使用しないようにできる。
また、上記の目的を達成するため、本発明の記録媒体は、供給される画像信号を構成する符号化対象のピクチャを、参照ピクチャバッファからの符号化済みの一又は複数のピクチャを参照して符号化するピクチャ間予測符号化と、他のピクチャを参照することなく符号化対象のピクチャのみで符号化するピクチャ内符号化とを含む符号化方式による符号化データが記録された記録媒体であって、復帰ポイントを明示する情報、及び参照ピクチャバッファを初期化する命令を付加した所望のピクチャ内符号化ピクチャ以降に符号化する符号化対象のピクチャが、初期化する命令により初期化された参照ピクチャバッファからの所望のピクチャ内符号化ピクチャ又は所望のピクチャ内符号化ピクチャ以降に符号化されたピクチャを参照ピクチャとして使用して符号化された符号化データと、復帰ポイントを明示する情報、及び参照ピクチャバッファを初期化する命令を付加した所望のピクチャ内符号化ピクチャを復帰ポイントとする符号化データとが記録されてなることを特徴とする。
本発明によれば、復帰ポイントを明示する情報、及び参照ピクチャバッファを初期化する命令を付加した所望のピクチャ内符号化ピクチャを復帰ポイントとする符号化データを記録媒体へ記録することにより、上記の所望のピクチャ内符号化ピクチャを復帰ポイントとして使用し、復号再生装置の状態を全て初期化する機能を持つ初期化ユニットを復帰ポイントとして使用しないようにしたため、復号再生装置に対し負荷が低く、確実な再生が保証される復帰ポイントを提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図1は本発明の一実施の形態である記録装置12、記録装置12からの出力である符号化データが記録される本発明の一実施の形態である記録媒体13、そして記録媒体13より符号化データを取り出し復号再生する復号再生装置14からなる記録再生システムのシステム構成図を示す。
記録装置12は、復帰ポイント管理部121、復帰ポイント情報作成部122、参照ピクチャバッファ管理部123、エンコード部124及び出力部125から構成される。復帰ポイント管理部121は、外部からの復帰ポイント指定情報を基にエンコード部124の監視を行う。なお、復帰ポイント指定情報とは、例えば動画再生時間1分単位、シーンチェンジタイミングなど復帰ポイントを挿入する位置を指定する情報である。
復帰ポイント情報作成部122は、復帰ポイント管理部121の依頼に従い、復帰ポイントを明示する情報となる復帰ポイント情報を作成すると共に、エンコード部124へ参照ピクチャバッファの初期化を指示し、参照ピクチャバッファが初期化された状態での符号化を指定する。参照ピクチャバッファ管理部123は、エンコード部124による符号化時に用いる参照ピクチャを管理するもので、エンコード部124での符号化済みのピクチャが一時記憶される参照ピクチャバッファを有する。
エンコード部124は、入力端子11からの入力画像信号である符号化対象のピクチャに対して、上記の参照ピクチャバッファからの符号化済みの一又は複数のピクチャを参照して符号化するピクチャ間予測符号化と、他のピクチャを参照することなく符号化対象のピクチャのみで符号化するピクチャ内符号化とを含む符号化方式による符号化を行う。出力部125はエンコード部124からの符号化データを記録媒体13へ出力する。
一方、復号再生装置14は、読み込み部141、復号部142及び再生出力部143からなる。読み込み部141は記録媒体13から記録されている符号化データを読み込む。復号部142は読み込んだ符号化データを復号再生する。再生出力部143は、復号部142から出力された復号再生された画像データを出力端子15へ出力する。ここで、本実施の形態では複数ピクチャ間予測符号化の一種であるMPEG4−AVCを用いるものとする。よって、復号再生装置14はMPEG4−AVC規格に準拠した復号機能を有し、MPEG4−AVC規格に従い復号再生を行う。
次に、本実施の形態の動作について説明する。通常状態であるとき、入力端子11から入力された画像信号は、エンコード部124に供給され、ここでMPEG4−AVC規格に従い、入力画像信号を符号化対象のピクチャとし、その符号化対象のピクチャを、参照ピクチャバッファ管理部123内の参照ピクチャバッファからの符号化済みの一又は複数のピクチャを参照して符号化するピクチャ間予測符号化と、他のピクチャを参照することなく符号化対象のピクチャのみで符号化するピクチャ内符号化とを含む符号化方式による符号化が行われる。
