JP3704356B2 - 符号化映像信号の復号化装置およびそれを用いた蓄積復号化装置 - Google Patents
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Description
本発明は、符号化映像信号の蓄積装置、復号化装置およびそれらを用いた蓄積復号化装置に関する。
背景技術
ディジタル化された映像信号、とりわけ動画像は膨大な情報量を持つ。そのため、磁気ディスクなどの記録媒体に長時間にわたってそれをそのまま記録しようとすると非常に大きい記憶容量が必要になり、コストが嵩む。また同様に、有線または無線による伝送の際もディジタル化映像信号をそのまま伝送しようとすると、映像データのビットレートが高いことから非常に広帯域な伝送路が必要であり、その実現は容易ではない。そこで信号処理により映像データを効率良く符号化し、データ量を削減するための符号化方式がいくつか提案されている。
そのような符号化方式としてMPEG1(「OPTRONICS」;1992、No.5、pp.86〜98の“蓄積媒体における符号化”に記載)およびMPEG2(「テレビジョン学会誌」;Vol.48、No.1、pp.44〜49に記載)がある(以下単にMPEGと言った場合は両者を指す)。
MPEGには映像信号の符号化方式と音声信号の符号化方式がある。さらに、それぞれの方式で符号化された符号化映像信号と符号化音声信号とを統合する統合化方式があり、それによって両者を統合して同時に伝送・蓄積することが可能である。
MPEGにおいて、映像データのデータ量を削減するために用いられている方法の一つが、符号化する画像とその前後の画像(以下参照画像)との間で差分を取って振幅の小さい情報に変換することにより、符号化に要するビット数を少なくする方法である。
MPEGでは、符号化を行う画像の単位をピクチャと呼ぶ。MPEG1の場合、1ピクチャは原画像の1フレームで構成されている。また、MPEG2の場合は1ピクチャは原画像の1フレーム単位または1フィールド単位で構成されており、どちらの単位を用いるかは符号化時に選択可能となっている。
画像の参照方法によりI、P、Bの3種類のピクチャが存在する。これを第14図に示す。図中の矢印は始点が参照画像、終点が復号中のピクチャを表している。Iピクチャは画像の参照を行わない。復号化のために必要な情報がすべてそのピクチャ内に符号化されている(画像内符号化画像)からである。Iピクチャは単独で復号化が可能である反面、一般にデータ量は最も多くなる。Pピクチャは直前に復号化したIピクチャまたはPピクチャを参照画像とする(前方予測画像)。データ量はIピクチャに次いで多い。そしてBピクチャは直前と直後に存在するIまたはPピクチャを参照画像とする(双方向予測画像)。データ量は最も少ない。
次に、MPEG映像信号の符号の階層構造について述べる。MPEGの符号化データは、レイヤと呼ばれる階層構造を持っている。第15図に示すように、最上層のシーケンスレイヤから最下層のブロックレイヤまでの6つの階層がある。
最上層のシーケンスレイヤはシーケンスヘッダに始まり、シーケンスエンドコードで終了する符号の単位である。シーケンスヘッダにはピクチャサイズ、フレームレートなど一連のシーケンスに共通なパラメータが符号化されている。なお、チャネル切り替えの場合などのように、シーケンスの途中から復号開始した場合に備えて、シーケンスレイヤのヘッダは符号化側でシーケンス中に適宜繰り返して挿入可能となっている。
次のグループ・オブ・ピクチャレイヤはグループ・オブ・ピクチャヘッダに始まり、複数のピクチャレイヤを含む。
ピクチャレイヤはピクチャヘッダに始まり、複数のスライスレイヤを含む。前述のように、1つのピクチャは1枚のフレーム画像または1つのフィールド画像に対応する。ピクチャヘッダにはI、P、Bの区別を示すパラメータなどが符号化されている。
スライスレイヤはスライスヘッダに始まり、複数のマクロブロックを含む。マクロブロックレイヤはマクロブロックヘッダと、6つのブロックを含む。そして、最下層のブロックレイヤにはDCT(離散コサイン変換)係数が符号化されている。
ところで、MPEGにおいては、符号化データ中に誤りが含まれていることを示すシーケンスエラーコードが用意されている。これは、例えば符号化データの伝送途中で発生した誤りを訂正しきれなかった場合に伝送媒体などによる挿入が許されている。しかし、MPEGの規格ではシーケンスエラーコードが挿入されていた場合の復号化装置側での対処の仕方については規定されておらず、その利用法は復号化装置に委ねられている。
