JP2724049B2 - 圧縮動画像再生システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、従来システムにおける
ソフトウェア構成を追加変更するだけで特殊再生モード
としてコマ送りが実現できるようにした圧縮動画像再生
システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、情報処理装置の補助記録媒体とし
て、ＣＤ−ＲＯＭが多く用られるようになってきた。し
かも、動画像信号を一部又は全部に記録したＣＤ−ＲＯ
Ｍも多く提供されるようになってきた。このようなＣＤ
−ＲＯＭには、記録時間の長期化を期して動画像信号を
圧縮して記録している。従って、ＣＤ−ＲＯＭ再生シス
テムにおいて、圧縮動画像信号を伸長して復号すること
を要する。

【０００３】ところで、同じように、動画像信号を記録
しているディスク状記録媒体としてはいわゆるビデオデ
ィスクがある。ビデオディスクの再生装置においては、
スロー再生やスチル再生等のいわゆる特殊再生を実現で
きる。そのため、圧縮動画像信号を記録しているＣＤ−
ＲＯＭの再生システムにおいても、このような特殊再生
機能が求められる。同じように動画像信号を記録してい
るディスク状記録媒体とはいえ、ＣＤ−ＲＯＭが、ビデ
オディスクと異なって動画像信号を圧縮して記録してい
るので、ビデオディスク再生システムにおける特殊再生
の方法を適用することができず、特有の再生方法及び構
成が求められる。

【０００４】ＣＤ−ＲＯＭの再生システムについてのス
ロー再生やスチル再生方法及び構成は既に提案されてい
る。

【０００５】動画像信号の圧縮は、フレーム間予測又は
及びフレーム内予測を利用して行なわれている。すなわ
ち、相前後するフレーム画像又はフレーム内の隣接画像
間の差分（予測誤差）を符号化して圧縮している。従っ
て、再生側においては既に復号されて得られたフレーム
画像又はフレーム内画像に差分信号（予測誤差信号）を
合成することによって、次のフレーム画像、又は、フレ
ーム内画像の隣接する部分画像を得ている。従来のスチ
ル再生では、フレーム内予測を採用している領域でもフ
レーム間予測の再生方法を適用し、既に復されて得られ
ているフレーム画像に合成する差分画像を０画像とする
ことで同一画像の繰返し再生であるスチル再生を実現し
ている。また、所定期間のスチル再生と、１フレーム期
間内の画像送り（例えばノーマル再生機能による送り）
とを、繰返すことでスロー再生を実現している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のＣＤ−
ＲＯＭの再生システムは、スチル再生及びスロー再生を
実現できるが、いわゆるコマ送りについてはそれを実現
することができない。ビデオディスク再生システム等の
各種の画像再生システムにおいて、コマ送りが実現され
ている以上、ＣＤ−ＲＯＭの再生システムにおいてもコ
マ送り再生の実現構成が求められる。特に、ＣＤ−ＲＯ
Ｍの再生システムは、実際上、パーソナルコンピュータ
等の情報処理装置に関連したものであって編集処理に供
することが多いので、かかる要求は大きい。

【０８０７】なお、最低速のスロー再生におけるフレー
ム間表示周期が充分に長い場合には、コマ送り機能に求
められる、画像内容を精細に確認して所定画像を見付け
るというユーザの要求を多少満足させることもできる。
しかし、コマ送りと異なって停止時間の選択をユーザに
任せてはおらず、このためユーザが不満足であることが
多いと思われる。

【０００８】また、ＣＤ−ＲＯＭ再生システムにコマ送
りの実現構成を設けなくても、最低速のスロー再生とス
チル再生との指令操作をユーザが交互に繰返し行なう
と、コマ送りを実現することができる。しかし、これで
はユーザに対する負担が大きくなってしまう。また、本
発明の出願後に公開された特開平４−４７８８７号「デ
ィジタル信号の再生装置」には、スチル再生時に圧縮画
像記録媒体再生手段であるＤＡＴを再生ポーズ状態と
し、再生キーがオンされるつど再生ポーズ状態を解除
し、スチル再生を繰り返すことでコマ送り再生を行うよ
うにした装置が開示されている。この装置は、手動操作
に応答して静止画像を順次表示することでコマ送り再生
を行うものであるが、各コマの再生の基本となるスチル
再生が、ＤＡＴを再生ポーズ状態として同一記録箇所を
再生する方法によっており、再生ポーズ状態とされた記
録媒体（この場合、磁気テープ）は、一定のテンション
を加えて緊張状態を維持する必要があり、磁気テープや
テープ走行系に与える疲弊が無視できないといった課題
を抱えるものであった。また、動画圧縮の方式も、３０
フレーム中の第２フレームから第２９フレームまでのデ
ータについて、第１フレームの画像データを基準画像デ
ータとする差分圧縮画像データとする方式であり、隣接
フレーム間で生ずる差分データを圧縮するフレーム間予
測符号化方式によるスチル再生のように、任意のフレー
ムにおいて直前の再生フレームに加算する予測誤差信号
を０信号としてフレーム間復号処理を行うわけにいか
ず、スチル再生が容易でない等の課題を抱えるものであ
った。

