JP3025447B2 - ビデオデータデコーダ及びデコーディング方法 - Google Patents

ビデオデータデコーダ及びデコーディング方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、デジタルビデオデ
ータの圧縮及びデコーディングに関する国際規格のＭＰ
ＥＧ(Moving Picture Experts Group)を利用して符号化
されたデータをデコーディングする装置及び方法に関す
るもので、特に、光ディスク、光磁気ディスク、デジタ
ルビデオカセットレコーダー（以下、“ＤＶＣＲ”とす
る）テープ等を利用して、ビデオデータをデコーディン
グする装置、または非同期式転送モード(Asychronous T
ransfer Mode: 以下、“ＡＴＭ”とする）、衛星放送の
ようなシステムで使用され得る装置及び方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】図１は、従来の技術によるＭＰＥＧビデ
オデータデコーダ８０のブロック構成図である。図１を
参照すると、ＭＰＥＧ形式に圧縮された入力ビットスト
リームは、一般的に前記ＭＰＥＧビデオデータデコーダ
を制御する外部プロセッサが転送するが、これを符号化
データ入力部１０が受けて、メモリインタフェース部４
０を通じて外部メモリ５０のビットストリームバッファ
領域に貯蔵するようになる。ここで、外部メモリ５０
は、一般的に価格が安いダイナミックＲＡＭ（以下、
“ＤＲＡＭ”とする）を利用するので、別途のＤＲＡＭ
リフレッシュも必要であり、処理速度も高速スタティッ
クＲＡＭ（以下、“ＳＲＡＭ”とする）に比して遅い。
このように入力されたビットストリームは、外部メモリ
５０上のビットストリームバッファで読み出されてデー
タデコーダ２０に入力され、実際的なＭＰＥＧビデオデ
ータデコーディング動作が行われる。このようにデコー
ディングされたデジタルビデオデータは、メモリインタ
フェース部４０を通じて外部メモリ５０のフレームバッ
ファ領域に記録される。前記ＭＰＥＧビデオのデコーデ
ィング動作には、データの種類により以前にデコーディ
ングされてフレームバッファに記録されているデジタル
ビデオデータを、メモリインタフェースを通じて読み出
して参照しなければデコーディングができないものもあ
るので、実際には外部メモリのデータを多く読み取るよ
うになる。このような動作を通じて記録されたフレーム
バッファ上のデコーディングされたデジタルビデオデー
タは、決められた時間内にデジタルビデオ出力部３０に
より読み出されて外部に出力される。ここで、データデ
コーダ２０の出力を外部にすぐ出力せず、外部メモリ５
０内のフレームバッファを利用する理由は、ＭＰＥＧビ
デオの形式上デコーディングされるビデオフレームの順
序と、実際に表示されるビデオフレームの順序が異な
り、デコーディングされる時間と実際に表示されなけれ
ばならない時間が異なるので、外部メモリ５０上のフレ
ームバッファを通じてこのような順序及び時間を制御し
て、デジタルビデオ出力部３０で、正しくデータを出力
する装置が必要だからである。また、正しいデータのデ
コーディングのためには、デジタルビデオ出力が行われ
た場合でも、他のフレームのデコーディングにそのデー
タが参照されて使用されるデータの場合は、一定時間の
間デジタルビデオデータを保持しなければならない。こ
のように符号化データ入力部１０、データデコーダ２
０、デジタルビデオ出力部３０が、それぞれ独立的、並
列的に同時に動作しながら、１つのメモリインタフェー
ス部４０を通じて外部メモリ５０を利用することにな
る。
【０００３】図２は、ＭＰＥＧで定義したＩ、Ｐ、Ｂ画
像に関する概念を示す図である。図２を参照すると、Ｉ
画像の場合は、画像自体内の情報だけを利用して符号化
するので、デコーディングされた他の画像を参照しなく
てもデコーディング可能であり、Ｐ画像は前端のＩまた
はＰ画像の情報を、順方向予測して、最適の画質になる
ように符号化したものなので、順方向予測に使用した画
像データがなければデコーディングが不可能である。ま
たＢ画像は、過去と未来の画像（ＩまたはＰ）情報を両
