JP2007166022A - 映像表示システム及び映像表示装置 - Google Patents

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Osamu Rokkaku
修 六角
Noritaka Kishida
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Abstract

【課題】映像信号を切り替えても乱れなく映像を表示することができる映像表示システム及び映像表示装置を得ることを目的とする。
【解決手段】受信部11により受信された映像信号のBピクチャを検出すると、そのBピクチャの動きベクトルを零にして、差分情報がないBピクチャに変換する新Bピクチャ生成部14を設け、受信部11により受信された映像信号のIピクチャ及びPピクチャと新Bピクチャ生成部14により変換されたBピクチャを復号して映像を表示する。
【選択図】図1

Description

この発明は、複数の監視カメラから配信された映像信号を切り替えながら受信して、映像を表示する映像表示システム及び映像表示装置に関するものである。
最近の映像表示システムでは、MPEG(Moving Picture Experts Group)方式を用いて、監視カメラの映像信号を符号化するものが主流になりつつある。
このような映像表示システムでは、複数の監視カメラから配信される映像信号を切り替えても乱れなく映像を表示するため、MPEG方式で定義されているGOP(Group of Picture)の先頭に位置しているI(Intra)ピクチャの位置で切り替えを行う必要がある。
Iピクチャの位置で切り替えを行う方法として、例えば、以下の特許文献1に開示されているような方法が知られている。
以下の特許文献1に開示されている方法は、映像表示装置が映像の切替要求を受信すると、新たな映像信号のIピクチャから復号処理を行う準備が完了した時点で、映像信号の送信要求を映像信号符号化装置に送信し、映像信号符号化装置が映像信号の送信要求を受信すると、映像信号のIピクチャを映像表示装置に送信するようにしている。
しかしながら、以下の特許文献1に開示されている方法では、映像信号を切り替えても乱れなく映像を表示するためにIピクチャを送信しているが、それでも映像信号の切替時に映像が乱れることがある。
図5はMPEG方式のピクチャ構成を示す説明図である。
映像信号符号化装置が映像表示装置からフレーム番号3のタイミングで映像信号の送信要求を受信すると、フレーム番号4からIピクチャの作成を開始する。
ただし、MPEG方式の場合、フレーム番号4のフレームはIピクチャにならず、双方向予測符号化映像データであるB(Bidirectionally Predictive)ピクチャになる。図5では、フレーム番号4のフレームを“B4”で表している。
このB4ピクチャは、一つ前のGOPの最後に位置しているP(Predictive)ピクチャ(フレーム間順方向予測符号化映像データ)であるP3ピクチャとI6ピクチャから作成される。
次のフレーム番号5のフレームも同様にBピクチャであり、P3ピクチャとI6ピクチャからB5ピクチャが作成される。
次のフレーム番号6のフレームは、そのままI6ピクチャになる。
映像信号符号化装置は、映像信号の符号化データを送信する際、下記に示すように、その符号化データの順番の並び替えを実施する。
・並び替え前
フレーム番号4,5,6,・・・
→ B4,B5,I6,・・・
・並び替え後
フレーム番号4,5,6,・・・
→ I6,B4,B5,・・・
映像表示装置は、映像信号符号化装置により順番が並び替えられた映像信号の符号化データを受信し、先頭のI6ピクチャを受信した時点で映像の切り替わりが発生する。
ただし、映像表示装置は、先頭のI6ピクチャを受信して復号しても、そのI6ピクチャの復号データによる映像表示を行わず、I6ピクチャの次のB4ピクチャの復号データにしたがって映像表示を開始する。
しかしながら、映像信号がオープンGOPであるMPEG方式の場合、I6ピクチャの次のB4ピクチャを復号するためには、一つ前のGOPの最後に位置しているP3ピクチャとI6ピクチャの双方が必要であるが、映像表示装置では、P3ピクチャを保持していないため、フレーム番号4のフレームを正しく復号することができず、ブロックノイズとして表示される。フレーム番号5のフレームも同様である。
