JP3004215B2 - 可変速高速再生機能を有する可変ビット率の動画像復号化装置 - Google Patents
可変速高速再生機能を有する可変ビット率の動画像復号化装置Info
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Description
置に係り、特に高速再生時に再生されるデータの量に応
じて再生速度を調節する可変速高速再生機能を有する可
変ビット率の動画像復号化装置に関する。
ムにはアナログ方式が広く用いられている。しかしなが
ら、前記アナログ方式をディジタル方式に転換する場
合、画質、信頼性、及びデータ処理の容易性などにより
優れる性能を得ることができる。このような画像情報の
ディジタル処理技術はHDTV、DVCR、画像会議シ
ステムなどに適用しており、今後もその応用範囲は広く
なる見込みである。一方、映像データをディジタル方式
で処理する場合、アナログ方式に比べてその情報量が非
常に多くなる。したがって、伝送及び貯蔵媒体の効率よ
い使用のためには符号化器を用いて映像情報量を圧縮す
る必要がある。かつ、圧縮された映像情報を元の信号に
復元するための復号化器も必要である。
号化装置の構成を示すブロック図であって、入力される
ソース映像を符号化モードに応じてフィールド単位また
はフレーム単位で貯蔵するための第1フィールド/フレ
ームメモリと、前記第1フィールド/フレームメモリか
ら出力される現在の映像信号と動き補償された以前の映
像信号との差映像信号を離散余弦変換するための離散余
弦変換器DCTと、前記離散余弦変換器の出力信号を所
定の量子化ステップサイズで量子化するための量子化器
と、前記量子化器の出力信号を可変長符号化し、可変長
符号化信号、量子化パラメータ、及び動きベクトルを多
重化して出力する可変長復号化器及びマルチプレクサV
LC&MUXと、前記可変長符号化器及びマルチプレク
サから出力されるデータを一時的に貯蔵した後、所定の
速度でチャンネルを通して受信端に伝送するためのバッ
ファーと、前記第1フィールド/フレームメモリからフ
ィールドまたはフレームの単位で出力される映像のアク
ティビティと現在に符号化しようとするGOP(Group
of Pictures)の推定アクティビティを算出するための
アクティビティ計算器と、前記バッファーのデータ充満
度と前記アクティビティ計算器からフィールドまたはフ
レームの単位で出力される映像のアクティビティにより
量子化ステップサイズを決めて量子化器を制御するレー
ト制御器と、前記量子化器の出力を入力する逆量子化器
と、前記逆量子化器の出力を入力する逆離散余弦変換器
と、前記逆離散余弦変換器の出力を入力する逆離散余弦
変換器と、前記逆離散余弦変換器から出力される復元映
像信号と動き補償された以前の映像信号から生成された
動き補償された復元映像を符号化モードに応じてフィー
ルドまたはフレームの単位で貯蔵するための第2ファー
ルド/フレームメモリと、前記第1フィールド/フレー
ムメモリから出力される以前の映像を参照して現在の映
像を構成するための動きベクトルをを生成する動き推定
器と、前記第2フィールド/フレームメモリに貯蔵され
ている以前の映像の動き位置を前記動き推定器から出力
される動きベクトルで補償して差映像信号と動き補償さ
れた復元映像を構成するための動き補償された以前の映
像信号を出力する適応予測器とを備える。
のMPEG2動映像符号化方式は動き補償型の離散余弦
変換のエントロピー符号化方式であり、一枚のディスク
の容量及び記録しようとする動画像の目標時間、符号化
しようとするGOP以前まで発生されたデータ量及び時
間、GOPのアクティビティを考慮して可変ビット率の
動映像符号化を決める。
動画像データに対する階層的な構造を示すものである。
図8に示したように、動画像データの最上位の階層はシ
ーケンス階層であって、伝送ビット率に対する情報が含
まれている。その次の上位の階層はGOP階層であっ
て、フレーム内の符号化を行うことにより生成されたI
フレーム(以下、Iピクチャという)、順方向の予測符
号化を行うことにより生成されたPフレーム(以下、P
ピクチャという)、及び両方向の予測符号化を行うこと
により生成されたBフレーム(以下、Bピクチャ)のピ
クチャ構造で構成される。前記1GOPの構造はIピク
チャの周期となる。
場合、可変長符号化の特性上、可変的に発生する符号化
