JP2944455B2 - 早送り再生用動画像符号化情報作成方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，通常再生の他に早送り
再生（順方向および逆方向）もサポートする動画像符号
化情報再生システムにおいて，蓄積装置に予め蓄積して
おく早送り再生用動画像符号化情報作成方法および装置
に関するものであり，通信回線を通じてセンタ・端末間
でインタラクティブに動画像符号化情報再生を行うビデ
オオンデマンドシステムにおけるセンタへの動画像情報
の入力，およびスタンドアロンタイプのビデオディスク
装置への動画像情報の入力等に利用される。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の早送り用動画像符号化情
報の作成装置として，図５に示す装置と，図６に示す装
置の２つのものがあった。

【０００３】図５に示す装置は，動画ソース３１を通常
速度で再生する再生装置３２と，早送りで再生する再生
装置３６の両方で再生し，通常速度で再生した各動画像
フレーム３３に対しては符号化器３４で圧縮符号化を行
うことにより通常速度再生用動画像符号化情報３５を作
成し，同様に，早送り再生した各動画像フレーム３７に
対しては，符号化器３８で圧縮符号化を行うことにより
早送り再生用動画像符号化情報３９を作成する。

【０００４】すなわち，この図５の装置による方法は，
同一の動画ソース３１に対して，通常速度再生用と早送
り再生用の，それぞれ独立した再生装置３２，３６およ
び符号化器３４，３８を用いて，通常速度再生用動画像
符号化情報３５と早送り再生用動画像符号化情報３９を
作成するものであった。

【０００５】一方，図６に示す装置は，各動画像フレー
ム４１を，符号化器４２により符号化し，通常速度再生
用動画像符号化情報４３を生成する。さらに，そのよう
にして生成した通常速度再生用動画像符号化情報４３の
中から，フィルタ装置４４により必要なフレームの符号
化情報のみを抜き出すことにより，早送り再生用動画像
符号化情報４５を生成するというものであった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の方法のうち，図
５に示す装置は，通常速度再生用動画像符号化情報３５
と早送り再生用動画像符号化情報３９とを，独立した処
理系により生成するものであるから，これら二つの処理
系のわずかなクロックの違いやクロックの変動により，
原理的にこの両者のリンクがとれなくなる可能性があ
る。例えば，両処理系のクロックに１％の誤差があった
とすると，先頭を合わせて１００分間の動画像符号化情
報を作成した場合，動画情報の最終時点では両動画像符
号化情報のリンクには，１分の誤差が発生することにな
る。この時点で，例えば通常速度再生から早送り再生へ
の変更要求があったとすると，再生モードの変更ととも
に，再生ポイントが１分間分ずれることとなる。

【０００７】図５に示す装置のもう一つの問題点として
は，早送り再生を行う再生装置３６の構造上の難しさが
挙げられる。通常のアナログＶＴＲは通常速度での再生
を前提にテープ上の記録フォーマットが決められている
ため，早送り再生を行った場合には縞状のノイズがでる
ものが多い。早送り再生時にもノイズの発生しない再生
装置は，特殊な構成が求められる。

【０００８】一方，従来の方法のうち図６に示す装置
は，符号化器４２で行う動画像符号化として，ＭＰＥＧ
（Ｍoving Ｐicture Ｅxperts Ｇroup：ＩＳＯ／ＩＥ
Ｃ１１１７２）のようなフレーム内符号化とフレーム間
符号化を併用したものを使用する場合には，いくつかの
問題が発生する。

【０００９】図６の符号化器４２での動画像符号化法と
してＭＰＥＧを使用した場合の，早送り再生用動画像符
号化情報４５ａの作成例を図７に示す。まず，元の各動
画像フレーム４１ａを符号化器４２により符号化し，通
常速度再生用動画像符号化情報４３ａを作成する。な
お，通常速度再生用動画像符号化情報４３ａに含まれる
Ｉ１のような記号は，Ｉ-frameである先頭から１番目の
フレームの圧縮情報というように，フレーム種別と先頭
からの番号を示す。例えば，Ｐ１０はＰ-frameである先
頭から１０番目のフレームの圧縮情報を示す。

【００１０】ＭＰＥＧで符号化された通常速度再生用動
画像符号化情報４３ａには，フレーム内符号化により生
成される，Ｉ-frameと呼ばれる元のフレーム内の情報の
みからなるフレーム符号化情報と，フレーム間符号化に
より生成される，Ｐ-frameおよびＢ-frameと呼ばれる元
のフレームとＩ-frameとの差分情報からなるフレーム符
号化情報が存在する。ここで，Ｉ-frameはそのフレーム
符号化情報のみから元のフレームを復号することが可能
であるが，Ｐ-frameおよびＢ-frameと呼ばれるフレーム
符号化情報については，他のＩ-frameの情報なしでは元
のフレームを復号することができない。

