JP2006319638A - コンテンツ符号化装置及びコンテンツ符号化プログラム、並びに、コンテンツ編集装置及びコンテンツ編集プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 コンテンツ符号化装置1は、リセット信号に基づいて、符号量を初期化する符号量初期化手段14と、量子化の度合いを示す量子化パラメータに基づいてコンテンツを量子化し、量子化データを生成する量子化手段5と、量子化データを可変長符号により符号化し、符号化データを生成する可変長符号化手段10と、符号化データを蓄積するバッファ11と、バッファ11に蓄積されている符号化データの符号量と、符号量の目標量とに基づいて、量子化パラメータを制御するレート制御手段15と、バッファ11に蓄積されている符号化データを転送レートに基づいて出力する出力手段12とを備える構成とした。
【選択図】 図1
Description
図7に示すように、符号量制御装置50は、量子化手段51と、可変長符号化手段52と、バッファ(蓄積手段)53と、レート制御手段54とを備えている。
dj=d0+Bj-1−T×(j−1)/MBcnt …式(1)
なお、ピクチャ符号化後の仮想バッファの符号量は、次のピクチャを符号化する際の仮想バッファの初期符号量d0として用いられる。
Qj=dj×31/r …式(2)
r=2×Br/Pr …式(3)
そして、量子化手段51が、前記式(2)で算出された量子化ステップに従い、マクロブロック単位でDCT係数の量子化を行うことで、発生符号量が目標量に変更される。
このとき、従来の符号量制御装置は、時系列に連続した画像で構成されるコンテンツを符号化するため、起動後は内部状態(符号量)を初期化していない。すなわち、符号量制御装置を連続して動作させている状態においては、同じコンテンツを符号化しても、生成される符号化コンテンツが、ビット単位では異なるデータとなってしまう。このため、符号化コンテンツが、同一のコンテンツから生成されたものであるかどうかは、符号化コンテンツを再生(復号)し、視覚化することで、人手を介して確認しなければならないという問題があった。
さらに、コンテンツ符号化装置は、符号化データを蓄積手段に蓄積し、レート制御手段によって、その蓄積手段に蓄積されている符号化データの符号量と、目標量とに基づいて、量子化パラメータを制御する。すなわち、この量子化パラメータに基づいて量子化手段が量子化を行うことで、符号量が目標量となるように制御されることになる。
そして、コンテンツ符号化装置は、出力手段によって、蓄積手段に蓄積されている符号化データを、転送レートに基づいて出力する。
例えば、リセット信号検知手段は、コンテンツが映像信号であって、映像信号の先頭にリセット信号が多重化されている場合、そのリセット信号を検知することとしてもよいし、映像信号にタイムコードが多重化されている場合、そのタイムコードの特定の時刻をリセット信号とみなすこととしてもよい。
これによって、コンテンツ符号化装置は、映像信号の先頭、あるいは特定のタイミングで、符号量を初期化することが可能になる。
そして、コンテンツ符号化装置は、出力手段によって、蓄積手段に蓄積されている符号化データを、転送レートに基づいて出力する。
そして、コンテンツ編集装置は、目標符号量抽出手段によって、符号化コンテンツから、部分符号化コンテンツにおける最終画像の次の画像の符号化データに多重化されている符号量を抽出する。この符号量は、部分符号化コンテンツの最終画像を符号化した際に、コンテンツ符号化装置の仮想バッファ(蓄積手段)に蓄積されている符号量を示す値である。
そして、コンテンツ編集装置は、更新手段によって、符号化コンテンツにおける部分符号化コンテンツを、符号化手段で生成された差し替え符号化コンテンツに差し替える。このように、符号化コンテンツを差し替えても、発生符号量に変化がなく、同一の転送レートで出力が可能になる。
また、コンテンツ編集プログラムは、目標符号量抽出手段によって、符号化コンテンツから、部分符号化コンテンツにおける最終画像の次の画像の符号化データに多重化されている符号量を、目標符号量として抽出する。
そこで、コンテンツ編集プログラムは、更新手段によって、符号化コンテンツにおける部分符号化コンテンツを、符号化手段で生成された差し替え符号化コンテンツに差し替える。
そして、コンテンツ編集装置は、符号化手段によって、符号量抽出手段で抽出された符号量を初期符号量及び目標符号量として、他のコンテンツを圧縮符号化して、挿入符号化コンテンツを生成する。これによって、挿入符号化コンテンツは、初期符号量を初期値として目標符号量を発生するように符号化される。