【０００９】本発明は、以上の点を考慮してなされたも
のであり、圧縮動画像信号に対するコマ送り再生を行な
うことができる圧縮動画像再生システムを提供しようと
するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、本発明においては、少なくともフレーム間予測符号
化方式を適応的又は固定的に用い、動画像を圧縮記録し
た圧縮動画像信号記録媒体から圧縮動画像信号を読み取
る読み取り手段と、該読み取り手段が読み取った前記圧
縮動画像信号を予測復号化する予測復号化部と、該予測
復号化部に与える予測誤差信号を０信号とし、フレーム
間予測復号化によりスチル再生を行わせるとともに、コ
マ送り指令に応答し、前記スチル再生モードを次の１フ
レーム期間だけノーマル再生モード又はスロー再生モー
ドに切り替え、その後にスチル再生モードに戻してコマ
送り再生を行う再生モード制御手段とを具備することを
特徴とするものである。

【００１１】すなわち、本発明は、読み取り手段と予測
復号化部と再生モード制御手段等から構成される。

【００１２】

【作用】本発明において、コマ送り指令を受けた再生モ
ード制御手段が、そのときのスチル再生モードを、次の
１フレーム期間だけノーマル再生モード又はスロー再生
モードに切り替え、その後にスチル再生モードに戻すこ
とにより、コマ送り再生を実現する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明をＣＤ−ＲＯＭの再生システム
に適用した一実施例を図面を参照しながら詳述する。図
１は、本発明の圧縮動画像再生システムの一実施例のコ
マ送り指令時の処理フローチャート、図２は、本発明の
圧縮動画像再生システムの一実施例の全体構成を示すブ
ロック図、図３は、図２に示した予測復号化部の詳細構
成を示すブロック図である。

【００１４】なお、このシステムが再生するＣＤ−ＲＯ
Ｍには、動画像信号が以下のように圧縮されて記録され
ているものとする。

【００１５】すなわち、１フレーム画像を縦横に分割し
たブロック毎に処理する。符号化は、予測符号化、直交
変換、量子化及び可変長符号化の組み合わせによるもの
とする。予測符号化方式（ＤＰＣＭ方式）は、ブロック
の動きベクトル量に応じて、フレーム間予測符号化及び
フレーム内予測符号化を切り替える適応形のものとす
る。直交変換方式としては、離散コサイン変換が採用さ
れているとする。量子化は、予測誤差信号の大きさに応
じて量子化ステップ幅（及び又は量子化ビット数）を変
化させる適応形のものが採用されているとする。

【００１６】図２において、この再生システムは、記録
されている圧縮動画像信号をＣＤ−ＲＯＭからピックア
ップする信号ピックアップ部（ＣＤ−ＲＯＭドライバ）
５と、ピックアップされた圧縮動画像信号を元の画像信
号に戻す画像復号部１０と、システム全体の制御を行な
う制御部２０と、対話装置（パーソナルコンピュータ）
３０とから構成されている。

【００１７】制御部２０の制御下で信号ピックアップ部
５がＣＤ−ＲＯＭからピックアップした圧縮動画像信号
は、画像復号化部１０に与えられる。画像復号化部１０
においては、書込み制御部ｌｌが制御部２０による制御
下で信号ピックアップ部５の動作と同期させて、入力さ
れた圧縮動画像信号をバッファメモリ１２に格納させ
る。格納された圧縮動画像信号は、読出し制御部１３が
制御部２０による制御を受けつつ、図示しない表示部の
動作に同期してバッファメモリ１２から読出す。読み出
された圧縮動画像信号は、２入力１出力構成のスイッチ
１４及びデータ置換部１５に与えられる。