【００１１】このようなＭＰＥＧによって符号化された
通常速度再生用動画像符号化情報４３ａから，早送り再
生用動画像符号化情報４５ａを作成することを考える。
早送り再生用動画像符号化情報４５ａを用いた早送り再
生制御においては，通常速度再生中に早送り再生要求が
あった場合，その時点で再生対象を通常速度再生用動画
像符号化情報４３ａから早送り再生用動画像符号化情報
４５ａの対応するポイントに切り替えて早送り再生を実
現する必要があることから，早送り再生用動画像符号化
情報４５ａには任意の時点からの再生開始が求められ
る。

【００１２】従って，早送り再生用動画像符号化情報４
５ａは，すべてのフレームがフレーム内符号化によるＩ
-frameで構成されている必要がある。すなわち，早送り
再生用動画像符号化情報４５ａは，フィルタ装置４４に
よってＩ-frameのみを抜き出すことにより生成される。
このとき，Ｉ-frameは符号化時にフレーム内の情報しか
使用していないため，その情報量は，通常Ｐ-frameやＢ
-frameよりもかなり大きく，Ｉ-frameのみを抜き出した
早送り再生用動画像符号化情報４５ａは，フレーム当た
りの情報量を比較すると，もとの通常速度再生用動画像
符号化情報４３ａよりもかなり大きいものとなる。

【００１３】図７において，同じ６フレーム分の情報量
（６frames）を比較してみると，通常速度再生用動画像
符号化情報４３ａに比べ，早送り再生用動画像符号化情
報４５ａの情報量は，約２．５倍の情報量を持つことが
わかる。このことは，この２つの情報を用いて同じフレ
ームレート（フルモーション）で通常速度再生と早送り
再生を実現した場合，早送り再生時の再生ビットレート
が通常再生時の再生ビットレートの約２．５倍となって
しまうことを意味する。

【００１４】このような再生モードごとの再生ビットレ
ートの違いは，動画像情報再生装置を構成する場合に非
常に有害となる。例えばビデオディスクのようなスタン
ドアロンタイプでは，通常再生時と早送り再生時とでビ
デオディスク装置からの転送ビットレートが変わるた
め，再生モードに合わせてディスクの回転速度を制御す
るような機構が新たに必要となる。

【００１５】また，動画像符号化情報を通信回線を通じ
て提供するビデオオンデマンドサービスでは，再生モー
ドに応じて通信回線速度をダイナミックに変更するよう
な複雑な通信回線リソース管理が必要となる。さらに，
ビデオオンデマンドサービス利用中の端末が一斉に早送
り再生を要求した場合に備えて，通信回線提供者は過剰
な回線設備を用意する必要がある。

【００１６】本方式のもう一つの問題点としては，早送
り再生用動画像符号化情報４５ａを生成するためのフィ
ルタ装置４４は，Ｉ-frameを抜き出すものであるため，
早送り再生用動画像符号化情報４５ａにおける早送り再
生速度が，もとの通常速度再生用動画像符号化情報４３
ａのＩ-frame間隔の整数倍にしか設定できない点であ
る。

【００１７】例えば，図７においては，Ｉ-frameは６フ
レームおきに出現するので，「Ｉ１，Ｉ７，Ｉ１３，Ｉ
１９，……」のように６フレームごとに取り出して６倍
速を実現しているが，この他の倍速値としては，「Ｉ
１，Ｉ１３，１２５，……」のように１２フレームごと
に取り出して１２倍速を実現するというように，６の整
数倍の早送り再生速度しか実現することができなかっ
た。