そして、コンテンツ編集装置は、更新手段によって、符号化コンテンツの挿入時点に、符号化手段で生成された挿入符号化コンテンツに挿入する。このように、符号化コンテンツの挿入を行っても、発生符号量に変化がなく、同一の転送レートで出力が可能になる。
そして、コンテンツ編集プログラムは、符号化手段によって、符号量抽出手段で抽出された符号量を初期符号量及び目標符号量として、他のコンテンツを圧縮符号化して、挿入符号化コンテンツを生成し、更新手段によって、符号化コンテンツの挿入時点に、符号化手段で生成された挿入符号化コンテンツに挿入する。
請求項7又は請求項8に記載の発明によれば、符号化コンテンツを復号することなく、他のコンテンツを符号化して挿入することができる。これによって、本発明は、コンテンツの編集作業の手間と時間を軽減させることができる。
[コンテンツ符号化装置の構成]
まず、図1を参照して、コンテンツ符号化装置の構成について説明する。図1は、本発明に係るコンテンツ符号化装置の構成を示すブロック図である。
図1に示したコンテンツ符号化装置1は、時系列に連続した画像で構成されるコンテンツ(映像信号)を符号化するとともに、その符号化されたデータ内に、逐次バッファ(蓄積手段)11内における符号量(発生符号量;バッファ占有量)を埋め込むものである。ここでは、コンテンツ符号化装置1は、ブロック分割手段2と、減算手段3と、変換手段4と、量子化手段5と、逆量子化手段6と、逆変換手段7と、加算手段8と、動き補償予測手段9と、可変長符号化手段10と、バッファ11と、出力手段12と、リセット信号検知手段13と、符号量初期化手段14と、レート制御手段15とを備えている。
なお、この変換手段4で行われる周波数変換には、例えば、MPEG−2等で用いられている、8×8画素のブロック単位で行う離散コサイン変換(DCT)や、H.264/MPEG−4 AVCで用いられている、4×4画素のブロック単位の整数や小数精度の変換手法を用いることができる。なお、H.264/MPEG−4 AVCで用いられている周波数変換は、離散コサイン変換の浮動小数点計算を整数化(又は小数化)したものである。
なお、多重化手段10aは、量子化変換係数や符号量以外にも、符号化データを復号するために必要な情報、例えば、量子化手段5で使用された量子化ステップ、動き補償予測手段9で生成された動きベクトル、符号化された画像がどのピクチャタイプであるか(Iピクチャ〔イントラ符号化画像〕、Pピクチャ〔フレーム間順方向予測符号化画像〕、Bピクチャ〔双方向予測符号化画像〕)等の情報も多重化する。
図2(a)に示すように、MPEG−2は、「シーケンス層」、「GOP(Group of Pictures)層」、「ピクチャ層」、「スライス層」、「マクロブロック層」及び「ブロック層」の6層の階層で構成されている。なお、量子化手段5で生成された量子化変換係数は、ブロック層のDCT符号化データとして多重化される。
このGOPヘッダで、「GOP開始コード(GSC)」はGOPの開始を示すコード、「タイムコード(TC)」は先頭ピクチャからの時間(時、分、秒)やピクチャタイプ(Iピクチャ、Pピクチャ、Bピクチャ)を示すコード、「独立性フラグ(CG)」は当該GOPが他のGOPから独立して再生可能であるかどうかを示すフラグ、「正当性フラグ(BL)」は当該GOP内の最初のIピクチャより時間的に前のBピクチャが正確に復号できないことを示すフラグである。また、「ユーザデータ開始コード(UDSC)」は、以下に「ユーザデータ(UD)」が続くことを示すコードで、「ユーザデータ(UD)」には、任意のデータを挿入することができる。
そこで、ここでは、多重化手段10a(図1参照)によって、「ユーザデータ(UD)」に、符号量(バッファ占有量)を書き込むこととする。
図1に戻って、コンテンツ符号化装置1の構成について説明を続ける。
具体的には、リセット信号検知手段13は、コンテンツが映像信号(例えば、HD−SDI信号〔ハイビジョン−シリアルディジタル伝送信号〕)である場合、その映像信号に多重化されているタイムコードを抽出し、特定の時刻(例えば、9時59分00秒00フレーム)をリセット信号として検知する。もちろん、タイムコードのみならず、リセットのタイミングを示す信号を直接映像信号に多重化されている場合、その信号を検知することとしてもよい。
なお、ここでは、符号量初期化手段14は、リセット信号検知手段13からリセット信号入力することとしたが、外部から直接入力される形態であっても構わない。