特開2004−282340号公報(段落番号[0042]から[0047]、図1)
従来の映像表示システムは以上のように構成されているので、映像信号を切り替えても乱れなく映像を表示することができるようにするために、映像信号符号化装置がGOPの先頭に位置しているIピクチャから送信を開始するようにしている。しかし、Iピクチャの次のBピクチャを復号するには、映像表示装置が保持していない一つ前のGOPの最後に位置しているP3ピクチャが必要であるため正しく復号することができず、映像信号の切替時に映像が乱れることがあるなどの課題があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、映像信号を切り替えても乱れなく映像を表示することができる映像表示システム及び映像表示装置を得ることを目的とする。
この発明に係る映像表示システムは、映像信号受信手段により受信された映像信号のBピクチャを検出すると、そのBピクチャの動きベクトルを零にして、差分情報がないBピクチャに変換するBピクチャ変換手段を設け、その映像信号受信手段により受信された映像信号のIピクチャ及びPピクチャとBピクチャ変換手段により変換されたBピクチャを復号して映像を表示するようにしたものである。
この発明によれば、映像信号受信手段により受信された映像信号のBピクチャを検出すると、そのBピクチャの動きベクトルを零にして、差分情報がないBピクチャに変換するBピクチャ変換手段を設け、その映像信号受信手段により受信された映像信号のIピクチャ及びPピクチャとBピクチャ変換手段により変換されたBピクチャを復号して映像を表示するように構成したので、映像信号を切り替えても乱れなく映像を表示することができる効果がある。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による映像表示システムを示す構成図であり、図において、映像信号符号化装置1−1〜1−Nは映像信号をMPEG方式で符号化して、符号化後の映像信号をネットワーク3に出力する。
映像信号符号化装置1−1〜1−Nの監視カメラ1aは所定の監視エリアを撮像して、その監視エリアの映像信号を符号化装置1bに出力する。
映像信号符号化装置1−1〜1−Nの符号化装置1bは監視カメラ1aから出力された映像信号をMPEG方式で符号化して、符号化後の映像信号をネットワーク3に出力する。
切替制御装置2は映像信号符号化装置1−1〜1−Nからネットワーク3に出力される符号化後の映像信号のうち、復号対象の映像信号を映像表示装置4に指示する処理を実施し、復号対象の映像信号を切り替える際には、映像信号の切替要求信号である切替コマンドを映像表示装置4に送信する。
図1の例では、切替制御装置2が映像表示装置4の外部に設置されているものについて示しているが、映像表示装置4が切替制御装置2を実装するようにしてもよい。また、映像表示装置4の制御部12が切替制御装置2の機能を兼ねるようにしてもよい。
なお、切替制御装置2は映像信号指定手段を構成している。
映像表示装置4は映像信号符号化装置1−1〜1−Nから配信される映像信号を切り替えながら受信して映像を表示する処理を実施する。
映像表示装置4の受信部11は切替制御装置2から切替コマンドを受信するとともに、制御部12の指示の下、切替後の映像信号のIピクチャから受信を開始する。
映像表示装置4の制御部12は受信部11により受信された切替コマンドから切替後の映像信号を特定して、その映像信号の受信開始指令を受信部11に出力するとともに、受信部11により受信された映像信号のIピクチャを検出すると、Bピクチャの検出開始指令をBピクチャ検出部13に出力するなどの処理を実施する。
なお、受信部11及び制御部12から映像信号受信手段が構成されている。
映像表示装置4のBピクチャ検出部13は受信部11により受信された映像信号のBピクチャを検出する処理を実施する。
映像表示装置4の新Bピクチャ生成部14は受信部11により受信された映像信号のBピクチャの動きベクトルを零にして、差分情報がないBピクチャに変換する処理を実施する。
映像表示装置4の切替スイッチ15はBピクチャ検出部13がBピクチャを検出すると、復号部16の接続先をH側(新Bピクチャ生成部14側)に設定し、Bピクチャ検出部13がBピクチャを検出しなければ、復号部16の接続先をL側(受信部11側)に設定する。
なお、Bピクチャ検出部13、新Bピクチャ生成部14及び切替スイッチ15からBピクチャ変換手段が構成されている。