MPEGでは、あらかじめ決められた容量のバッファメモリを復号化装置内部に設け、それがオーバーフローやアンダーフローを起こさないように符号化装置側の責任で符号化が行われる。このことを第8図を用いて説明する。図は復号化装置のバッファメモリ内部のデータ量の遷移を示すグラフである。横軸は時刻を、縦軸はデータ量を表す。また、この図では1ピクチャ期間=1フレームの場合を例にとった。
外部から映像信号の符号化データが入力され、それに伴ってバッファ内部のデータ量は増加していく。1フレームにつき1回、定期的に復号化(デコード)が行われ、その時に消費された分だけバッファ内のデータ量は減少する。以上を繰り返すのでバッファ内のデータ量の遷移は図に示したようにノコギリの歯状になる。なお、実際のハードウエアでは復号化はある程度時間をかけて行われるが、この図では復号化が瞬時に行われるモデルで表した。また、データ増加時のグラフの傾きはデータ入力の転送レートを表しているが、これについては後述する。
ここで注意すべき点は、データ量のピークがバッファメモリの容量を越えたり(オーバーフロー)、逆にデータ量の最小値がゼロになり、データが不足する(アンダーフロー)ことがないように符号化することが符号化装置に要求されているということである。そのため、符号化装置は、復号化装置側のバッファ容量をあらかじめ想定し、それがオーバーフローまたはアンダーフローしないように符号化を行う。それと同時に、上記の想定したバッファ容量値を符号化映像信号中にパラメータとして記述する。従って復号化装置側は、少なくとも記述された容量以上のバッファメモリを用意すれば、アンダーフローやオーバーフローを起こすことなく正常な復号化処理を行うことができる。
第4図は符号化データの復号化装置1と符号化データ蓄積装置2とで構成された一般的な符号化映像信号の蓄積復号化装置3の一例である。符号化データ蓄積装置2において、メモリ22は内部に空きがあると、データ読取部28にデータリクエスト信号を出し、符号化データを要求する。データ読取部28はそれに基づき、記憶媒体21から符号化データを読み取り、メモリ22に出力する。またメモリ22は、復号化装置1からデータリクエスト信号を受け取ると、それに応じて内部に蓄積した符号化データを出力する。
復号化装置1では、システムデコード部11において受け取った符号化データを符号化映像データと符号化音声データに分離する。分離された符号化映像データは一旦バッファメモリ部12に蓄積された後、復号化部13に入力され、そこで復号化処理を受けて復号化映像信号として出力される。また、バッファメモリ部12では内部に空きがあるとデータリクエスト信号をシステムデコード部11に出力してデータを要求し、システムデコード部11はそれに応じてさらにデータリクエスト信号を符号化データ蓄積装置2に出力して符号化データを要求する。
第6図は符号化データ蓄積装置2から出力される符号化データの転送レートを説明する図である。復号化装置1からのデータリクエスト信号を受け取ると、符号化データ蓄積装置2はある一定のデータ転送レート(図のピーク値)で所定の量の符号化データを出力する。データリクエストは復号化処理の進捗に応じて間欠的に行われるので、全体としての符号化データの転送レートの平均値はピーク値よりも小さい値となる。その値は通常再生時におけるデータ転送レートの平均値である。
ところで、このような符号化映像信号の再生システムにおいて、通常の再生だけではなく、高速再生などの特殊再生が実現できると実用上便利である。しかし、MPEGの規格においてこのような特殊再生を実現するための方式については具体的には定められていない。
例えば、本来通常再生を想定して符号化されている映像信号を、符号化データ蓄積装置内部で部分的に間引いてから復号化装置に出力することにより高速再生を行わせることが可能である。そのように、符号の文法構造を守った上で、復号化装置の側からは見かけ上正常な別の符号化データに作り替えることにより高速再生を実現することはMPEGでも推奨されている。しかし、通常再生を想定して符号化されている映像信号自体に手を加えることなくそのままの形で、復号化装置の側で故意に高速再生するための方式については触れられていない。
高速再生を実現するため、MPEGで推奨されているように、符号化データ蓄積装置において、元の符号化映像信号を符号の文法構造を守って見かけ上正常な別の符号化映像信号に作り替える方法では、復号化装置側に手を加える必要はない。しかし、そのためには符号化映像信号を解析し、再構築する装置を符号化データ蓄積装置内に新たに設けなければならない。従って回路規模が増大し、コストの上昇を招くという問題点がある。
高速再生の目的では、このような回路規模の増大を避けるため、符号化データ蓄積装置内での符号化映像信号の解析および再構築を省略した簡易的な装置が考えられている。それを第5図に示す。すなわち、ジャンプ制御部23を用いて、記憶媒体21から読み取る符号化データを定期的に読み飛ばすようデータ読取部28を制御することにより、符号化データの一部分を間引いて復号化装置に送り、高速再生を実現するというものである。