具体的には、バッファ管理手段15aは、バッファ11への書き込みアドレスと読み出しアドレスを管理し、更新を行うことで、バッファ11をリングバッファとして構成させるものである。なお、バッファ11の書き込みアドレスは、可変長符号化手段10から入力されるバッファ11に書き込んだデータ量によって更新される。また、読み出しアドレスは、出力手段12から入力されるバッファ11から読み出したデータ量によって更新される。
また、バッファ管理手段15aは、符号量初期化手段14から入力される初期化指示信号に基づいて、バッファ管理手段15a内で管理している符号量を初期化する。
具体的には、量子化パラメータ制御手段15bは、目標量をT、1ピクチャ内のマクロブロック数をMBcnt、バッファ11における初期符号量をd0、ピクチャの先頭から(j−1)番目のマクロブロックまでのビット(符号)量をBj-1としたとき、j番目のマクロブロック符号化前のバッファ11の符号量djは、以下の式(4)により算出する。
dj=d0+Bj-1−T×(j−1)/MBcnt …式(4)
なお、ピクチャ符号化後のバッファ11の符号量は、次のピクチャのバッファ11の初期符号量d0として用いられる。
Qj=dj×31/r …式(5)
r=2×Br/Pr …式(6)
なお、量子化パラメータ制御手段15bは、符号量初期化手段14から初期化指示信号を入力した場合、前記式(4)に示した初期符号量d0を初期化する。
このように、コンテンツを符号化する際にコンテンツ符号化装置1にリセット信号が入力されることで、初期符号量が初期化され、同じコンテンツは、同一のデータとなる符号化コンテンツとして生成されることになる。
また、コンテンツ符号化装置1は、一般的なコンピュータを、バッファ11以外の前記した各手段として機能させることで実現することができる。このプログラム(コンテンツ符号化プログラム)は、通信回線を介して配布することも可能であるし、CD−ROM等の記録媒体に書き込んで配布することも可能である。
次に、図3を参照(適宜図1参照)して、コンテンツ符号化装置1の動作について説明する。図3は、本発明に係るコンテンツ符号化装置の動作を示すフローチャートである。
また、コンテンツ符号化装置1は、逆量子化手段6によって、ステップS7において生成された量子化変換係数に対して、逆量子化を行うことで、量子化変換係数から逆量子化変換係数を生成する(ステップS8)。さらに、コンテンツ符号化装置1は、逆変換手段7によって、逆量子化変換係数に対して、ステップS5で行った変換の逆変換を行うことで、差分局所復号画像(ブロック)を生成する(ステップS9)。
さらに、コンテンツ符号化装置1は、動き補償予測手段9によって、ステップS10で生成された局所復号画像に対して動き補償予測を行った予測画像と動きベクトルとを生成する(ステップS11)。なお、ステップS11で生成された予測画像は、1単位時間後のステップS4において使用される。
なお、コンテンツ符号化装置1は、以上の動作をコンテンツの入力が終了するまで、継続することで、コンテンツを符号化した符号化コンテンツを生成する。
次に、図4を参照して、コンテンツ編集装置の構成について説明する。図4は、本発明に係るコンテンツ編集装置の構成を示すブロック図である。
図4に示したコンテンツ編集装置20は、図1で説明したコンテンツ符号化装置1で符号化された符号化コンテンツの一部分を、他の符号化コンテンツに部分的に差し替えるものである。ここでは、コンテンツ編集装置20は、コンテンツ符号化手段1Bと、符号量抽出手段21と、更新手段22とを備えている。
すなわち、符号量初期化手段14Bは、初期符号量と目標符号量とを初期化指示信号として、レート制御手段15に出力する。これによって、レート制御手段15が、前記した式(4)における初期符号量をd0と目標量Tとを、初期化指示信号に含まれる初期符号量と目標符号量とに初期化することで、量子化ステップを演算する。
ここでは、初期符号量と目標符号量とを含んだリセット信号は、符号量抽出手段21から入力されるものとする。
この初期符号量抽出手段21aで抽出された初期符号量、及び、目標符号量抽出手段21bで抽出された目標符号量は、コンテンツ符号化手段1Bの符号量初期化手段14Bに出力される。
ここでは、更新手段22は、外部から入力される差し替え時刻で示される差し替えの開始時刻と終了時刻とに基づいて、符号化コンテンツから差し替え対象となる部分符号化コンテンツを削除し、その削除した領域にコンテンツ符号化手段1Bで符号化された差し替え符号化コンテンツを埋め込む。
これによって、コンテンツ編集装置20は、符号化コンテンツを復号することなく、他の符号化コンテンツを挿入することができる。