方向予測して符号化したものなので、デコーディング時
には両方向予測で使用した２つの画像データがなければ
デコーディングされない。そのため、前記図１のフレー
ムバッファには、３つのフレーム分のデジタルデータを
保管しており、データ出力だけでなくデコーディング時
にもフレームバッファが続いて利用される。
【０００４】図３は、一般的な国際テレビジョンシステ
ム委員会(National Television System Committee ：以
下、“ＮＴＳＣ”とする) のＭＰＥＧデータの画像構成
図である。図３においてのＮＴＳＣ方式の場合、一般的
なＭＰＥＧデータの１秒間の分量に対してＩ、Ｂ、Ｐ画
像に区分して示した図で、１秒に３０フレームを表示す
るが、一般的に一秒が、画像Ｉは２フレーム、画像Ｐは
８フレーム、画像Ｂは２０フレームから構成される。従
って、データのデコーディングに２つのフレーム分を必
要とする画像Ｂが最も多いので、メモリインタフェース
を通じて外部メモリのフレームバッファに対する読み出
し、書き込み動作が頻繁に行われる。このような種類の
画像を利用して、ビデオカセットレコーダー（以下、
“ＶＣＲ”とする）のような高速フォワード再生、高速
リバース再生を実現しようとする場合は、一般に画像Ｉ
をランダムアクセス単位として画像Ｉだけを表示して実
現する。これは画像Ｉが、画像自体内の情報だけでデコ
ーディングが可能になるように独立的に符号化されてい
るので、他の画像がデコーディングされていなくてもデ
コーディングすることができるからである。また、デー
タの処理速度が向上しながら、画像Ｉだけでなく画像Ｐ
も利用して、より細密に早い再生時に利用することも可
能である。これは、１つの参照フレームのみがデコーデ
ィングされていれば可能なためである。
【０００５】前記ＭＰＥＧビデオデータデコーダの性能
は、秒当りの転送データ量(bit persecond)が、ある程
度高いビットストリームをデコーディングすることがで
きるか、また、ある程度早く入力データを受け入れるか
によって大きく左右される。ところが、前記図１に示し
たような構造では、独立的に同時に動作する符号化され
たデータ入力部１０、データデコーダ２０、デジタルビ
デオ出力部３０が、同じメモリインタフェース部４０を
通じて１つの外部メモリを利用するので、ＭＰＥＧビデ
オデータデコーダの性能は外部メモリ５０をどのように
効率的に利用するかということが重要な要素となる。す
なわち、外部メモリ５０への接近が多いほど、全体デコ
ーダの性能はそれだけ低下するようになる。ところが、
前述のとおり、高速再生時には、入力されるすべてのデ
ータをデコーディングするのでなく、画像Ｉだけをデコ
ーディングして表示するか、あるいは画像ＩとＰのみを
デコーディングして表示する方法を利用するが、従来の
ような装置では、必要としないデータ（画像Ｂまたは
Ｐ）も、外部メモリ５０上のビットストリームバッファ
に記録した後、データデコーダ２０でデータのデコーデ
ィングを遂行しながら、不要なデータであると判断され
るデータを一つ一つ読み出して捨てる方式を使用するの
で、デコーダでデコーディングするにさらに多くの時間
が必要で、メモリインタフェース部を通じた不要なデー
タの記録及び読み出しにより負荷が大きくなり、それに
よりデコーダで受け入れるデータの入力速度にも限界が
あり、高速再生時より自然な表示が難しくなるという問
題点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、ＭＰＥＧビデオデコーダが高速再生動作中のときに
は、不要なデータを記録しないことにより、不要なデー
タを記録してからこのデータをさらに読み出し不要だと
判断して捨てる機能を遂行せず、その時間に他の機能を
遂行することが可能になるので、デコーダの性能を向上
させ、一層自然な高速再生が実現できるデコーダ及びデ
コーディング方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、ＭＰＥＧビデオデータをデコーディ
ングして再生する装置において、前記ＭＰＥＧビデオデ
ータを入力としてデータ信号を出力する符号化されたデ
ータ入力部と、前記データ信号を入力としてデコーディ