このとき、エンコード部124は、上記のピクチャ間予測符号化を使用する場合は、参照ピクチャバッファ管理部123内の参照ピクチャバッファに対し、参照ピクチャとして使用する符号化後に復号したピクチャを出力すると共に、参照ピクチャバッファからピクチャ間予測符号化時において必要な参照ピクチャを受け取る。そして、エンコード部124は、出力部125へ符号化データを出力する。
一方、復帰ポイント管理部121は、外部からの復帰ポイント指定情報に基づいて、エンコード部124の監視を行っており、エンコード部124が復帰ポイントとなるピクチャの符号化を始める段階で復帰ポイント管理部121による割り込みが発生し、復帰ポイント作成状態へ移行する。この段階で復帰ポイント管理部121は復帰ポイント情報作成部122へ復帰ポイント情報作成を依頼する。復帰ポイント情報作成部122は復帰ポイント管理部121からの復帰ポイント情報作成依頼に従い、復帰ポイントを明示する情報となる復帰ポイント情報を作成し出力部125へ出力する。
また、復帰ポイント管理部121はエンコード部124へ参照ピクチャバッファの初期化を指示し、参照ピクチャバッファが初期化された状態での符号化を指定する。エンコード部124は、この復帰ポイント管理部121からの参照ピクチャバッファの初期化指示に従い、参照ピクチャバッファ管理部123に対し参照ピクチャバッファ初期化命令を出し、参照ピクチャバッファ管理部123内の参照ピクチャバッファを初期化すると共に、このときの入力画像信号、すなわち復帰ポイントとなるピクチャのピクチャ内符号化を行う。また、ピクチャ内符号化される入力画像信号は、初期化後の上記の参照ピクチャバッファに格納される。
復帰ポイントとなるピクチャの符号化後、復帰ポイント管理部121はエンコード部124を通常状態へ移行させる。エンコード部124は復帰ポイントとなるピクチャの符号化段階で参照ピクチャバッファが初期化された状態から、エンコードを続けていくこととなる。その結果、エンコード部124は、復帰ポイント以降の符号化では、復帰ポイント以前のピクチャを参照ピクチャとして使用することなく符号化を行う。
すなわち、エンコード部124は、復帰ポイントとなるピクチャ内符号化ピクチャ以降に符号化する符号化対象のピクチャに対しては、上記の初期化された参照ピクチャバッファから出力される上記の復帰ポイントとなるピクチャ内符号化ピクチャを参照ピクチャとして使用して、又はそのピクチャ内符号化ピクチャ以降に符号化されたピクチャを参照ピクチャとして使用して符号化を行う。
出力部125はエンコード部124から出力された符号化データと、復帰ポイント情報作成部122からの復帰ポイント情報とを多重化して記録媒体13へ出力する。記録媒体13は、図示しない公知の記録手段により記録装置12からデータストリームとして出力された多重化データが記録される。
図2(A)は記録媒体13に記録されている記録装置12からの出力であるデータストリームの一例を示す。このデータストリームはMPEG4−AVC規格に準拠しており、復号再生装置14による再生が可能である。なお、図2(A)のSPS(Sequence Parameter Set)はストリーム全体にかかわる符号化設定、PPS(Picture Parameter Set)はピクチャにかかわる符号化設定である。本実施の形態ではデータストリームの先頭にのみこれらが配置されているが、複数配置することもできる。但し、SPSに関してはストリーム全体で同じものを使用する。
また、AUG(Access Unit Group)はAUが複数集まって構成されており、復帰単位となる。図2(B)にAUGの構成の一例を示す。図2(B)において、「I−AU」は所属するVCL(Video Coding Layer)がIスライスのみで構成されており、参照ピクチャを用いずピクチャ内符号化した符号化データである。一方、「P−AU」はPスライスのみで構成されており、予測に複数の参照ピクチャの中から1枚を使用可能な符号化データであり、「B−AU」はBスライスのみで構成されており、予測に複数の参照ピクチャの中から最大2枚を使用可能な符号化データである。なお、I―AU、P−AU及びB−AUは本明細書で定義した名称である。
図2(B)におけるI−AU31及びI−AU32が復帰ポイントであり、I−AU31を先頭とし、次復帰ポイントであるI−AU32の直前のAUまでのAU集団が、I−AU31に所属するAUG311となる。なお、I―AUであればすべて復帰ポイントに設定するのではなく、任意のI−AUを復帰ポイントに設定する。