次に、図5を参照(適宜図4参照)して、コンテンツ編集装置20の動作について説明する。図5は、本発明に係るコンテンツ編集装置の動作を示すフローチャートである。なお、ここでは、コンテンツ編集装置20の動作の一例として、コンテンツの差し替え動作について説明を行うこととする。
まず、コンテンツ編集装置20は、符号量抽出手段21の初期符号量抽出手段21aによって、差し替え時刻の開始時刻に対応する符号化コンテンツのGOPヘッダに多重化されている符号量を、初期符号量として抽出する(ステップS20)。
また、コンテンツ編集装置20は、符号量抽出手段21の目標符号量抽出手段21bによって、差し替え時刻の終了時刻の次の時刻に対応する符号化コンテンツのGOPヘッダに多重化されている符号量を、目標符号量として抽出する(ステップS21)。
なお、このステップS22におけるコンテンツの圧縮符号化処理の動作については、図2で説明したコンテンツ符号化装置1の動作に対して、初期符号量及び目標符号量の値が異なるだけであるため、説明を省略する。
ここで、図6を参照(適宜図4参照)して、コンテンツ編集装置20において行われる符号化コンテンツの差し替え動作について、具体例を示して説明する。図6は、符号化方式としてMPEG−2を用いた場合の符号化コンテンツの差し替え動作を説明するための説明図である。
ここでは、符号化コンテンツの各Iピクチャに、符号量(A〜D)が多重化され、符号量Bが多重化されているIピクチャから、符号量Cが多重化されているIピクチャの前までのピクチャ(部分符号化コンテンツCCT)を差し替えの対象とする。すなわち、コンテンツ編集装置20の符号量抽出手段21によって、符号量Bが初期符号量、符号量Cが目標符号量として抽出されることになる。
そして、図6(c)に示すように、更新手段22によって、符号化コンテンツの差し替えが行われ、符号化コンテンツの一部が、差し替え符号化コンテンツCCSに差し替えられた、差し替え後符号化コンテンツが生成されることになる。
この差し替え動作後の差し替え後符号化コンテンツにおいても、符号量(A〜D)に変化はない。これによって、差し替え後符号化コンテンツを復号装置で復号する場合に、使用する符号量がバッファを超過してしまうような問題も発生しない。
1B コンテンツ符号化手段(符号化手段)
2 ブロック分割手段
3 減算手段
4 変換手段
5 量子化手段
6 逆量子化手段
7 逆変換手段
8 加算手段
9 動き補償予測手段
10 可変長符号化手段
10a 多重化手段
11 バッファ(蓄積手段)
12 出力手段
13 リセット信号検知手段
14、14B 符号量初期化手段
15 レート制御手段
15a バッファ管理手段
15b 量子化パラメータ制御手段
20 コンテンツ編集装置
21 符号量抽出手段
21a 初期符号量抽出手段
21b 目標符号量抽出手段
22 更新手段
Claims (8)
- 時系列に連続した画像で構成されるコンテンツを圧縮符号化する際に、逐次符号化された符号化データを一時的に蓄積する蓄積手段内における符号量が、予め設定された目標量となるように制御するコンテンツ符号化装置において、
外部から入力されるリセット信号に基づいて、前記符号量を初期化する符号量初期化手段と、
前記コンテンツを量子化の度合いを示す量子化パラメータに基づいて量子化し、量子化データを生成する量子化手段と、
この量子化手段で生成された量子化データを可変長符号により符号化し、前記符号化データを生成する可変長符号化手段と、
この可変長符号化手段で生成された符号化データを蓄積する前記蓄積手段と、
この蓄積手段に蓄積されている符号化データの符号量と、前記目標量とに基づいて、前記量子化パラメータを制御するレート制御手段と、
前記蓄積手段に蓄積されている符号化データを転送レートに基づいて出力する出力手段と、
を備えていることを特徴とするコンテンツ符号化装置。 - 前記コンテンツに多重化されて入力されるリセット信号を検知するリセット信号検知手段を備え、
前記符号量初期化手段が、前記リセット信号検知手段で検知されたリセット信号に基づいて、前記符号量を初期化することを特徴とする請求項1に記載のコンテンツ符号化装置。 - 前記可変長符号化手段は、前記蓄積手段に蓄積されている符号化データの符号量を前記量子化データに多重化して、前記符号化データを生成する多重化手段を備えていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のコンテンツ符号化装置。
- 時系列に連続した画像で構成されるコンテンツを圧縮符号化する際に、逐次符号化された符号化データを一時的に蓄積する蓄積手段内における符号量が、予め設定された目標量となるように制御するコンテンツ符号化装置において、前記符号量を逐次前記符号化データに多重化するために、コンピュータを、
