JP2785640B2 - Mpeg方式により高能率符号化された動画像情報からの画像再生方法 - Google Patents

Mpeg方式により高能率符号化された動画像情報からの画像再生方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はMPEG方式により高能
率符号化された動画像情報からの画像再生方法、特にM
PEG方式により高能率符号化された動画像情報による
Iフレーム、Pフレーム、Bフレームが混在するビット
ストリームの途中から画像の再生が行なわれる場合でも
良好な状態の再生画像を得ることができるようにした画
像の再生方法に関する。
【0002】
【従来の技術】動画の画像信号を高能率圧縮して伝送,
記録再生するための研究が盛んに行なわれるようにな
り、例えば小型なディスクに高能率圧縮された動画の画
像データを記録することも試みられるようになったが、
動画の画像信号を高能率符号化して画像データを圧縮す
る際の国際標準規格を作ることを目指して、MPEG
(Moving Picture Coding Grou
p)では、高能率圧縮画像データに関する各種のデータ
フォーマットを順次に提案しており、MPEGから提案
されたデータフォーマットに従って高能率圧縮された画
像データ(MPEG方式により高能率圧縮された圧縮画
像信号)を伝送,記録再生するための実用化装置につい
ての研究開発も行なわれている。
【0003】さて、CD−ROMなどのデジタルデータ
を記録する記録媒体を対象とした動画像情報の符号化方
式(MPEG方式)では、予測符号化の手法を採用して
いるが、予測方法としてフレーム内予測法を適用して画
像データの圧縮が行なわれている画像{Iピクチャ(I
ntra Pictures)}フレーム(以下、Iフ
レームと称することもある)及び、過去のフレームの画
像データに基づいてフレーム間予測を行なうようにした
フレーム間予測法を適用して画像データの圧縮が行なわ
れている画像{Pピクチャ(Predicted Pi
ctures)}フレーム(以下、Pフレームと称する
こともある)、ならびに過去のフレームの画像データと
未来のフレームの画像データとの双方の画像データに基
づいてフレーム間予測を行なうようにしたフレーム間予
測法を適用して画像データの圧縮が行なわれている画像
{Bピクチャ(Bi-directional Pred
iction Pictures)}フレーム(以下、B
フレームと称することもある)との3種類の画像モード
によるそれぞれのフレームが時間軸上に所定の配列態様
で配列された状態のデジタルデータに、所定のヘッダを
付加して画像符号化データとしている。
【0004】そして、MPEG方式においては、前記し
たIフレームにおける画像データの圧縮率とPフレーム
における画像データの圧縮率とBフレームにおける画像
データの圧縮率との関係が、(Iフレームにおける画像
データの圧縮率)<(Pフレームにおける画像データの
圧縮率)<(Bフレームにおける画像データの圧縮率)
のような大きさの関係になっている。前記したMPEG
方式によって高能率符号化された動画像情報からの画像
の再生は、通常の再生モードの他に、スロー再生モー
ド、静止画再生モード、駒送り再生モード、飛越し再生
モード(スキャン再生モード)等の各種の再生モードに
よって行なわれるが、再生に当ってはエントリ・ポイン
トのシーケンスヘッダから行なわれること、過去の画像
情報と未来のフレームの画像情報とを用いて予測が行な
われているBフレームの画像情報の再生のためには、そ
のBフレームの画像情報の予測に使用された未来のPフ
レームの画像情報がBフレームの前に記録されている必
要がある。
【0005】図2はMPEG方式によって高能率圧縮さ
れた動画像情報を、CD(コンパクトディスク)規格に
従った光ディスクに記録させる場合の高能率圧縮された
動画像情報に関するデータの配置を説明するための図で
あって、図2の(b)にはCD(コンパクトディスク)規
格に従った光ディスクに、高能率圧縮された動画像情報
に関するデータが記録されている順次のセクタ部分にお
ける記録データの配置状態を示している。まず図2の
(a)には、前記した図2の(b)に示されている各セ
クタにおけるMPEGシステムヘッダの部分に続いて、
順次に記録されるべきデータの内容を、1つのGOP
(Group of Pictures)について例示してある。前記の
GOPは、それの先頭にシーケンスヘッダが置かれ、前
記のシーケンスヘッダに続いてGOPヘッダが置かれ、
前記のGOPヘッダに続いて、順次の画像フレームが配
置された構成にされている。
【0006】図2の(c)〜(f)は、図2の(b)に示
されているMPEGシステムヘッダの具体的な内容を示
しているもので、図中におけるPTSとDTSとは、タ
イムスタンプであって、前記の2種類のタイムスタンプ