映像表示装置4の復号部16は制御部12の指示の下、受信部11により受信された映像信号のIピクチャ及びPピクチャと新Bピクチャ生成部14により変換されたBピクチャを復号する。
映像表示装置4のD/A変換部17は復号部16により復号されたデジタルの映像信号をアナログ信号に変換して、そのアナログ信号をモニタ18に出力することにより、映像をモニタ18に表示する。
なお、復号部16及びD/A変換部17から映像表示手段が構成されている。
図1の例では、映像表示装置4の構成要素である受信部11、制御部12、Bピクチャ検出部13、新Bピクチャ生成部14、切替スイッチ15、復号部16及びD/A変換部17がそれぞれ専用のハードウェア(例えば、MPUを実装している半導体集積回路基板)から構成されていることを想定しているが、映像表示装置4がコンピュータから構成されている場合、受信部11、制御部12、Bピクチャ検出部13、新Bピクチャ生成部14、切替スイッチ15、復号部16及びD/A変換部17の処理内容が記述されているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、コンピュータのCPUが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにしてもよい。
図2はこの発明の実施の形態1による映像表示装置の処理内容を示すフローチャートである。
また、図3はこの発明の実施の形態1による映像表示装置の処理タイミングを示すタイミングチャートであり、図4は新Bピクチャの生成方法を示す説明図である。
次に動作について説明する。
ここでは、映像表示装置4が映像信号符号化装置1−1から符号化後の映像信号Aを受信しているとき、切替制御装置2から復号対象の映像信号を映像信号符号化装置1−2から配信される映像信号Bに切り替える旨を示す切替コマンドを受信するものとして説明する。
映像信号符号化装置1−1〜1−Nの監視カメラ1aは、所定の監視エリアを撮像して、その監視エリアの映像信号を符号化装置1bに出力する。
映像信号符号化装置1−1〜1−Nの符号化装置1bは、監視カメラ1aから映像信号を受けると、その映像信号をMPEG方式で符号化して、符号化後の映像信号をネットワーク3に出力する。
映像表示装置4の制御部12は、切替制御装置2より映像信号符号化装置1−1から配信される映像信号Aの復号を指示されている場合、映像信号符号化装置1−1から配信される映像信号Aの受信を受信部11に指示する。
これにより、映像表示装置4の受信部11は、制御部12の指示の下、映像信号符号化装置1−1から配信される符号化後の映像信号Aを受信し、切替スイッチ15を介して(この状態では、切替スイッチ15の接続先がL側である)、その映像信号Aを復号部16に出力する。
映像表示装置4の復号部16は、受信部11から切替スイッチ15を介して映像信号Aを受信すると、制御部12の指示の下、その映像信号AのIピクチャ,Bピクチャ及びPピクチャを復号する。
映像表示装置4のD/A変換部17は、復号部16により復号されたデジタルの映像信号Aを受けると、その映像信号Aをアナログ信号に変換して、そのアナログ信号をモニタ18に出力することにより、映像信号符号化装置1−1の監視カメラ1aにより撮像された映像をモニタ18に表示する。
切替制御装置2は、例えば、映像表示装置4が映像信号符号化装置1−1から映像信号AのGOP2におけるB17ピクチャを受信しているタイミングで、復号対象の映像信号を映像信号符号化装置1−2から配信される映像信号Bに切り替える旨を示す切替コマンドをネットワーク3経由で映像表示装置4に送信する。
映像表示装置4の制御部12は、受信部11が切替制御装置2から送信された切替コマンドを受信すると(ステップST1)、そのB17ピクチャの受信が完了したら、映像信号符号化装置1−2から配信される映像信号Bの受信開始を受信部11に指示するとともに、その映像信号BのIピクチャが受信されるまで、復号処理の一時停止を復号部16に指示する(ステップST2)。
映像表示装置4の受信部11は、制御部12の指示の下、映像信号符号化装置1−2から配信される符号化後の映像信号Bの受信を開始する。図3の例では、映像信号BのGOP2の先頭から受信を開始する。