【００１８】データ置換部１５は、制御部２０から有意
な第１の置換指令信号が与えられたときに有効に機能す
るものである。なお、この実施例の場合、スロー再生、
スチル再生及びコマ送りがユーザによって指示されたと
きに、所定の表示固定期間の間有意な置換指令信号がデ
ータ置換部１５に与えられる。データ置換部１５は、バ
ッファメモリ１２から読み出された圧縮動画像信号にお
ける制御信号を認識し、その制御信号の予測符号化方式
部分が、圧縮動画像信号がフレーム内予測方式であるこ
とを示している場合に、強制的にフレーム間予測方式で
あることを指示するものに置き換えてスイッチ１４に与
えるものである。すなわち、ノーマル再生モードにおい
ては、バッファメモリ１２から読み出された圧縮動画像
信号がそのままスイッチ１４を通過するが、スロー再
生、スチル再生及びコマ送りモードにおいては、後述す
る表示固定期間の間では常に、予測符号化方式を指示す
る制御信号部分がフレーム間予測方式を指示するものに
されてスイッチ１４を通過する。

【００１９】スイッチ１４を通過した圧縮動画像信号
は、可変長復号化部１６に送り込まれる。可変長復号化
部１６は、画像信号本体と制御信号とを分離するもので
ある。可変長復号化部１６は、分離した制御信号を可変
長復号し、復号した制御信号の内、量子化ステップ幅や
量子化ビット数を逆量子化部１７に与え、予測符号化方
式や動きベクトル量等を予測復号化部１９に与える。ま
た、可変長復号化部１６には、制御部２０から第２の置
換指令信号が与えられる。この第２の置換指令信号も、
スロー再生、スチル再生及びコマ送りモードにおいて、
後述する表示固定期間に対応して有意となるものであ
る。第２の置換指令信号が非有意のときには、可変長復
号化部１６は、分離して得られた画像信号本体を可変長
復号した後逆量子化部１７に与える。他方、第２の置換
指令信号が有意のときには、可変長復号化部１６は、内
蔵するレジスタ１６ａに格納している予測誤差信号を０
とする可変長復号画像信号（可変長復号されたと同じフ
ォーマットを有する信号）を逆量子化部１７に与える。

【００２０】逆量子化部１７は、制御信号として与えら
れた量子化ステップ幅や量子化ビット数に基づいて、可
変長復号画像信号を逆量子化し、その逆量子化画像信号
（離散コサイン変換信号）を逆離散コサイン変換部１８
に与える。逆離散コサイン変換部１８は、逆量子化画像
信号１８を逆離散コサイン変換して予測誤差信号を得
て、予測復号化部１９に与える。

【００２１】予測復号化部１９は、図３に示した構成を
有し、制御信号として与えられた予測符号化方式や動き
ベクトル量に基づいて、予測誤差信号に対して予測復号
化処理を行ない、得られた再生画像信号を図示しない表
示部に与える。

【００２２】予測復号化部１９を、図３を用いて詳述す
る。今、予測符号化方式を指示する制御信号部分がフレ
ーム間予測方式を指示しているとする。このときには、
２入力１出力構成のスイッチ４０はフレームメモリ４１
と接続され、フレームメモリ４１が動きベクトル量に応
じて動き補償した１フレーム前の再生画像信号が加算器
４２に与えられる。この加算器４２には予測誤差信号が
与えられており、１フレーム前の再生画像信号にこの予
測誤差信号を加算することで、現時点の処理対象フレー
ムの再生画像信号を得てこれを表示部に出力すると共
に、次フレームの処理のために又は同一フレームの未処
理の他ブロックの処理のためにフレームメモリ４１又は
遅延回路４３に与えて格納させる。なお、予測誤差信号
が０の場合には、フレームメモリ４１からの画像、すな
わち直前に表示部に出力したと同一の画像がそのまま表
示部に出力されることになる。

【００２３】他方、予測符号化方式を指示する制御信号
部分がフレーム内予測方式を指示しているときには、２
入力１出力構成のスイッチ４０は遅延回路４３と接続さ
れ、遅延回路４３が出力した同一フレームの処理済みの
他ブロックの再生画像信号が加算器４２に与えられる。
この加算器４２は同一フレームの処理済みの他ブロック
の再生画像信号に予測誤差信号を加算することで同一フ
レーム内の現在の処理対象ブロックの再生画像信号を得
て、これを表示部に出力すると共に、次フレームの処理
のために又は同一フレームの未処理の他ブロックの処理
のためにフレームメモリ４１又は遅延回路４３に与えて
格納させる。

【００２４】制御部２０は、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２及
びＲＡＭ２３より構成されており、外部の対話装置３０
との間で信号の授受を行ないながら、信号ピックアップ
部５や画像復号部１０を制御するものである。対話装置
３０は、例えば、ユーザによる再生モードを指示する操
作内容等の信号を取込んで制御部２０に与えるものであ
る。