【００１８】本発明の目的は，通常速度再生用動画像符
号化情報と早送り再生用動画像符号化情報とのリンクが
とれなくなる可能性が原理的になく，特殊な構造を必要
とする早送り再生装置を必要とせず，また，通常再生時
と早送り再生時とで再生モードによる再生ビットレート
の変化がなく，さらに，作成する早送りの再生用動画像
符号化情報の再生速度も任意の整数倍に設定可能である
ような，フルモーションの早送り再生用の動画像符号化
情報の作成方法およびその方法を実現する装置を提供す
ることである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の早送り再生用動画像符号化情報作成方法
は、通常速度再生用動画像符号化情報に対するN（Nは２
以上の整数）倍速早送り再生用の動画像符号化情報の作
成方法において、動画像を構成する各動画像フレーム
を、フレーム間符号化とフレーム内符号化を併用した動
画像符号化法により符号化して通常速度再生用動画像符
号化情報を得る第一の手順と、該符号化情報の中からN
フレームごとの各動画像フレーム符号化情報を復号する
第二の手順と、第二の手順で復号された前記各動画像フ
レームを、フレーム内符号化法を用いて所定の早送り再
生ビットレートを満たすように再度符号化することによ
り、早送り再生用動画像符号化情報を作成する第三の手
順からなる。

【００２０】例えば、前記第三の手順では、符号化にお
ける量子化レベル数を制御することによって所定の早送
り再生ビットレートを満たすようにする。本発明の早送
り再生用動画像符号化情報作成装置は、動画像を構成す
る一連の動画像フレームから、通常速度再生用動画像符
号化情報に対するN（Nは２以上の整数）倍速早送り再生
用の動画像符号化情報を作成する装置であって、動画像
を構成する各動画像フレームを入力し、フレーム内符号
化とフレーム間符号化を併用した動画像符号化手段によ
って符号化することにより通常速度再生用動画像符号化
情報を生成し出力する第一の符号化器と、該第一の符号
化器が生成した通常速度再生用動画像符号化情報からN
フレームごとの各動画像フレームの復号を行う復号化器
と、該復号化器により得られた各動画像フレームを、フ
レーム内符号化手段を用いて所定の早送り再生ビットレ
ートを満たすように再度符号化する第二の符号化器とを
備える。

【００２１】例えば，前記第二の符号化器は，入力した
動画像フレームについて所定の早送り再生ビットレート
を満たす符号化を行うように符号化における量子化レベ
ル数を制御する手段を備える。

【００２２】

【作用】第一の手順では，動画像を構成する各動画像フ
レームから第一の符号化器によって通常速度再生用動画
像符号化情報を作成し，第二の手順では，復号化器によ
り通常速度再生用動画像符号化情報の中からＮフレーム
ごとの各動画像フレームを復号し，第三の手順では，そ
の復号された各動画像フレームを，第二の符号化器によ
りフレーム内符号化法を用いて所定の早送り再生ビット
レートを満たすように符号化する。この際に，例えば符
号化における量子化レベル数を制御することによって所
定の早送り再生ビットレートを満たす早送り再生用動画
像符号化情報を得る。

【００２３】このように，通常速度再生用動画像符号化
情報から必要なフレームを抜き出して早送り再生用動画
像符号化情報を作成するので，通常速度再生用動画像符
号化情報と早送り再生用動画像符号化情報とのリンクが
とれなくなることはない。従って，特殊な構造を必要と
するノイズのない早送り再生装置を必要としない。

【００２４】また，抜き出したフレームの圧縮情報を一
度復号化し，再度，必要なパラメータで圧縮符号化する
ので，早送り再生時のビットレートの増加がなく，早送
りの速度も任意の速度に設定することができる。

【００２５】

【実施例】以下，図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は本発明の実施例におけるフローチャ
ートである。

【００２６】元の動画像フレームに対してＦ１で処理を
開始後，Ｆ２で，例えばＭＰＥＧにおいてＩ-frame，Ｐ
-frame，Ｂ-frameを併用するときのように，フレーム内
符号化とフレーム間符号化を併用した第一の動画像符号
化法により符号化を行う。これが通常速度再生用動画像
符号化情報となる。

【００２７】次に，その符号化情報に対して，Ｆ３にお
いて， １，１＋Ｎ，１＋２＊Ｎ，１＋３＊Ｎ，…，１＋Ｋ＊Ｎ，… のように第一フレームから始めてＮフレームごとの動画
像フレームの復号を行う。

【００２８】最後に，その復号された動画像フレームに
対し，Ｆ４において，例えばＭＰＥＧにおいてＩ-frame
のみを使用するように，フレーム内符号化のみを使用し
た第二の動画像符号化法により所定のビットレートを満
足するように再度符号化を行う。これにより早送り再生
用動画像符号化情報が得られる。このとき，特にＦ４の
第二の符号化において，符号化時の量子化レベル数を制
御することにより，目的のビットレートでの画像符号化
を行うことも可能である。