図2(C)はI−AU31の構成の一例を示す。同図において、I−AU31は、先頭にAUD(Access Unit Delimiter)41が配置され、以下、PPS42、SEI(Supplemental Enhancement Information)43、VCL(Video Coding Layer)44の順で配置されている。なお、図2(C)におけるAUD41、PPS42は必ずしも必要ではない。
また、VCL44は図2(D)に示すように、先頭にヘッダ4411を有する単一のIスライス(I-Slice)441で構成されている。なお、VCL44はI−Sliceであれば複数のスライスで構成されてもよい。
また、図2(C)に示すSEI43には、表1に示すリカバリポイントSEIメッセージ(Recovery Point SEI message:RP−SEI)が含まれることが知られている。
Figure 2006129177
RP−SEIは復帰ポイントを明示する情報群であり、AU内にRP−SEIが存在することでI−AU31が復帰ポイントとして明示される。なお、RP−SEI内の情報はI−AU31が復帰ポイントであることに影響しないため、説明は割愛する。
表2及び表3はスライスに含まれるスライスヘッダ(Slice Header:SH)のシンタックスを示す。SHのシンタックスは、表2のシンタックスとそれに続く表3のシンタックスとからなることが知られている。
Figure 2006129177
Figure 2006129177
本実施の形態では、Iスライス(I-Slice)441に含まれるSH4411において、DPB(Decoding Picture Buffer:復号したピクチャを蓄えておくMPEG4−AVC規格に準拠したバッファで、図1の復号部142内にある。参照ピクチャはここに蓄えられる)に関する動作を設定する、表3中に示す「dec_ref_pic_marking」に対して特別な設定を施す。
Figure 2006129177
この表4はSH4411内の表3に示した「dec_ref_pic_marking」のシンタックスを示す。表4において、「adaptive_ref_pic_marking_mode_flag」はSH4411では「0」、「memory_management_control_operation」はSH4411では「5」が記録されている。
この設定は、この時点で明示的にMPEG4−AVC規格に準拠した参照ピクチャバッファであるDPBを初期化するものである。前述したように、記録装置12において、AUグループ311に所属するAUは、復帰ポイントのI−AU31にて符号化側の参照ピクチャバッファ(復号側のDPBに対応)が初期化されていることを前提に符号化されている。つまり、AUグループ311に所属するAUはI−AU31以前のAUを参照ピクチャとして使用していない。
再び図1に戻って説明するに、上記のようなMPEG4−AVC規格に準拠した、データストリームが記録された記録媒体13の復号再生装置14による再生時には、読み込み部141により再生されて読み込まれた後、復号部142に供給されてMPEG4−AVC規格に準拠した復号が行われる。
また、ランダムアクセスやエラー復帰の際に復帰再生する場合は、復号されるデータストリーム中の復帰ポイントとなるAUとして、復帰ポイントを明示する情報であるRP−SEIを含み、かつ、参照ピクチャバッファを初期化する命令をSHに含むピクチャ内符号化アクセスユニット(I−AU)31が再生されるため、このIーAU31以前のAUを、このIーAU31以降のAUの符号化に使用していないため、初期化ユニットを用いることなく、このIーAU31を復帰ポイントとして復帰再生ができる。
すなわち、復号再生装置14がどのような状態であれ復帰ポイントI−AU31からの復帰再生が可能となる。これは、復帰ポイントI−AU31に付加された情報(参照ピクチャバッファを初期化する命令)により復号部142内のDPBが初期化される結果、I−AU31以降のAUの復号時に用いるDPBから出力される参照ピクチャは、復帰ポイントI−AU31以後の復号済みのAUのみとなり、復帰ポイントIーAU31以前のAUを利用していないため、復帰ポイント以前の影響を受けなくなるためである。また、初期化作業がDPBのみに対して行われるため、復帰ポイントにIDR−AUを使用するより復号装置に対し低負荷であるという特長がある。