映像表示装置4の制御部12は、受信部11により受信される映像信号BのGOP2の先頭に位置しているI68ピクチャを検出すると(ステップST3)、その映像信号Bに含まれているBピクチャの検出処理の開始をBピクチャ検出部13に指示するとともに、復号処理の一時停止を解除して、復号処理の開始を復号部16に指示する。
なお、この段階では、切替スイッチ15の接続先がL側(受信部11側)であるため、受信部11により受信された映像信号BのI68ピクチャは、復号部16に出力される。
映像表示装置4のBピクチャ検出部13は、制御部12の指示の下、映像信号Bのストリーム解析を実施することによって、Bピクチャの検出処理を開始し(ステップST4)、受信部11がGOP2の先頭のI68ピクチャと連続しているB66ピクチャを受信すると、そのB66ピクチャを検出する(ステップST5)。
映像表示装置4のBピクチャ検出部13は、B66ピクチャを検出すると、切替スイッチ15の接続先をL側(受信部11側)からH側(新Bピクチャ生成部14側)に切り替える。
これにより、受信部11により受信された映像信号BのB66ピクチャは、復号部16に出力されず、新Bピクチャ生成部14により変換されたb1ピクチャが復号部16に出力される。
新Bピクチャ生成部14から復号部16に出力されるb1ピクチャは、受信部11により受信された映像信号BのB66ピクチャの動きベクトルを零にして、差分情報がないBピクチャに変換されたものであるが、そのb1ピクチャの生成方法は後述する。
映像表示装置4のBピクチャ検出部13は、I68ピクチャと連続しているBピクチャを検出している限り、切替スイッチ15の接続先をH側(新Bピクチャ生成部14側)に固定するので、受信部11により受信された映像信号BのB67ピクチャも、復号部16に出力されず、新Bピクチャ生成部14により変換されたb2ピクチャが復号部16に出力される。
映像表示装置4のBピクチャ検出部13は、その後、P71ピクチャを検出すると(ステップST8)、切替スイッチ15の接続先をH側(新Bピクチャ生成部14側)からL側(受信部11側)に切り替える(ステップST8)。
これにより、受信部11により受信された映像信号BのP71ピクチャは、復号部16に出力される。
映像表示装置4のBピクチャ検出部13は、映像信号符号化装置1−2から配信される映像信号Bの復号を継続する限り、切替スイッチ15の接続先をL側(受信部11側)に固定するので、以後、受信部11により受信される映像信号Bの全てが復号部16に出力される。
したがって、映像信号BのGOP3のB81ピクチャ,B82ピクチャについても復号部16に出力される。
映像表示装置4の復号部16は、映像信号BのGOP2については、I68ピクチャ,b1ピクチャ,b2ピクチャ,P71ピクチャ・・・を復号し、映像信号BのGOP3については、I83ピクチャ,B81ピクチャ,B82ピクチャ,P86ピクチャ・・・を復号する。
映像表示装置4のD/A変換部17は、復号部16により復号されたデジタルの映像信号Bを受けると、その映像信号Bをアナログ信号に変換して、そのアナログ信号をモニタ18に出力することにより、映像信号符号化装置1−2の監視カメラ1aにより撮像された映像をモニタ18に表示する。
次に、新Bピクチャ生成部14によるBピクチャの変換処理を説明する。
ここでは、説明の便宜上、変換の対象になるB66ピクチャは、図4に示すように、スライス総数が30個、スライス内のマクロブロック(MB)数が45個であるとする。
新Bピクチャ生成部14は、映像信号BのB66ピクチャを検出すると、そのB66ピクチャの全データ量を計測して保持し、また、そのB66ピクチャのピクチャヘッダを保持する。
次に、新Bピクチャ生成部14は、B66ピクチャのスライス1の先頭にあるマクロブロックMB1を検出すると、そのスライス1の先頭にあるスライスヘッダを保持する。
そして、新Bピクチャ生成部14は、マクロブロックMB1の内部の動きベクトルをゼロにして、差分情報がない新たなマクロブロックMb1を作成する。
また、新Bピクチャ生成部14は、スライス1の末尾にあるマクロブロックMB45を検出すると、マクロブロックMB45の内部の動きベクトルをゼロにして、差分情報がない新たなマクロブロックMb45を作成する。
新Bピクチャ生成部14は、上記のようにして、新たなマクロブロックMb1,マクロブロックMb45を作成すると、保持しているスライスヘッダと新たなマクロブロックMb1,マクロブロックMb45を合わせて、新たなスライス1を作成する。