PTS,DTSの内で一方のタイムスタンプPTS(pr
esentation time stamp)は、画像を実際に表示する時
刻を表わす情報であり、また他方のタイムスタンプDT
S(decoding timestamp)は、MPEGビデオレコー
ダに対してデータを送り出す時刻を表わす時刻情報であ
る。ところで、MPEGシステムヘッダの具体的な内容
として、図2の(c)〜(f)に示されているような多
くの種類があるのは、MPEGシステムヘッダ内に含ま
せてあるタイムスタンプの有無、及び存在しているタイ
ムスタンプの種類等の区別によって、そのMPEGシス
テムヘッダが存在しているセクタ内に記録されている画
像情報の内容や、記録の態様などを示すことができるよ
うにするためである。
【0007】MPEGシステムヘッダの具体的な内容
が、図2の(c),(d)のようにMPEGシステムヘッダ
中に、2種類のタイムスタンプPTS,DTSの双方の
ものが存在しているものであった場合は、そのMPEG
システムヘッダが置かれたセクタ内で、符号化されたI
フレームまたはPフレームの始まっていることを意味し
ており、特に、図2の(c)に示されているような内容
のMPEGシステムヘッダは、図2の(a)に例示され
ているようなGOPの複数個のものが連なっている各ビ
デオシーケンスにおける最初のセクタに置かれているも
のであることを表わしている。また、図2の(e)のよ
うにMPEGシステムヘッダ中に、タイムスタンプPT
Sだけが存在している場合は、そのMPEGシステムヘ
ッダが置かれたセクタ内で、符号化されたBフレームが
始まっていることを意味しており、さらに図2の(f)
のようにMPEGシステムヘッダ中に、タイムスタンプ
PTS,DTSのどちらのものも存在していない場合
は、そのMPEGシステムヘッダが置かれたセクタ内に
は、Iフレーム、Pフレーム、Bフレームの何れの画像
フレームの始まりの境界も含んでいないことを意味して
いる。
【0008】また、前記のシーケンスヘッダは、シーケ
ンスヘッダコードの他に、画像の水平サイズや垂直サイ
ズ、アスぺクト比の情報、その他の各種情報によって構
成されており、GOPヘッダは、GOP(Group of P
ictures)の先頭部分に先行して配置されるグループス
タートコード、タイムコード、クローズドGOPか否か
を示す情報、ブロークン・リンク、その他の各種情報等
によって構成されている。そして、前記のGOPヘッダ
中に含まれている前記のブロークン・リンクは、それが
1とされていた場合には、そのGOPヘッダが付されて
いるGOPを構成しているIフレームとPフレームとの
間に存在しているBフレームについて、MPEGビデオ
デコーダに復号動作を行なわせないようにするための役
目を持っている。
【0009】前記のGOPはIフレームの画像データ、
Pフレームの画像データ、Bフレームの画像データ群に
よって構成されるものであるが、前記したGOPヘッダ
の直後には必らずIフレームの画像データが位置するよ
うにされている。また、クローズドGOPは、GOPヘ
ッダ→Iフレームの画像情報→Pフレームの画像情報→
…のような画像情報の配列を有しているGOPであり、
GOPヘッダ→Iフレームの画像情報→Bフレームの画
像情報→…のような画像情報の配列を有しているGOP
については、本明細書中ではクローズドGOPではない
GOPという表現で表わすことにしている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところでMPEG方式
により高能率符号化された動画像情報からの画像再生に
際して、フレーム内予測法を適用して画像データの圧縮
が行なわれている画像フレームと、フレーム間予測を適
用して画像データの圧縮が行なわれている画像フレーム
とが混在しているMPEG方式により高能率符号化され
た動画像情報からなるビットストリームの途中から画像
の再生が行なわれる場合に、GOPがクローズドGOP
でなかったときは再生された画像に乱れが生じることが
起こる。例えば、再生の対象にされているMPEG方式
により高能率符号化された動画像情報によるビットスト
リームが、図3に例示されているようなものであって、
GOPがクローズドGOPではなかったときに、途中再
生がGOP2から開始されるとした場合におけるMPE
Gビデオデコーダにおける順次の画像フレームに対する
復号動作の順序を、図3中に示されている復号順序を示
す番号を参照して説明すると、図3中の復号順序8→9
→10→11→12→13→…のように行なわれて行く
ことになるから、前記の復号順序に従って復号動作が行
なわれる画像フレームはBフレーム(8)→Bフレーム
(9)→Iフレーム(10)→Bフレーム(11)→Bフ
レーム(12)→Pフレーム(13)のようになる。