情報を単位時間当たり一定に調節すべきなので、前方ま
たは後方に設けられたバッファーの制御を通して映像情
報の算出量を調節する。すなわち、固定ビット率の符号
化方式は単位時間当たり一定のデータ量のみを符号化す
るので、実際の入力画像の特性を充分に反映するには限
界があり、復号化された画質の不均衡をもたらすことも
ある。図10は、前記固定ビット率の符号化方式の問題
点を改善するため、復号化器のハードウェアは複雑にな
るが、画像の特性に応じて発生情報量を調整して全体的
な画質を向上させうる従来の可変ビット率のMPEG2
復号化器の構成を示すブロック図である。
file)@ML(Main Level)のフレーム構造を有し、可
変ビット率で符号化された映像データを1倍速以上に高
速再生するためには高速再生時の復号化フレームの選定
が重要である。かつ、最大再生速度及び最大ビット率の
相関関係による高速再生速度の決めも重要である。すな
わち、Pピクチャを復号するためには、関連するIピク
チャが先に復号化されなければならない。同様に、Bピ
クチャの復号に先立ち、I及びPピクチャの復号が先行
されるべきである。しかしながら、図10に示した従来
の可変ビット率のMPEG2復号化器は最大再生速度が
可変ビット率の最大速度の3倍より遅い場合、バッファ
ーのアンダーフロー(Underflow)現象が発生して正確
に映像を高速再生することができない。
は、上述した問題点を解決するために創出されたもので
あり、可変ビット率に応じて高速再生時に復元されるB
ピクチャの数とBピクチャの復元順序とを調節して正確
に映像を高速で再生する可変速高速再生機能を有する可
変ビット率の動画像復号化装置を提供することを目的と
する。
の可変速高速再生機能を有する可変ビット率の動画像復
号化装置は、再生速度と可変ビット率の復号化速度を調
節する制御信号によりMPEG2再生データを復調し、
チャンネルデコーディングする再生プロセッサと、前記
再生プロセッサからデコーディングされたチャンネル信
号をMPEG2復号化して圧縮ビデオデータと圧縮オー
ディオデータを出力するMPEG2システムレーヤ復号
化手段と、前記MPEGシステムレーヤ復号化手段から
出力される圧縮ビデオデータを受けて、デコーディング
処理されるビデオデータの量に応じて生成される所定の
制御信号により高速再生時の有効ビデオデータを伝送す
る可変速高速再生処理手段と、前記可変速高速再生処理
手段から出力されるビデオデータをバッファリングし、
前記バッファリングされたデータの量に対する情報を前
記可変速高速再生処理手段に伝達するビデオバッファー
と、前記ビデオバッファーから出力されるビデオデータ
を復号化し、復号化速度に応じてデータ要求信号をシス
テム制御手段に出力するビデオ復号化手段と、前記ビデ
オ復号化手段から出力されるデータ要求信号により前記
可変速高速再生処理手段には高速再生命令信号を、前記
再生プロセッサには再生速度と可変ビット率の復号化速
度を調節する制御信号を出力するシステム制御手段とを
含み、さらに、前記可変速高速再生処理手段は、前記ビ
デオバッファーに入出力されるデータの量によるバッフ
ァーの充満度を算出するバッファー充満度算出部と、前
記システム制御手段から高速再生命令を受けて、前記M
PEG2システムレーヤ復号化手段から入力されるビデ
オデータの1GOP内のピクチャの総数(T)、Bピク
チャの数(N)及び前記バッファー充満度算出部から出
力されるバッファーの充満度により、1GOP内で高速
再生時に復元されるBピクチャの数を示す可変速調節パ
ラメータSと復元されるBピクチャの順序を示すパラメ
ータDを算出する高速再生速度調節部と、ピクチャ階層
のデータを検出するためのピクチャスタートコードを検
出し、ピクチャのデータを区分し、Bピクチャの数を計
数して可変速調節パラメータSとBピクチャの順序を示
すパラメータDにより高速再生時の有効データを伝送す
る有効データ検出及び伝送部とを含むことを特徴として
いる。かつ、前記バッファー充満度算出部は、前記ビデ
オバッファーのリード/ライトクロックとリード/ライ
トストローブ信号を同期させて前記ビデオバッファーの
リード/ライトイネーブル信号を出力するクロック同期
回路と、前記クロック同期回路から出力されるリード/
ライトイネーブル信号をゲートして前記ビデオバッファ
ーのリード/ライトの状態に応じて所定の信号を出力す
るゲート回路と、前記ゲート回路から出力される信号を