ングする必要のあるデータであるかどうかを判断するデ
ータ分析部と、前記データ分析部の出力信号に応答して
制御信号を出力するメモリインタフェース部と、前記制
御信号に応答してＭＰＥＧビデオデータを貯蔵する外部
メモリ部と、前記外部メモリ部に貯蔵されたＭＰＥＧビ
デオデータを読み出してデコーディングした後、更に前
記外部メモリ部に貯蔵するデータデコーディング部と、
前記メモリ部にデコーディングされたデータを読み出し
て、予め設定された時間に出力するデジタルビデオ出力
部とから構成され、前記データ分析部は、前記予め設定
された時間の間データを遅延させるデータ遅延部と、前
記ＭＰＥＧビデオデータを入力として各種画像開始コー
ドを検出する開始コード検出機と、外部から入力される
モード信号から動作モードを設定するモード選択部と、
前記各種画像開始コードと前記設定された動作モードに
応答して、必要なデータである場合のみ、前記外部メモ
リ部に書き込みイネーブル信号を出力する制御部とから
構成されることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施例を添
付の図面を参照して詳細に説明する。図面の説明におい
て、同一の構成要素及び部分に対してはできるだけ同一
の参照符号及び参照番号を使用する。図４は、本発明に
よるＭＰＥＧビデオデータデコーダのブロック構成図で
ある。図４を参照すると、デコーディングしようとする
ＭＰＥＧビデオデータ入力ビットストリームは、符号化
データ入力部１００に入力されて、データ分析部２００
を通じてメモリインターフェースを通じて、外部メモリ
６００のビットストリームバッファに記録する。このデ
ータ分析部２００では、ＭＰＥＧビデオデータデコーダ
８００が正常に再生中の場合は、入力されるすべてのデ
ータを前記ビットストリームバッファに記録するが、高
速再生モードに動作中の場合は、デコーディングしない
不要なデータは選んで、前記ビットストリームバッファ
に記録されないようにする役割をする。前述したよう
に、入力されたビットストリームは、外部メモリ６００
上のビットストリームバッファで読み出され、前記図１
のデータデコーダに入力されて実際的なＭＰＥＧビデオ
デコーディング動作が行われる。
【０００９】このようにデコーディングされたデジタル
ビデオデータは、メモリインタフェース部３００を通じ
て外部メモリ６００のフレームバッファ領域に記録され
る。このＭＰＥＧビデオのデコーディング動作は、画像
種類により以前にデコーディングされてフレームバッフ
ァに記録されている参照フレーム等をメモリインタフェ
ース部３００を通じて読み出してデコーディングを遂行
することもある。このような動作を通じて記録されたフ
レームバッファ上のデコーディングされたデジタルビデ
オデータは、ＭＰＥＧ方式で決められた一定の時間にデ
ジタルビデオ出力部５００によって読み出されて外部に
出力される。
【００１０】図５は、図４のデータ分析部の詳細なブロ
ック構成図である。図５を参照すると、入力されるビッ
トストリームはデータ遅延部１１０を通過して出力され
る。ここで、遅延される時間は実際に開始コード（Star
t Code) 検出部１２０で開始コードを検出して制御部１
４０で制御信号を製作するにかかる時間ほど遅延させる
ようになる。この開始コード検出部１２０では、入力さ
れるデータからＩ、Ｐ、Ｂ画像の開始コードを検出する
役割をする。ＭＰＥＧデータの場合、すべてのデータが
最終的には可変長符号化方式を利用して符号化されるの
で、符号化された画像の大きさは画像の複雑度、明る
さ、前後画像との相関関係等により非常に可変的であ
り、そのデータの位置と意味は可変長デコーディング(V
LD) を遂行する前には分からない。しかし、ＭＰＥＧで
使用するすべての開始コードはバイト単位でその境界が
合せているので、これを利用してバイト単位でデータを
判断すると、開始コードを検出することができる。ま
た、モード選択部１３０では、入力されるモード信号か
らデータ分析部の動作モードを選択する役割を果たす。
一般的な再生の場合はノーマル信号を、高速再生の場合
は画像Ｉのみを再生するＢＰ＿Ｓｋｉｐモード信号を、