【００２９】図２は本発明の実施例に係る早送り再生用
動画像符号化情報作成装置のブロック構成図であり，１
は入力される各動画像フレーム，２はフレーム内符号化
とフレーム間符号化を併用した第一の符号化器，３は第
一の符号化器により符号化された通常速度再生用動画像
符号化情報，４は復号化器，５は復号された動画像フレ
ーム，６はフレーム内符号化のみを使用した第二の符号
化器，７は最終的に作成された早送り再生用動画像符号
化情報である。

【００３０】図２において，まず各動画像フレーム１
を，第一の符号化器２で符号化することにより通常速度
再生用動画像符号化情報３を生成する。その後，復号化
器４により，作成された通常速度再生用動画像符号化情
報３から， １，１＋Ｎ，１＋２＊Ｎ，１＋３＊Ｎ，…，１＋Ｋ＊Ｎ，… のように第一フレームから始めてＮフレームごとの動画
像フレームのみを復号し，元の動画像フレーム５を得
る。それをさらに第二の符号化器６により再び符号化を
行うことによって，必要なビットレートの早送り再生用
動画像符号化情報７を得る。このとき，特に符号化器６
において，符号化時の量子化レベル数を制御することに
より，目的のビットレートでの画像符号化を行うことも
可能である。

【００３１】図３および図４は，本発明の実施例による
早送り再生用動画像符号化情報の作成例であり，１ａ，
１ｂは元の各動画像フレーム，３ａ，３ｂは通常速度再
生用動画像符号化情報，５ａ，５ｂは復号された動画像
フレーム，７ａ，７ｂは再び符号化されて作成された早
送り再生用動画像符号化情報を表す。

【００３２】図３は，通常速度再生用動画像符号化情報
３ａに対して，６倍速の早送り再生用動画像符号化情報
７ａを生成している例を示している。まず，フレーム内
符号化（Ｉ-frame）とフレーム間符号化（Ｐ-frameおよ
びＢ-frame）を併用した第一の符号化器２により，元の
各動画像フレーム１ａを符号化して通常速度再生用動画
像符号化情報３ａを得る。次に，通常速度再生用動画像
符号化情報３ａの中から，復号化器４によってＩ１から
順番に，Ｉ７，Ｉ１３というように６フレームごとに復
号を行い，ｆ１’，ｆ７’，ｆ１３’のように各動画像
フレーム５ａを得る。

【００３３】その後，ビットレートを元の通常速度再生
用動画像符号化情報３ａと同一とするというパラメータ
を指定した第二の符号化器６により，動画像フレーム５
ａに対してフレーム内符号化（Ｉ-frame）で再び符号化
を行い，Ｉ１’，Ｉ７’，Ｉ１３’，…のような早送り
再生用動画像符号化情報７ａを得る。早送り再生用動画
像符号化情報７ａに含まれる各フレームの圧縮情報Ｉ
１’，Ｉ７’，Ｉ１３’，…は，通常速度再生用動画像
符号化情報３ａに含まれていたときの圧縮情報Ｉ１，Ｉ
７，Ｉ１３，……よりもさらに圧縮されているため，通
常速度再生用動画像符号化情報３ａと早送り再生用動画
像符号化情報７ａのビットレートは等しい。なお，第二
の符号化器６におけるビットレートの調節は，符号化時
の量子化レベルの調整によっても容易に可能である。

【００３４】図４は，通常速度再生動画像符号化情報３
ｂに対して，４倍速の早送り再生用動画像符号化情報を
生成している例を示している。まず，フレーム内符号化
（Ｉ-frame）とフレーム間符号化（Ｐ-frameおよびＢ-f
rame）を併用した第一の符号化器２により，元の各動画
像フレーム１ｂを符号化して通常速度再生用動画像符号
化情報３ｂを得る。次に，その通常速度再生用動画像符
号化情報３ｂの中から，復号化器４によってＩ１から順
番に，Ｂ５，Ｂ９，Ｉ１３というように，４フレームご
とのフレーム符号化情報の復号を行い，ｆ１’，ｆ
５’，ｆ９’，ｆ１３’のようにフレーム復号情報の各
動画像フレーム５ｂを得る。この時，復号化器４は，Ｂ
５の復号にはＰ４とＩ７の情報を，また，Ｂ９の復号に
はＩ７とＰ１０の情報を，…というように，必要に応じ
て復号に必要なフレーム符号化情報を参照する。