受けてバッファー充満度の係数をアップカウント及びダ
ウンカウントするカウンタと、前記カウンタから出力さ
れるバッファー充満度の係数を前記ビデオバッファーの
大きさに分けてバッファー充満度を算出するバッファー
充満度算出器とを含むことが望ましい。かつ、前記有効
データ検出及び伝送部は、ピクチャレーヤのデータを検
出するためのピクチャスタートコードを検出し、I,
P,Bピクチャタイプのコードを区分するピクチャタイ
プコード検出器と、前記ピクチャタイプコード検出器か
ら出力されるピクチャのタイプを組み合わせた信号をク
ロック信号としてBピクチャタイプのコードをラッチす
るラッチ手段と、前記ピクチャタイプコード検出器から
出力されたIピクチャタイプの信号によりクリアされ、
Bピクチャタイプの信号を計数するBピクチャカウンタ
と、前記Bピクチャカウンタから出力される計数値と復
元されるBピクチャの順序を示すパラメータDを入力し
て、二つの信号が同一であるか否かを比べる比較器と、
前記ラッチ手段と前記比較器の出力を論理和して前記ビ
デオバッファーに出力する論理和素子とを含むことが望
ましい。
明の実施の形態を詳しく説明する。図1は本発明による
可変速高速再生機能を有する可変ビット率の動画像復号
化装置の一実施形態の構成を示すブロック図であって、
入力伝送速度を調節するシステム制御器10のデータ制
御信号に応じてMPEG2再生データを復調し、チャン
ネルデコーティングする再生プロセッサ20と、前記再
生プロセッサ20から出力されるMPEG2符号化デー
タをバッファリングする入力バッファー30と、前記入
力バッファー30から出力されるMPEG2データを受
けてMPEG2復号化して圧縮ビデオデータと圧縮オー
ディオデータを出力するMPEG2システムレーヤ復号
化器40と、前記MPEG2システムレーヤ復号化器4
0から出力される圧縮ビデオデータとビデオバッファー
60から出力されるデータを受けて前記システム制御手
段10から出力される高速再生命令に応じて高速再生時
の有効データのみを伝送する可変速高速再生処理部50
と、前記可変速高速再生処理部50から出力されるビデ
オデータをバッファリングし、バッファリングされたデ
ータの量に対する情報を前記高速再生処理部50に伝達
するビデオバッファー60と、前記ビデオバッファー6
0から出力されるデータを受けて復号化し、復号化速度
に応じてデータ要求信号を発生するビデオ復号化器70
と、ビデオ復号化器70から出力されるデータ要求信号
を受けてシステムの全体的な制御を行うシステム制御器
10とを備える。
記図1に示した可変速高速再生処理部50の構成を示す
詳細ブロック図であって、前記ビデオバッファー60に
入出力されるデータによるバッファーの充満度を算出す
るバッファー充満度算出部500と、1GOP内のピク
チャの総数(T)、Bピクチャの数(N)、及び前記バ
ッファー充満度算出部500から出力されるバッファー
の充満度により、可変調節パラメータSと復元されるB
ピクチャの順序を示すパラメータDを算出する高速再生
速度調節部510と、高速再生速度調節部510から算
出された可変速調節パラメータSとBピクチャの順序を
示すパラメータDにより高速再生時の有効データのみを
伝送する有効データ検出及び伝送部520とを備える。
の構成に対する詳細ブロック図である。このバッファー
充満度算出部500は、ビデオバッファー60の相異な
る周波数を有するリード/ライトクロック(read_
clock/write_clock)信号とビデオバ
ッファー60のリード/ライト動作時の有効データ区間
を表現するリード/ライトストローブ信号(read_
strobe/write_strobe)を同期化し
てリード/ライトイネーブル信号(read_enab
le/write_enable)を出力するクロック
同期回路502と、前記クロック同期回路502から出
力されるリード/ライトイネーブル信号をゲートしてビ
デオバッファー60のリード/ライトの状態を示す信号
を出力するゲート回路504と、前記ゲート回路504
の出力によりバッファー充満度の係数をアップカウント
及びダウンカウントするカウンタ506と、前記カウン
タ506から出力されるバッファー充満度の係数をビデ
オバッファー60の大きさに分けてバッファー充満度を
算出するバッファー充満度算出器508とからなる。
る場合(すなわち、ビデオバッファー60がライト動作