この際、スライス1のマクロブロックMB2〜MB44については削除する。以降、同様にして、スライス2,スライス3,・・・,スライス30を順々に変換する。
新Bピクチャ生成部14は、上記のようにして、新たなスライス1,スライス2,スライス3,・・・,スライス30を作成すると、保持しているB66ピクチャの全データ量から、新たに作成したスライス1〜スライス30の全データ量と、保持しているピクチャヘッダの全データ量とを減算する。
新Bピクチャ生成部14は、その減算結果であるデータ量のパディングデータ0を作成する。
そして、新Bピクチャ生成部14は、保持しているピクチャヘッダと新たに作成したスライス1〜スライス30とパディングデータ0とを合わせて、差分情報がないb1ピクチャを生成する。
なお、B67ピクチャからb2ピクチャに変換する手順は、B66ピクチャからb1ピクチャに変換する手順と同様であるため、その説明を省略する。
この実施の形態1では、新Bピクチャ生成部14がBピクチャの動きベクトルをゼロにして、差分情報がない特殊なbピクチャを生成し、通常の双方向予想符号化データであるBピクチャの代わりに、差分情報がない特殊なbピクチャを復号部16に与えることになるが、マクロブロックのマクロブロックタイプを順方向予測として動きベクトルをゼロにする場合、図3に示すように、映像信号を切り替える前の最後の映像(映像符号化装置1−1の監視カメラ1aにより撮像された最後の映像)が2フレームだけ静止画としてモニタ18に現れる。
一方、マクロブロックのマクロブロックタイプを逆方向予測として動きベクトルをゼロにする場合、映像信号を切り替えた後の最初の映像(映像符号化装置1−2の監視カメラ1aにより撮像された最初の映像)が2フレームだけ静止画としてモニタ18に現れる。
これにより、ブロックノイズが発生しない良好な切替り映像を提供することができる。
以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、受信部11により受信された映像信号のBピクチャを検出すると、そのBピクチャの動きベクトルを零にして、差分情報がないBピクチャに変換する新Bピクチャ生成部14を設け、受信部11により受信された映像信号のIピクチャ及びPピクチャと新Bピクチャ生成部14により変換されたBピクチャを復号して映像を表示するように構成したので、映像信号を切り替えても乱れなく映像を表示することができる効果を奏する。
また、この実施の形態1によれば、変換前のBピクチャのスライスにおける先頭マクロブロックと末尾マクロブロックから変換後のBピクチャのスライスを構成するようにしたので、変換後のBピクチャのデータ量を削減することができる効果を奏する。
なお、この実施の形態1では、映像符号化装置1−1〜1−Nが映像信号をMPEG方式で符号化するものについて示したが、フレーム間予測を行う符号化方式であれば、MPEG方式以外の符号化方式で符号化してもよく、同様の効果を得ることができる。
実施の形態2.
上記実施の形態1では、GOPの構成がオープンGOPであるものについて説明したが、MPEG方式を用いて符号化を行う場合、GOPの構成がクローズドGOPであるものもある。
受信部11により受信される映像信号がクローズドGOPである場合、Iピクチャの次のBピクチャは順方向予測を行わないため、映像信号の切り替わりによるブロックノイズは発生しない。
複数の監視カメラ1aが配置されている映像表示システムでは、オープンGOPとクローズドGOPの映像信号が混在していることがある。
そこで、この実施の形態2では、映像表示装置4のBピクチャ検出部13がGOPヘッダを解析することにより、映像信号符号化装置から配信されている映像信号がオープンGOP又はクローズドGOPのいずれであるかを判定する。
映像表示装置4のBピクチャ検出部13は、映像信号がクローズドGOPであると判定すると、映像信号のBピクチャを検出しても、切替スイッチ15の接続先をL側(受信部11側)に固定して、受信部11により受信された映像信号のBピクチャ(B66ピクチャ,B67ピクチャ)を復号部16に出力するようにする。
これにより、復号部16は、映像信号BのGOP2を復号する場合でも、映像信号BのI68ピクチャ,B66ピクチャ,B67ピクチャ,P71ピクチャ・・・を復号するようになる。