更に細密な高速再生をする場合は画像Ｉと画像Ｐのみを
再生するＢ＿Ｓｋｉｐモード信号をそれぞれ発生させる
役割をする。また、制御部１４０では、前記開始コード
検出部１２０で発生されたＩ開始コード、Ｐ開始コー
ド、Ｂ開始コード信号と、前記モード選択部１３０で発
生されたノーマル信号、ＢＰ＿Ｓｋｉｐモード信号、Ｂ
＿Ｓｋｉｐモード信号を利用して、メモリに記録するか
を示す書き込みイネーブル信号を発生させる。モード選
択部１３０の出力がノーマルの場合は、入力されるすべ
てのデータを記録しなければならないので、すべてのデ
ータに対してメモリ記録信号が発生するように書き込み
イネーブル信号を活性化させる。またその他に、前記Ｂ
Ｐ＿Ｓｋｉｐモード信号、Ｂ＿Ｓｋｉｐモード信号で動
作中の場合は、該当される画像のみメモリに記録される
ように適当な書き込みイネーブル信号を発生させる。
【００１１】図６は、図５の開始コード検出部の詳細フ
ローチャートである。図６を参照すると、ＭＰＥＧにお
ける画像開始コードは、ヘクサ(Hexa ： 以下、“Ｈ”
とする）で“00 00 01 00 ”に決められている。すなわ
ち、バイト単位でその境界が合せているので、バイト単
位で読み出しながらＨ“00 00 01 00 ”が順次に入力さ
れるかをまず判断しなければならない（ステップ２０１
〜２０４）。前記開始コードの前には、無限個のＨ“0
0”が挿入され得るので、Ｈ“01”を検出する位置でＨ
“01”が入力されなければ、Ｈ“00”が追加的に挿入さ
れたかを点検する部分が追加されている（ステップ２０
５）。このような方式で、画像開始コードが検出される
と（ステップ２０６）、その画像の種類は次の１１番目
のビットから１３番目のビットの３ビットにその画像の
種類を表示する。すなわち、Ｂ（ビット表示）“001 ”
であれば画像Ｉを（ステップ２０８、２０９）、Ｂ“01
0 ”であれば画像Ｐを（ステップ２１０、２１１）、Ｂ
“011 ”であれば画像Ｂを（ステップ２１２、２１３）
をそれぞれ示す。画像開始コードが検出された後、次の
１バイトを読み出すが、これは単に読んでしまうデータ
である。そして、新たな次のバイトを読み出して、Ｂ
“0011 1000 ”にビットアンド(Bit AND）動作を遂行し
て、任意のレジスタＡに貯蔵して置く。このような動作
は、前記画像開始コード後の１１番目から１３番目のビ
ットのみを抽出するための動作である。次に、このよう
に抽出されたデータであるレジスタＡの内容がＨ“08”
の場合は、この画像の種類が画像Ｉであるので、Ｉ画像
開始コードを検出したとのＩ開始コード信号を発生さ
せ、前記レジスタＡの内容がＨ“10”の場合は、この画
像の種類が画像Ｐなので、Ｐ画像開始コードを検出した
とのＰ開始コード信号を発生させ、前記レジスタＡの内
容がＨ“18”の場合は、この画像の種類が画像Ｂなの
で、Ｂ画像開始コードを検出したとのＢ開始コード信号
を発生させる。その後、ＭＰＥＧビデオデコーダが動作
し継続して動作中であれば（ステップ２１４）、前記の
ような動作を継続し、それ以上デコーディングを遂行し
なければ前記のような動作を終了する。
【００１２】図７は、図５に示した制御部の第１動作タ
イミング図である。図７において第１動作タイミング
は、ノーマルモードでない画像Ｉのみをデコーディング
して表示するＢＰ＿Ｓｋｉｐモードで動作中の時を示す
動作タイミングを意味し、従って、入力ビットストリー
ムを受けて前記開始コード検出部で各種開始コードを検
出するそれぞれの画像が開始された後、一定時間が経な
ければならない。従って、前記開始コードを検出するた
めの時間だけ、入力ビットストリームを遅延して出力ビ
ットストリームを出力するようになる。そして、これに
合せてＩ開始コードが検出されると、メモリへの書き込
みイネーブル信号を活性化させて記録するようにし、Ｐ
開始コードやＢ開始コードが発生する場合はメモリへの
書き込みイネーブル信号をディスエーブルさせ、メモリ
に記録されないようにする。
【００１３】図８は、図５に示した制御部の第２動作タ
イミング図である。図８において第２動作タイミング
は、ノーマルモードでない画像Ｉと画像Ｐのみをデコー
ディングして表示するＢ＿Ｓｋｉｐモードで動作中の時