のみで有効である場合)には計数値が増え、リードスト
ローブ信号が“アクティブ”する場合は計数値が減り、
その他の場合には計数値は変化しないように、バッファ
ー充満度算出部500を設計する。前記バッファー充満
度算出部500から出力されるバッファー充満度は次の
ように得られる。
満度算出部500で算出されたバッファー充満度により
復号化器の高速再生時、IピクチャとPピクチャだけで
なく、ビデオバッファー60のアンダーフロー現象によ
る画面の割れを防止するため、Bピクチャの一部を再生
して符号化された映像データの再生速度と復号化速度を
調節する。
の総数(T)、Bピクチャの数(N)及びビデオバッフ
ァー60の充満度による可変速調節パラメータSにより
調節される。すなわち、バッファー充満度が3倍速のた
めのバッファー充満度より大きいか等しければ、可変速
調節パラメータSを“0”とし、バッファー充満度が1
倍速のためのバッファー充満度より小さいか等しけれ
ば、可変速調節パラメータSを“N”とし、その他の場
合は可変速の調節パラメータSを“バッファー充満度×
(T−N)”とする。
P内で高速再生時に復元されるBピクチャの数であっ
て、ラウンディングにより得られる整数値である。した
がって、可変速調節パラメータSを通して実際に高速再
生時に復元されるBピクチャの数が決められる。かつ、
高速再生時の視覚的な効果を極大化するため、できる限
り連続的なBピクチャが再生しないように、復元Bピク
チャの順序を決めるパラメータDは次のように決められ
る。
uncation)を通して得られた自然数である。
伝送部520の構成を示す詳細ブロック図であって、ピ
クチャレーヤのデータを検出するためのピクチャスター
トコードを検出し、I,P,Bピクチャタイプのコード
を区分するピクチャタイプコード検出器522と、前記
ピクチャタイプコード検出器522から出力されるI,
P,Bピクチャタイプの組み合わせに応じて生成される
所定の信号をクロック信号としてBピクチャタイプのコ
ードをラッチするラッチ部524と、Iピクチャタイプ
の信号によりクリアされ、Bピクチャタイプを計数する
Bピクチャカウンタ526と、Bピクチャカウンタ52
6から出力される計数値とBピクチャの順序を示すパラ
メータDを入力して、二つの値が同一であるか否かを比
べる比較器528と、ラッチ部524と比較器528の
出力を論理和してビデオバッファー60に出力する論理
和素子529とを備える。
デオバッファー60の状態に応じて可変速調節パラメー
タSと復元されるBピクチャの順序を示すパラメータD
を用いてIピクチャとPピクチャだけでなく、Bピクチ
ャカウンタ522の値がBピクチャの一部を再生または
復元する。したがって、画面の割れなしに1倍速なしい
3倍速の完全な高速再生を実現することができる。
動作すると仮定する場合、それぞれ2倍速の再生時、ピ
クチャの復元順序とディスプレイ順序を示したものであ
る。かつ、図6は本発明による2倍速の再生時の動作タ
イミング図である。図5において、1GOP内のピクチ
ャの数は12フレームであり、この場合、Iピクチャは
1つ、Pピクチャは3つ、Bピクチャは二つが再生され
て高速再生時の速度は2倍速となる。
機能を有する可変ビット率の動画像復号化装置は、符号
化された可変ビット率に応じて高速再生時の再生速度を
調節することにより、画面の割れ及び停止状態が発生し
ない正確な映像を高速に再生することができる。かつ、
バッファーの充満状態に応じて高速再生時に復元される
Bピクチャの数が決められることにより、高速再生時の
速い映像を効率よくディスプレイすることができる。
を有する可変ビット率の動像復号化装置の構成を示すブ
ロック図である。
示す詳細ブロック図である。
を示す詳細ブロック図である。
成を示す詳細ブロック図である。
順序とディスプレイ順序を示す図面である。
図である。
の構成を示すブロック図である。
す図面である。
構造を示す図面である。
の構成を示すブロック図である。
G2システムレーヤ複合化手段) 50 可変速高速再生処理部(可変速高速再生処理
手段) 60 ビデオバッファー 70 ビデオ符号化器(ビデオ符号化手段) 502 クロック同期回路 504 ゲート回路 506 カウンタ 508 バッファー充満度算出器 500 バッファー充満度算出部 510 高速再生速度調節部 520 有効データ検出及び伝送部 522 ピクチャタイプコード検出器 524 ラッチ部(ラッチ手段) 526 Bピクチャカウンタ 528 比較器 529 論理和素子