【0011】前記のように、途中再生がクローズドGO
PではないGOPから開始された場合に、MPEGビデ
オデコーダにおいて最初に復号動作の対象にされる画像
フレームは、過去のフレームの画像データと未来のフレ
ームの画像データとの双方の画像データに基づいて、フ
レーム間予測を行なうようにしたフレーム間予測法を適
用して画像データの圧縮が行なわれている画像フレーム
であるBフレーム、例えば図3に示す例では、GOP2
中の復号順番が8として示されているBフレームとなる
が、このGOP2中の復号順番が8として示されている
Bフレームの画像情報の復号のためには、GOP1中に
存在している復号順番が7として示されているPフレー
ムの画像情報も必要とされているのに、途中再生がクロ
ーズドGOPではないGOP2から開始された場合に
は、GOP1中に存在している復号順番が7として示さ
れているPフレームの画像情報が存在しないために、こ
のような状況の下で復号されたGOP2中の復号順番が
8として示されているBフレームと対応して得られる再
生画像は、当然のことながら乱れたものになる。この点
はGOP2中の復号順番が9として示されているBフレ
ームと対応して得られる再生画像についても同様であ
る。それで、MPEG方式により高能率符号化された動
画像情報からの画像再生に際して、フレーム内予測法を
適用して画像データの圧縮が行なわれている画像フレー
ムと、フレーム間予測を適用して画像データの圧縮が行
なわれている画像フレームとが混在しているMPEG方
式により高能率符号化された動画像情報によるIフレー
ム、Pフレーム、Bフレームが混在するビットストリー
ムの途中から画像の再生が行なわれる場合でも、乱れが
なく良好な状態の再生画像を得ることができる再生方法
の出現が要望された。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明はフレーム内予測
法を適用して画像データの圧縮が行なわれている画像フ
レームと、フレーム間予測を適用して画像データの圧縮
が行なわれている画像フレームとが混在しているMPE
G方式により高能率符号化された動画像情報からなるビ
ットストリームの途中から画像の再生が行なわれる場合
に、途中再生が開始された時点以降に最初に現われたG
OPがクローズドGOPでない場合に、前記の途中再生
が開始された時点以降に最初に現われたGOPに付随す
るGOPヘッダ中のブロークン・リンクを1としてから
MPEGビデオデコーダにビットストリームを供給する
ようにしたことを特徴とするMPEG方式により高能率
符号化された動画像情報からの画像再生方法を提供す
る。
【0013】
【作用】フレーム内予測法を適用して画像データの圧縮
が行なわれている画像フレームと、フレーム間予測を適
用して画像データの圧縮が行なわれている画像フレーム
とが混在しているMPEG方式により高能率符号化され
た動画像情報からなるビットストリームの途中から画像
の再生が行なわれる場合に、途中再生が開始された時点
以降に最初に現われたGOPがクローズドGOPか否か
を判別する。途中再生が開始された時点以降に最初に現
われたGOPがクローズドGOPでなかった場合には、
そのGOPに付随するGOPヘッダ中のブロークン・リ
ンクを1としてからMPEGビデオデコーダにビットス
トリームを供給されるようにする。それにより、再生装
置で途中再生が行なわれた場合にも乱れのない状体の再
生画像が得られることになる。
【0014】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明のMPEG
方式により高能率符号化された動画像情報からの画像再
生方法の具体的な内容を詳細に説明する。図1は本発明
のMPEG方式により高能率符号化された動画像情報か
らの画像再生方法が適用される再生装置の概略構成を示
すブロック図であり、また、図2及び図3は本発明のM
PEG方式により高能率符号化された動画像情報からの
画像再生方法を説明するためのデータ配置図である。図
1に示す再生装置において1は再生信号源、2はインタ
ーフェース、3はバッファーマネージャ、4は中央演算
処理装置、5はバッファメモリ、6はMPEGビデオデ
コーダ、7はMPEGオーディオデコーダである。
【0015】図1に示されている再生装置において、再
生信号源1は少なくともフレーム内予測法を適用して画
像データの圧縮が行なわれている画像フレーム(Iフレ
ーム)と、フレーム間予測を適用して画像データの圧縮
が行なわれている画像フレーム(Pフレーム、Bフレー
ム)とが混在しているMPEG方式による高能率符号化
された動画像情報、及び音響情報のデータとを含む時系
列的なデータ列(ビットストリーム)に、前記の各情報が
ビデオ情報かオーディオ情報かの種別の情報と、各情報
毎の時刻情報(タイムスタンプ)とを少なくとも含んで構