【００２５】次に、以上の構成を有する再生システムの
特殊再生動作を説明する。この実施例の再生システム
は、コマ送りが実現できる点に特徴を有するものである
が、後述するように、コマ送りには、スチル再生機能及
びスロー再生機能を利用しているので、スチル再生モー
ド、スロー再生モード、コマ送りモードの順に動作を説
明する。

【００２６】ノーマル再生中においては、データ置換部
１５が有効に機能することなく、また可変長復号部１６
が内蔵レジスタ１６ａに格納されている、予測誤差信号
を０とする可変長復号画像信号を出力することがない。
従って、バッファメモリ１２から出力された圧縮動画像
信号が、その中の制御信号に基づいて復号されて表示さ
れる。

【００２７】このようなノーマル再生状態において、ユ
ーザが対話装置３０にスチル再生を指示操作し、スチル
再生指令が制御部２０に与えられると、制御部２０は、
スチル再生が解除されるまで、第１及び第２の置換指令
信号を適宜有意とする。このとき、データ置換部１５
は、バッファメモリ１２から出力された圧縮動画像信号
における予測符号化方式を指示する制御信号部分を、そ
の指示内容に拘らず強制的にフレーム間予測方式を指示
するものとし、これにより、予測復号化部１９において
は、スイッチ４０がフレームメモリ４１に接続されてフ
レームメモリ４１からの再生画像信号が加算器４２に与
えられる。また、このとき、可変長復号化部１６は、内
蔵レジスタ１６ａに格納されている予測誤差信号を０と
する可変長復号画像信号を出力し、これにより、予測復
号化部１９の加算器４２には０の予測誤差信号が与えら
れる。従って、スチル再生指令が生じたタイミングでフ
レームメモリ４１に格納されていた再生画像信号がスチ
ル再生モードが解除されるまで繰返し表示部に出力され
てスチル再生（固定表示）が実現される。

【００２８】なお、このスチル再生の際には、バッファ
メモリ１２からどのフレームの圧縮動画像信号を出力し
ても良いが、例えば、固定表示されている次のフレーム
の圧縮動画像信号を繰返し出力することがスチル再生が
解除されたときのことを考慮すると好ましい。

【００２９】他方、ノーマル再生状態において、ユーザ
が対話装置３０にスロー再生を指示操作し、スロー再生
指令が制御部２０に与えられると、制御部２０は、スロ
ー再生が解除されるまで、第１及び第２の置換指令信号
の状態を指令再生速度に応じた周期でスチル再生させる
状態とノーマル再生させる状態との間で切り替える。例
えば、再生速度が１／１０倍速の場合には、９フレーム
だけスチル再生させる状態（有意な状態）とした後、１
フレームだけノーマル再生させる状態（非有意状態）と
し、以下、このような状態切り替えを繰返す。従って、
この例の場合であれば、予測復号化部１９のフレームメ
モリ４１の書替えは各フレーム毎に行なわれるが、前の
フレームと異なる再生画像信号への書替えは１０フレー
ム周期で実行され、すなわち、同一の再生画像信号を１
０フレーム期間（ここでは期間を言っており、画像内容
は同一フレームのものである）だけ表示部に継続して出
力した後、次の１０フレーム期間には次の画像信号が表
示部に与えられる。

【００３０】このようにして１フレーム期間の数倍を周
期として表示画像を切り替えることで所定倍速のスロー
再生を実現している。

【００３１】図１は、コマ送りが指示された際のＣＰＵ
２１による処理フローチャートである。ユーザが対話装
置３０に対してコマ送り操作を行なうと、対話装置３０
は制御部２０に対してコマ送り指令を与える。このと
き、制御部２０のＣＰＵ２１は、例えばＲＯＭ２２に格
納されている図１に示す処理を開始する。

【００３２】そしてまず、現再生モードがスチル再生モ
ードか他の再生モードであるかを判別する（ステップＳ
Ｐ１）。スチル再生モード以外の再生モードであれば、
上述したようにしてスチル再生モードに移行させてメイ
ンルーチンに戻る（ステップＳＰ２）。例えば、ノーマ
ル再生モードにおいて、ユーザによってコマ送りが指示
された場合には、上述の処理によってスチル再生モード
に移行する。