Claims (3)
- 【請求項1】 再生速度と可変ビット率の復号化速度を
調節する制御信号によりMPEG2再生データを復調
し、チャンネルデコーディングする再生プロセッサと、 前記再生プロセッサからデコーディングされたチャンネ
ル信号をMPEG2復号化して圧縮ビデオデータと圧縮
オーディオデータを出力するMPEG2システムレーヤ
復号化手段と、 前記MPEGシステムレーヤ復号化手段から出力される
圧縮ビデオデータを受けて、デコーディング処理される
ビデオデータの量に応じて生成される所定の制御信号に
より高速再生時の有効ビデオデータを伝送する可変速高
速再生処理手段と、 前記可変速高速再生処理手段から出力されるビデオデー
タをバッファリングし、前記バッファリングされたデー
タの量に対する情報を前記可変速高速再生処理手段に伝
達するビデオバッファーと、 前記ビデオバッファーから出力されるビデオデータを復
号化し、復号化速度に応じてデータ要求信号をシステム
制御手段に出力するビデオ復号化手段と、 前記ビデオ復号化手段から出力されるデータ要求信号に
より前記可変速高速再生処理手段には高速再生命令信号
を、前記再生プロセッサには再生速度と可変ビット率の
復号化速度を調節する制御信号を出力するシステム制御
手段とを含み、 前記可変速高速再生処理手段は、 前記ビデオバッファーに入出力されるデータの量による
バッファーの充満度を算出するバッファー充満度算出部
と、 前記システム制御手段から高速再生命令を受けて、前記
MPEG2システムレーヤ復号化手段から入力されるビ
デオデータの1GOP内のピクチャの総数(T)、Bピ
クチャの数(N)、及び前記バッファー充満度算出部か
ら出力されるバッファーの充満度により、1GOP内で
高速再生時に復元されるBピクチャの数を示す可変速調
節パラメータSと復元されるBピクチャの順序を示すパ
ラメータDを算出する高速再生速度調節部と、 ピクチャ階層のデータを検出するためのピクチャスター
トコードを検出し、ピクチャのデータを区分し、Bピク
チャの数を計数して可変速調節パラメータSとBピクチ
ャの順序を示すパラメータDにより高速再生時の有効デ
ータを伝送する有効データ検出及び伝送部とを含む こと
を特徴とする請求項1記載の可変速高速再生機能を有す
る可変ビット率の動画像復号化装置。 - 【請求項2】 前記バッファー充満度算出部は、 前記ビデオバッファーのリード/ライトクロックとリー
ド/ライトストローブ信号を同期させて前記ビデオバッ
ファーのリード/ライトイネーブル信号を出力するクロ
ック同期回路と、 前記クロック同期回路から出力されるリード/ライトイ
ネーブル信号をゲートして前記ビデオバッファーのリー
ド/ライトの状態に応じて所定の信号を出力するゲート
回路と、 前記ゲート回路から出力される信号を受けてバッファー
充満度の係数をアップカウント及びダウンカウントする
カウンタと、 前記カウンタから出力されるバッファー充満度の係数を
前記ビデオバッファーの大きさに分けてバッファー充満
度を算出するバッファー充満度算出器とを含むことを特
徴とする請求項1記載の可変速高速再生機能を有する可
変ビット率の動画像復号化装置。 - 【請求項3】 前記有効データ検出及び伝送部は、 ピクチャレーヤのデータを検出するためのピクチャスタ
ートコードを検出し、I,P,Bピクチャタイプのコー
ドを区分するピクチャタイプコード検出器と、 前記ピクチャタイプコード検出器から出力されるピクチ
ャのタイプを組み合わせた信号をクロック信号としてB
ピクチャタイプのコードをラッチするラッチ手段と、 前記ピクチャタイプコード検出器から出力されたIピク
チャタイプの信号によりクリアされ、Bピクチャタイプ
の信号を計数するBピクチャカウンタと、 前記Bピクチャカウンタから出力される計数値と復元さ
れるBピクチャの順序を示すパラメータDを入力して、
二つの信号が同一であるか否かを比べる比較器と、 前記ラッチ手段と前記比較器の出力を論理和して前記ビ
デオバッファーに出力する論理和素子とを含むことを特
徴とする請求項1記載の可変速高速再生機能を有する可
変ビット率の動画像復号化装置。
Applications Claiming Priority (2)
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