以上で明らかなように、この実施の形態2によれば、受信部11により受信された映像信号がクローズドGOPである場合、受信部11により受信された映像信号のIピクチャ及びPピクチャと、その映像信号のBピクチャ(新Bピクチャ生成部14により変換されていないBピクチャ)とを復号するように構成したので、Bピクチャ検出部13によりBピクチャが検出されても、切替スイッチ15の接続先をL側で固定することができるようになり、その結果、映像の切り替わり時間を早めることができる効果を奏する。
この発明の実施の形態1による映像表示システムを示す構成図である。 この発明の実施の形態1による映像表示装置の処理内容を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態1による映像表示装置の処理タイミングを示すタイミングチャートである。 新Bピクチャの生成方法を示す説明図である。 従来の映像表示装置の処理タイミングを示すタイミングチャートである。
符号の説明
1−1〜1−N 映像信号符号化装置、1a 監視カメラ、1b 符号化装置、2 切替制御装置(映像信号指定手段)、3 ネットワーク、4 映像表示装置、11 受信部(映像信号受信手段)、12 制御部(映像信号受信手段、映像信号指定手段)、13 Bピクチャ検出部(Bピクチャ変換手段)、14 新Bピクチャ生成部(Bピクチャ変換手段)、15 切替スイッチ(Bピクチャ変換手段)、16 復号部(映像表示手段)、17 D/A変換部(映像表示手段)、18 モニタ。

Claims (6)

  1. 映像信号を符号化して、符号化後の映像信号を配信する複数の映像信号符号化装置と、上記複数の映像信号符号化装置から配信される映像信号のうち、復号対象の映像信号を指定する映像信号指定手段と、上記映像信号指定手段により指定された映像信号が切り替わると、新たに指定された映像信号のIピクチャから受信を開始する映像信号受信手段と、上記映像信号受信手段により受信された映像信号のBピクチャを検出すると、そのBピクチャの動きベクトルを零にして、差分情報がないBピクチャに変換するBピクチャ変換手段と、上記映像信号受信手段により受信された映像信号のIピクチャ及びPピクチャと上記Bピクチャ変換手段により変換されたBピクチャを復号して映像を表示する映像表示手段とを備えた映像表示システム。
  2. 映像信号を符号化する複数の映像信号符号化装置から配信される映像信号のうち、指定されている復号対象の映像信号が切り替わると、新たに指定された映像信号のIピクチャから受信を開始する映像信号受信手段と、上記映像信号受信手段により受信された映像信号のBピクチャを検出すると、そのBピクチャの動きベクトルを零にして、差分情報がないBピクチャに変換するBピクチャ変換手段と、上記映像信号受信手段により受信された映像信号のIピクチャ及びPピクチャと上記Bピクチャ変換手段により変換されたBピクチャを復号して映像を表示する映像表示手段とを備えた映像表示装置。
  3. 映像信号を符号化する複数の映像信号符号化装置から配信される映像信号のうち、復号対象の映像信号を指定する映像信号指定手段と、上記映像信号指定手段により指定された映像信号が切り替わると、新たに指定された映像信号のIピクチャから受信を開始する映像信号受信手段と、上記映像信号受信手段により受信された映像信号のBピクチャを検出すると、そのBピクチャの動きベクトルを零にして、差分情報がないBピクチャに変換するBピクチャ変換手段と、上記映像信号受信手段により受信された映像信号のIピクチャ及びPピクチャと上記Bピクチャ変換手段により変換されたBピクチャを復号して映像を表示する映像表示手段とを備えた映像表示装置。
  4. Bピクチャ変換手段は、映像信号の先頭に位置するIピクチャと連続しているBピクチャのみを差分情報がないBピクチャに変換することを特徴とする請求項2または請求項3記載の映像表示装置。
  5. Bピクチャ変換手段は、変換前のBピクチャのスライスにおける先頭マクロブロックと末尾マクロブロックから変換後のBピクチャのスライスを構成することを特徴とする請求項2から請求項4のうちのいずれか1項記載の映像表示装置。
  6. 映像信号受信手段により受信された映像信号がクローズドGOPである場合、映像表示手段が映像信号のIピクチャ及びPピクチャとBピクチャ変換手段により変換されていない映像信号のBピクチャを復号することを特徴とする請求項2から請求項5のうちのいずれか1項記載の映像表示装置。
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