外部から入力されるリセット信号に基づいて、前記符号量を初期化する符号量初期化手段と、
前記コンテンツを量子化の度合いを示す量子化パラメータに基づいて量子化し、量子化データを生成する量子化手段、
この量子化手段で生成された量子化データと、前記蓄積手段に蓄積されている符号化データの符号量とを可変長符号により符号化し、多重化することで前記符号化データを生成し、前記蓄積手段に蓄積する可変長符号化手段、
前記蓄積手段に蓄積されている符号化データの符号量と、前記目標量とに基づいて、前記量子化パラメータを制御するレート制御手段、
前記蓄積手段に蓄積されている符号化データを転送レートに基づいて出力する出力手段、
として機能させることを特徴とするコンテンツ符号化プログラム。 - 請求項3に記載のコンテンツ符号化装置によって、当該コンテンツ符号化装置の蓄積手段に蓄積されている符号化データの符号量が画像毎に多重化されて、コンテンツが符号化された符号化コンテンツを部分的に差し替えるコンテンツ編集装置であって、
前記符号化コンテンツから、当該符号化コンテンツにおける差し替え対象となる部分符号化コンテンツの先頭画像の符号化データに多重化されている前記符号量を、初期符号量として抽出する初期符号量抽出手段と、
前記符号化コンテンツから、前記部分符号化コンテンツにおける最終画像の次の画像の符号化データに多重化されている前記符号量を、目標符号量として抽出する目標符号量抽出手段と、
前記初期符号量を初期値とし、前記目標符号量を目標量として、差し替えを行うコンテンツを圧縮符号化して、差し替え符号化コンテンツを生成する符号化手段と、
前記符号化コンテンツにおける前記部分符号化コンテンツを、前記符号化手段で生成された差し替え符号化コンテンツに差し替える更新手段と、
を備えていることを特徴とするコンテンツ編集装置。 - 請求項3に記載のコンテンツ符号化装置によって、当該コンテンツ符号化装置の蓄積手段に蓄積されている符号化データの符号量が画像毎に多重化されて、コンテンツが符号化された符号化コンテンツを部分的に差し替えるために、コンピュータを、
前記符号化コンテンツから、当該符号化コンテンツにおける差し替え対象となる部分符号化コンテンツの先頭画像の符号化データに多重化されている前記符号量を、初期符号量として抽出する初期符号量抽出手段、
前記符号化コンテンツから、前記部分符号化コンテンツにおける最終画像の次の画像の符号化データに多重化されている前記符号量を、目標符号量として抽出する目標符号量抽出手段、
前記初期符号量を初期値とし、前記目標符号量を目標量として、差し替えを行うコンテンツを圧縮符号化して、差し替え符号化コンテンツを生成する符号化手段、
前記符号化コンテンツにおける前記部分符号化コンテンツを、前記符号化手段で生成された差し替え符号化コンテンツに差し替える更新手段、
として機能させることを特徴とするコンテンツ編集プログラム。 - 請求項3に記載のコンテンツ符号化装置によって、当該コンテンツ符号化装置の蓄積手段に蓄積されている符号化データの符号量が画像毎に多重化されて、コンテンツが符号化された符号化コンテンツに、他のコンテンツを符号化して挿入するコンテンツ編集装置であって、
前記符号化コンテンツから、当該符号化コンテンツにおける挿入時点における画像の符号化データに多重化されている前記符号量を抽出する符号量抽出手段と、
この符号量抽出手段で抽出された符号量を初期符号量及び目標符号量として、前記他のコンテンツを圧縮符号化して、挿入符号化コンテンツを生成する符号化手段と、
前記符号化コンテンツの前記挿入時点に、前記符号化手段で生成された挿入符号化コンテンツに挿入する更新手段と、
を備えていることを特徴とするコンテンツ編集装置。 - 請求項3に記載のコンテンツ符号化装置によって、当該コンテンツ符号化装置の蓄積手段に蓄積されている符号化データの符号量が画像毎に多重化されて、コンテンツが符号化された符号化コンテンツに、他のコンテンツを符号化して挿入するために、コンピュータを、
前記符号化コンテンツから、当該符号化コンテンツにおける挿入時点における画像の符号化データに多重化されている前記符号量を抽出する符号量抽出手段、
この符号量抽出手段で抽出された符号量を初期符号量及び目標符号量として、前記他のコンテンツを圧縮符号化して、挿入符号化コンテンツを生成する符号化手段、
前記符号化コンテンツの前記挿入時点に、前記符号化手段で生成された挿入符号化コンテンツに挿入する更新手段、
として機能させることを特徴とするコンテンツ編集プログラム。
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