成させてある所定のヘッダが付加された状態の再生の対
象にされているデータ列が記録されている情報記録媒
体、例えば、光ディスクや、光磁気ディスク、その他の
記録媒体から読出されたデータ列を送出できるような構
成のものが用いられている。以下の説明では、前記の再
生信号源1が、高能率圧縮された音響情報と、MPEG
方式によって高能率圧縮された動画像情報とが記録され
ているCD(コンパクトディスク)規格に従った光ディ
スクからの再生データを出力できるように構成されたも
のであるとされている。
【0016】前記したIフレーム、Pフレーム、Bフレ
ームとが混在しているMPEG方式による高能率符号化
された動画像情報、及び音響情報のデータとを含む時系
列的なビットストリーム)に、前記の各情報の種別の情
報と各情報毎の時刻情報とを少なくとも含んで構成して
ある後述されているような所定のヘッダを付加した状態
の再生の対象にされているデータ列において、ヘッダの
部分は音響情報、画像情報、その他の情報、というよう
な各情報の種別を示す情報と、各情報毎の時刻情報と、
セクタ番号等の各種の情報を含んで構成されており、ま
た、前記の音響情報のデータ、画像情報のデータ、その
他のデータ等の各種のデータはビットストリームを構成
している。前記した再生信号源1では、中央演算処理装
置4から伝送線8とインターフェース2とを介して与え
られる制御信号による制御の下に、例えば光ディスクか
ら再生されたデータ列、すなわち、少なくとも音響情報
のデータと画像情報のデータとを含むビットストリーム
に、前記の各情報の種別の情報と各情報毎の時刻情報と
を少なくとも含んで構成させてあるヘッダを付加した状
態の再生の対象にされているデータ列(再生データ列)
を伝送線9に送出する。
【0017】そして、前記のように伝送線9に送出され
た再生データ列は、インターフェース2とバッファマネ
ージャ3とを介してバッファメモリ5に記憶される。前
記のバッファマネージャ3は、中央演算処理装置4から
バス10を介して与えられる制御信号による制御の下
に、再生信号源1から伝送線9及びインターフェース2
を介して伝送されて来た再生データを、順次にバッファ
メモリ5に書込んだり、あるいはバッファメモリ5に記
憶されている再生データ列中の音響情報のデータを読出
して、それをバス11を介してMPEGオーディオデコ
ーダ7に供給したり、バッファメモリ5に記憶されてい
る再生データ列中の画像情報のデータを読出して、それ
をバス12を介してMPEGビデオデコーダ7に供給し
たりする動作を略々リアルタイムに行なえるような機能
を有している。
【0018】再生装置が通常の再生モードで動作してい
る場合において、前記した中央演算処理装置4は、メモ
リ13に格納されているプログラムに従って動作して、
バッファマネージャ3を介してバッファメモリ5に格納
されている再生データ列におけるヘッダの部分に含まれ
ている情報の種別の情報や各情報毎の時刻情報、すなわ
ちデータが音響情報のデータか画像情報のデータかの区
別や、前記の音響情報や画像情報の再生時刻などの情報
を見に行き、各データが対応する各MPEGデコーダ
(6,7)からの要求に応じて、前記したバッファメモ
リ5に格納されている再生データにおける情報の種別毎
のデータが、バッファマネージャ3を介して転送され
る。
【0019】前記した各MPEGデコーダ(6,7)か
らの要求が、再生状態が連続するようなタイミングで出
され、それに応じて前記のデータの転送が行なわれるこ
とにより、再生信号の時間軸上での連続性は各MPEG
デコーダ(6,7)によって保証されることになる。な
お、再生開始時には非再生時からの再生と不連続な状態
になるので、このときに所定の時刻に再生が開始できる
ような手段をMPEGデコーダ(6,7)に備えてい
る。前記した所定の時刻に再生が開始できるような手段
としては、中央演算処理装置4からバス10を介して各
MPEGデコーダ(6,7)に指令が与えられるように
構成されたり、タイムスタンプを含んでいるデータを、
バス11、またはバス12によってMPEGデコーダ
(6,7)に供給し、各MPEGデコーダ(6,7)で
前記のタイムスタンプを含んでいるデータに基づいて所
定の時刻に再生が開始できるようしたりする等、種々の
手段が適用できる。
【0020】前述のように、バッファマネージャ3の制
御の下にバッファメモリ5からバッファマネージャ3と
バス11とを介して音響情報のデータがMPEGオーデ
ィオデコーダ7に転送されると、MPEGオーディオデ
コーダ7ではそれに供給された音響情報信号を圧縮して
得た音響情報のデータを伸張して得た再生音響情報信号
を出力し、またバッファマネージャ3の制御の下にバッ
ファメモリ5からバッファマネージャ3とバス12とを
介して、画像情報のデータがMPEGビデオデコーダ7
に転送されると、MPEGビデオデコーダ7ではそれに