復号部142により復号された画像データは、再生出力部143に供給され、ここで誤り訂正等所定の信号処理が行われた後、出力端子15へ出力される。なお、上記の実施の形態では、AUにI−AU、P−AU、B−AUを用いているが、復帰ポイントのI−AU以外は複数種類のスライスで構成されてもよい。
以上説明したように、本実施の形態によれば、少なくとも、データストリーム全体での設定であるSPSを変更せず、復帰ポイントAUに復帰ポイントを明示するRP−SEIを含むSEIをもち、DPBを初期化する命令を含むI−AUを用い、以降のAUに復帰ポイントAU以前のピクチャを使用しないという条件を満たす符号化データは、MPEG4−AVC規格に準拠した復号再生装置による復帰ポイントAUからの復帰再生を提供する。また、初期化作業がDPBのみとなるため、復帰ポイントにIDR−AUを使用するより復号再生装置に対し低負荷である。
なお、本実施の形態ではMPEG4−AVCを用いているが、2枚以上のピクチャを参照ピクチャとして使用可能な複数ピクチャ間予測符号化であれば、本発明を同様に適用可能である。
本発明の一実施の形態である記録装置及び記録媒体と復号再生装置からなる記録再生システムのシステム構成図である。 本発明の一実施の形態で用いるMPEG4−AVCのデータ構成、AUG構成及びI−AU構成の一例を示す図である。 従来のピクチャ間予測符号化であるMPEG2符号化データ構成の一例を示す図である。 従来方式に複数ピクチャ間予測を当てはめた場合の符号化データ構成の一例を示す図である。
符号の説明
11 入力端子
12 記録装置
13 記録媒体
14 復号再生装置
15 出力端子
121 復帰ポイント管理部
122 復帰ポイント情報作成部
123 参照ピクチャバッファ管理部
124 エンコード部
125 出力部
141 読み込み部
142 復号部
143 再生出力部

Claims (2)

  1. 供給される画像信号を構成する符号化対象のピクチャを、参照ピクチャバッファからの符号化済みの一又は複数のピクチャを参照して符号化するピクチャ間予測符号化と、他のピクチャを参照することなく前記符号化対象のピクチャのみで符号化するピクチャ内符号化とを含む符号化方式による符号化データを記録媒体に記録する記録装置であって、
    前記ピクチャ内符号化された複数のピクチャのうち、所望のピクチャ内符号化ピクチャに対して、復帰ポイントを明示する情報、及び前記参照ピクチャバッファを初期化する命令を付加する情報付加手段と、
    前記復帰ポイントを明示する情報、及び前記参照ピクチャバッファを初期化する命令を付加した前記所望のピクチャ内符号化ピクチャ以降に符号化する符号化対象のピクチャに対し、前記初期化する命令により初期化された前記参照ピクチャバッファからの該所望のピクチャ内符号化ピクチャ又は該所望のピクチャ内符号化ピクチャ以降に符号化されたピクチャを前記参照ピクチャとして使用して符号化を行い符号化データを出力する符号化手段と、
    前記符号化手段から出力される、前記復帰ポイントを明示する情報、及び前記参照ピクチャバッファを初期化する命令を付加した前記所望のピクチャ内符号化ピクチャを含む符号化データを記録媒体へ記録する記録手段と
    を有することを特徴とする記録装置。
  2. 供給される画像信号を構成する符号化対象のピクチャを、参照ピクチャバッファからの符号化済みの一又は複数のピクチャを参照して符号化するピクチャ間予測符号化と、他のピクチャを参照することなく前記符号化対象のピクチャのみで符号化するピクチャ内符号化とを含む符号化方式による符号化データが記録された記録媒体であって、
    復帰ポイントを明示する情報、及び前記参照ピクチャバッファを初期化する命令を付加した所望のピクチャ内符号化ピクチャ以降に符号化する符号化対象のピクチャが、前記初期化する命令により初期化された前記参照ピクチャバッファからの前記所望のピクチャ内符号化ピクチャ又は該所望のピクチャ内符号化ピクチャ以降に符号化されたピクチャを前記参照ピクチャとして使用して符号化された符号化データと、前記復帰ポイントを明示する情報、及び前記参照ピクチャバッファを初期化する命令を付加した前記所望のピクチャ内符号化ピクチャを復帰ポイントとする符号化データとが記録されてなることを特徴とする記録媒体。
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