【００３３】他方、コマ送りが指示されたときの再生モ
ードがスチル再生モードであると、画像移行指令を発し
て１フレーム期間（１／３０秒）内で１画像分だけ再生
画像信号を進め（例えばこの画像移行はノーマル再生モ
ードによる）、その後、直ちにスチル再生モードに戻し
た後、メインルーチンに戻る（ステップＳＰ３、ＳＰ
４）。すなわち、ある画像の固定表示状態から、１フレ
ーム期間内で次の画像の再生画像信号をフレームメモリ
４１に書き込んで表示画像を次の画像に変更し、その変
更画像を固定表示させることでコマ送りを実現してい
る。なお、スチル再生、１フレーム期間内での画像移行
（例えばノーマル再生）、スチル再生のこの順序の変更
は、従来のスロー再生モードにおけるこの順序での状態
の変更と同様に行なう。

【００３４】このような図１に示す処理を、コマ送りが
指示される毎に行なうことで、１画像ずつ次の画像に表
示内容を進めることができる。

【００３５】従って、上述の実施例によれば、特殊再生
モードとしてコマ送りも実現することができ、ユーザの
要求に応じて使用できる再生モードが多様となり、ユー
ザの使い勝手が向上する。すなわち、最低速のスロー再
生モードをコマ送りの機能を実現するものとして用いる
ことや、スロー再生操作とスチル再生操作とを交互に行
なってコマ送りを実現することが不要となる。

【００３６】このようにコマ送りを実現できるようにし
たが、従来システムにおけるソフトウェア構成を追加変
更するだけで良く、システムのハードウェアを特に複雑
化することはない。

【００３７】なお、上述の実施例においては、圧縮動画
像信号が記録されている記録媒体がＣＤ−ＲＯＭのもの
を示したが書込み可能な光ディスクであっても良く、ま
た、ディスク状記録媒体以外のものであっても良い。

【００３８】また、圧縮動画像の符号化方法は上記実施
例のものに限定されない。但し、少なくとも一部（適応
的に）又は全部にフレーム間予測方式を採用しており、
予測誤差信号を０とすることで表示内容を固定化できる
符号化方法であることを要する。

【００３９】なお、スチル再生モード以外の再生モード
でコマ送りが指令されたときにスチル再生モードに移行
するものを示したが、スチル再生モード以外の再生モー
ドでコマ送りが指令されたときにはその指令を無視する
ようにしても良い。

【００４０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、予測復
号化部に与える予測誤差信号を０信号とし、フレーム間
予測復号化によりスチル再生を行わせるとともに、コマ
送り指令に応答し、スチル再生モードを次の１フレーム
期間だけノーマル再生モード又はスロー再生モードに切
り替え、その後にスチル再生モードに戻してコマ送り再
生を行うようにしたから、最低速のスロー再生モードを
コマ送りの機能を実現するものとして用いたり、或いは
スロー再生操作とスチル再生操作とを交互に行なってコ
マ送りを実現するといった必要はなく、従来システムに
おけるソフトウェア構成を追加変更するだけで特殊再生
モードとしてコマ送りが実現できるので、システムのハ
ードウェア構成を徒に複雑化するといったこともなく、
またユーザの要求に応じて使用できる再生モードが多様
となり、ユーザの使い勝手が向上する等の優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧縮動画像再生システムの一実施例の
コマ送り指令時の処理フローチャートである。

【図２】本発明の圧縮動画像再生システムの一実施例の
全体構成を示すブロック図である。

【図３】図２に示した予測復号化部の詳細構成を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】５ 信号ピックアップ部 １０ 画像復号部 １２ バッファメモリ １４、４０ スイッチ １５ データ置換部 １６ 可変長復号化部 １６ａ 予測誤差信号を０とする可変長復号画像信号を
格納しているレジスタ １７ 逆量子化部 １８ 逆離散コサイン変換部 １９ 予測復号化部 ２０ 制御部 ２１ ＣＰＵ ２２ ＲＯＭ ３０ 対話装置 ４１ フレームメモリ ４２ 加算器

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくともフレーム間予測符号化方式を
   適応的又は固定的に用い、動画像を圧縮記録した圧縮動
   画像信号記録媒体から圧縮動画像信号を読み取る読み取
   り手段と、該読み取り手段が読み取った前記圧縮動画像
   信号を予測復号化する予測復号化部と、該予測復号化部
   に与える予測誤差信号を０信号とし、フレーム間予測復
   号化によりスチル再生を行わせるとともに、コマ送り指
   令に応答し、前記スチル再生モードを次の１フレーム期
   間だけノーマル再生モード又はスロー再生モードに切り
   替え、その後にスチル再生モードに戻してコマ送り再生
   を行う再生モード制御手段とを具備することを特徴とす
   る圧縮動画像再生システム。