供給された画像情報信号を圧縮して得た画像情報のデー
タを復号して得た再生画像情報信号を出力する。それで
前記したMPEGオーディオデコーダ7からは、再生音
響情報信号が時間軸上で連続している状態で出力され、
また、前記したMPEGビデオデコーダ7からは、画像
情報信号が時間軸上で連続している状態で出力される。
【0021】再生装置が再生モードに設定されて再生動
作を開始したときに、前記した中央演算処理装置4は、
メモリ13に格納されているプログラムに従って動作し
て、バッファマネージャ3を介してバッファメモリ5に
格納されている再生データ列におけるヘッダの部分に含
まれている情報の種別の情報や各情報毎の時刻情報等を
見に行くが、再生動作が途中再生である場合には、途中
再生が開始された時点以降に最初に現われたGOPがク
ローズドGOPか否かを、そのGOPの先頭部分に先行
して配置されているGOPヘッダの情報内容によって判
断し、途中再生が開始された時点以降に最初に現われた
GOPがクローズドGOPでないGOPの場合には、中
央演算処理装置4はバッファマネージャ3を介して、そ
のGOPの先頭部分に先行して配置されているGOPヘ
ッダにおけるブロークン・リンクを1に書換えるととも
に、各データが対応する各MPEGデコーダ(6,7)
からの要求に応じて、前記したバッファメモリ5に格納
されている再生データにおける情報の種別毎のデータ
が、バッファマネージャ3を介して転送されるようにす
る。
【0022】前記したMPEGビデオデコーダ7におけ
る復号動作において、GOPヘッダ中にブロークン・リ
ンクが1になっているGOPについては、最初に現われ
たIフレームとPフレームとの間に存在しているBフレ
ームに関する復号動作を行なわないという動作態様での
復号動作を行なう。それで、前記したMPEGオーディ
オデコーダ7からは、再生音響情報信号が時間軸上で連
続している状態で出力され、また、前記したMPEGビ
デオデコーダ7からは、画像情報信号が時間軸上で連続
している状態で出力される。
【0023】
【発明の効果】以上、詳細に説明したところから明らか
なように、本発明のMPEG方式により高能率符号化さ
れた動画像情報からの画像再生方法は、フレーム内予測
法を適用して画像データの圧縮が行なわれている画像フ
レームと、フレーム間予測を適用して画像データの圧縮
が行なわれている画像フレームとが混在しているMPE
G方式により高能率符号化された動画像情報からなるビ
ットストリームの途中から画像の再生が行なわれる場合
に、途中再生が開始された時点以降に最初に現われたグ
GOPがクローズドGOPか否かを判別して、途中再生
が開始された時点以降に最初に現われたGOPがクロー
ズドGOPでなかった場合には、そのGOPに付随する
GOPヘッダ中のブロークン・リンクを1としてからM
PEGビデオデコーダにビットストリームが供給される
ようにするものであるから、本発明方法によれば途中再
生が行なわれた場合にも乱れの無い状態の再生画像が得
られることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のMPEG方式により高能率符号化され
た動画像情報からの画像再生方法が適用される再生装置
の概略構成を示すブロック図である。
【図2】本発明のMPEG方式により高能率符号化され
た動画像情報からの再生方法を説明するためのデータ配
置図である。
【図3】本発明のMPEG方式により高能率符号化され
た動画像情報からの再生方法を説明するためのデータ配
置図である。 1…再生信号源、2…インターフェース、3…バッファ
ーマネージャ、4…中央演算処理装置、5…バッファメ
モリ、6…MPEGビデオデコーダ、7…MPEGオー
ディオデコーダ、

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フレーム内予測法を適用して画像データ
    の圧縮が行なわれている画像フレームと、フレーム間予
    測を適用して画像データの圧縮が行なわれている画像フ
    レームとが混在しているMPEG方式により高能率符号
    化された動画像情報からなるビットストリームの途中か
    ら画像の再生が行なわれる場合に、途中再生が開始され
    た時点以降に最初に現われたGOPがクローズドGOP
    でない場合に、前記の途中再生が開始された時点以降に
    最初に現われたGOPに付随するGOPヘッダ中のブロ
    ークン・リンクを1としてからMPEGビデオデコーダ
    にビットストリームを供給するようにしたことを特徴と
    するMPEG方式により高能率符号化された動画像情報
    からの画像再生方法。
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