を示す動作タイミングを意味する。入力ビットストリー
ムを入力して前記開始コード検出部で各種開始コードを
検出するためには、それぞれの画像が開始された後、一
定時間を経るべきである。従って、前記開始コードを検
出するにかかる時間だけ入力ビットストリームを遅延し
て出力ビットストリームを出力することになる。そし
て、これに応じてＩ開始コードやＰ開始コードが検出さ
れると、メモリへの書き込みイネーブル信号を活性化さ
せて記録を始めるようにし、Ｂ開始コードが発生する場
合にはメモリへの書き込みイネーブル信号をディスエー
ブルさせて、メモリへの記録を止めさせる。
【００１４】上記本発明は、図面を中心として例を挙げ
て限定して説明したが、本発明の技術的思想を外れない
範囲内では多様な変化と変形が可能であることは、当業
者には明らかなことである。
【００１５】
【発明の効果】以上のべてきたように本発明は、ＭＰＥ
Ｇビデオデータデコーダが高速再生モードで動作中の場
合、デコーディングしないデータはデコーダのメモリに
記録しないことにより、不要なデータをメモリに記録
し、メモリからこの記録されたデータを読み出して不要
と判断するような無駄な時間の消費を防止して、その時
間にデコーダが他の動作を遂行することができるので、
デコーダの性能を改善させる効果がある。このような改
善効果は、特に高速再生時に、デコーダの負荷を多く除
去することにより、より多くのデータが処理可能であ
り、これにより一層自然な高速再生を実現することがで
きる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の技術によるＭＰＥＧビデオデータデコー
ダのブロック構成図である。
【図２】一般的な画像Ｉ、Ｂ、Ｐの関係図である。
【図３】一般の国際テレビジョンシステム委員会ＭＰＥ
Ｇデータの画像構成図である。
【図４】本発明によるＭＰＥＧビデオデータデコーダの
ブロック構成図である。
【図５】図４に示したデータ分析部のブロック構成図で
ある。
【図６】図５に示した開始コード検出部の詳細フローチ
ャートである。
【図７】図５に示した制御部の第１動作タイミング図で
ある。
【図８】図５の制御部の第２動作タイミング図である。
【符号の説明】
１００ 符号化データ入力部 １１０ データ遅延部 １２０ 開始コード検出部 １３０ モード選択部 １４０ 制御部 ２００ データ分析部 ３００ メモリインタフェース部 ５００ デジタルビデオ出力部 ６００ 外部メモリ ８００ ＭＰＥＧビデオデータデコーダ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＭＰＥＧビデオデータをデコーディング
    して再生する装置において、 前記ＭＰＥＧビデオデータを入力としてデータ信号を出
    力する符号化されたデータ入力部と、 前記データ信号を入力としてデコーディングする必要の
    あるデータであるかどうかを判断するデータ分析部と、 前記データ分析部の出力信号に応答して制御信号を出力
    するメモリインタフェース部と、 前記制御信号に応答してＭＰＥＧビデオデータを貯蔵す
    る外部メモリ部と、 前記外部メモリ部に貯蔵されたＭＰＥＧビデオデータを
    読み出してデコーディングした後、更に前記外部メモリ
    部に貯蔵するデータデコーディング部と、 前記メモリ部にデコーディングされたデータを読み出し
    て、予め設定された時間に出力するデジタルビデオ出力
    部とから構成され、 前記データ分析部は、 前記予め設定された時間の間データを遅延させるデータ
    遅延部と、 前記ＭＰＥＧビデオデータを入力として各種画像開始コ
    ードを検出する開始コード検出機と、 外部から入力されるモード信号から動作モードを設定す
    るモード選択部と、 前記各種画像開始コードと前記設定された動作モードに
    応答して、必要なデータである場合のみ、前記外部メモ
    リ部に書き込みイネーブル信号を出力する制御部とから
    構成されることを特徴とする装置。
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