【００３５】その後，復号されたフレームをすべてフレ
ーム内符号化（Ｉ-frame）で，ビットレートを元の通常
速度再生用動画像符号化情報と同一とするというパラメ
ータを指定した第二の符号化器６により，再び符号化を
行い，早送り再生用動画像符号化情報７ｂを得る。第二
の符号化器６におけるビットレートの調節は，符号化時
の量子化レベルの調整により容易に可能である。早送り
再生用動画像符号化情報７ｂも，図３に示した早送り再
生用動画像符号化情報７ａの場合と同様に，通常速度再
生用動画像符号化情報３ｂと早送り再生用動画像符号化
情報７ｂのビットレートは等しい。

【００３６】このように、本発明では抜き出したフレー
ムの圧縮情報を一度復号し、再び必要パラメータで圧縮
符号化するものであるから、通常速度再生用動画像符号
化情報のI-frame/P-frame/B-frameの構成に依存するこ
となく、N倍速にする場合、Nを２以上の任意の整数値に
設定することが可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上のように，本発明によれば，通常速
度再生用動画像符号化情報から必要なフレームを抜き出
して早送り再生用動画像符号化情報を作成するものであ
るから，通常速度再生用動画像符号化情報と早送り再生
用動画像符号化情報とのリンクがとれなくなる可能性が
原理的になく，特殊な構造を必要とするノイズの無い早
送り再生装置を必要としない。また，抜き出したフレー
ムの圧縮情報を一度デコードし，再び必要パラメータで
圧縮符号化するものであるから，フレーム間差分を用い
た圧縮符号化を適用した場合にも，早送り再生時のビッ
トレートの増加がなく，早送りの速度も任意の整数値に
設定可能であるような，動画像符号化情報の早送り再生
用動画像符号化情報を作成することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例におけるフローチャートであ
る。

【図２】本発明の実施例における装置のブロック構成図
である。

【図３】本発明の実施例において，通常速度再生用動画
像符号化情報に対して６倍速の早送り再生用動画像符号
化情報を生成している例を示す図である。

【図４】本発明の実施例において，通常速度再生用動画
像符号化情報に対して４倍速の早送り再生用動画像符号
化情報を生成している例を示す図である。

【図５】従来の早送り再生情報作成装置のブロック構成
図を示す図である。

【図６】従来の早送り再生情報作成装置のブロック構成
図を示す図である。

【図７】従来の早送り再生情報作成装置において，通常
速度再生用動画像符号化情報に対して６倍速の早送り再
生用動画像符号化情報を生成している例を示す図であ
る。

【符号の説明】

Ｆ１〜Ｆ４ 処理手順 １ 動画像フレーム ２ 第一の符号化器 ３ 通常速度再生用動画像符号化情報 ４ 復号化器 ５ 動画像フレーム ６ 第二の符号化器 ７ 早送り再生用動画像符号化情報

フロントページの続き (72)発明者 森 達男 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 丸山 充 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 君山 博之 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 伊藤 宏一 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 西村 一敏 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−292458（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04N 5/92,7/32

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】通常速度再生用動画像符号化情報に対する
   N（Nは２以上の整数）倍速早送り再生用の動画像符号化
   情報の作成方法において、 動画像を構成する各動画像フレームを、フレーム間符号
   化とフレーム内符号化を併用した動画像符号化法により
   符号化して通常速度再生用動画像符号化情報を得る第一
   の手順と、 該通常速度再生用動画像符号化情報の中からNフレーム
   ごとの各動画像フレーム符号化情報を復号する第二の手
   順と、 該第二の手順で復号された前記各動画像フレームを、フ
   レーム内符号化法を用いて所定の早送り再生ビットレー
   トを満たすように再度符号化することにより、早送り再
   生用動画像符号化情報を作成する第三の手順とを有する
   ことを特徴とする早送り再生用動画像符号化情報作成方
   法。
2. 【請求項２】動画像を構成する一連の動画像フレームか
   ら、通常速度再生用動画像符号化情報に対するN（Nは２
   以上の整数）倍速早送り再生用の動画像符号化情報を作
   成する装置において、 動画像を構成する各動画像フレームを入力し、フレーム
   内符号化とフレーム間符号化を併用した動画像符号化手
   段によって符号化することにより通常速度再生用動画像
   符号化情報を生成し出力する第一の符号化器と、 該第一の符号化器が生成した通常速度再生用動画像符号
   化情報からNフレームごとの各動画像フレームの復号を
   行う復号化器と、 該復号化器により得られた各動画像フレームを、フレー
   ム内符号化手段を用いて所定の早送り再生ビットレート
   を満たすように再度符号化する第二の符号化器とを備え
   たことを特徴とする早送り再生用動画像符号化情報作成
   装置。