記憶媒体21上には第13図に示すような形で螺旋状(あるいは図示しないが同心円状)となったトラック211に沿って符号化データが記録されている。データ読取部28は通常それを先頭から順番に読みとって行く。ジャンプ制御部23はそれを1あるいは複数トラック分ジャンプさせるようデータ読取部28を制御することによって、符号化データを読み飛ばす。
ところがこの方法だと、再生された画像が不自然に不連続な画像になってしまうという問題がある。というのは、I、B、Pの3種類のピクチャのうち復号化可能なのはIピクチャだけだからである。すなわち、BピクチャとPピクチャを復号化するためにはその直前の参照画像が必要である。ところが、復号化装置に送られる符号化データはトラックジャンプにより所々で不連続になっているので、復号化に必要な参照画像が欠落している可能性がある。言い換えれば、復号化装置が内部に保持している参照画像が必ずしも適切な参照画像であるという保証がない。そのため、高速再生時にはB、Pピクチャの復号化は不可能であり、単独で復号化可能なIピクチャのみ復号化せざるを得ない。高速再生という目的から考えてピクチャを間引くこと自体は必要なので、参照画像が2枚ないと復号化できないBピクチャを間引くのは適切と考えられるが、Pピクチャをも復号化できないと次に示すように不自然に不連続な再生画像となる場合がある。
再生される画像の様子を第11図に示す。横軸は時刻であり、縦軸は通常再生時において表示されるべき画像の順番である。同図(a)は通常再生時の場合であり、I、P、Bのすべてのピクチャが表示されることを示している。(b)、(c)、(d)は高速再生時の場合であり、いずれも(a)に比べて平均的な傾きが大きく、それだけ高速再生されることを示している。そのうち、上記のトラックジャンプによる高速再生の画像は(b)の階段状のグラフである。トラックジャンプを行っているため符号化データのうちIピクチャだけを、しかも飛び飛びに復号化せざるを得ない。そのため、図に示したように同じ画像(Iピクチャ)を何度も繰り返し表示する必要があり、不自然に不連続な画像になってしまうという問題点がある。
本発明の目的は、符号化映像信号を解析する装置を符号化データ蓄積装置内に設けることによる回路規模の増大を避けて高速再生を実現する符号化映像信号の蓄積復号化装置を提供することにある。
さらに本発明の目的は、高速再生に当たって第11図(c)または(d)のようにできるだけ滑らかな再生画像を実現することにある。
発明の開示
上記目的達成のため、本発明では符号化映像信号の蓄積装置において、
符号化映像信号を記憶した記憶媒体から該符号化映像信号を読み取る信号読取手段と、
上記信号読取手段の出力を一時的に蓄える第1のバッファメモリと、
蓄積装置外部からの信号に反応して、上記記憶媒体に記録された符号化映像信号の一部分を強制的に読み飛ばすよう上記信号読取手段を制御する制御手段とを具備し、
上記第1のバッファメモリから符号化映像信号を読み出し、情報が記録時と同じ連続した順番で出力されている期間におけるデータ転送レートの平均値が通常再生時よりも大きな値で高速に該符号化映像信号を外部に出力可能にした。
さらに、符号化映像信号の復号化装置において、
入力された上記符号化映像信号を解析して、画像内符号化画像と前方予測画像と双方向予測画像とを識別する画像予測方式識別手段と、
入力された上記符号化映像信号を一時的に蓄える第2のバッファメモリと、
上記第2のバッファメモリに蓄えられた符号化映像信号を読み出して復号化する復号化手段とを具備し、
上記画像予測方式識別手段の出力に基づいて、入力された上記符号化映像信号のうち画像内符号化画像と前方予測画像のみを上記第2のバッファメモリに蓄え、双方向予測画像は蓄えないことにより、上記復号化手段が画像内符号化画像と前方予測画像のみを復号化する第1の復号化モードと、
上記画像予測方式識別手段の出力に基づいて、入力された上記符号化映像信号のうち画像内符号化画像のみを上記第2のバッファメモリに蓄え、前方予測画像と双方向予測画像は蓄えないことにより、上記復号化手段が画像内符号化画像のみを復号化する第2の復号化モードとを設けることとした。
【図面の簡単な説明】
第1図は、第1の実施例における符号化映像信号の蓄積復号化装置のブロック図である。
第2図は、第2の実施例における符号化映像信号の蓄積復号化装置のブロック図である。
第3図は、第3の実施例における符号化映像信号の蓄積復号化装置のブロック図である。
第4図は、一般的な符号化映像信号の蓄積復号化装置のブロック図である。
第5図は、一般的な符号化映像信号の蓄積復号化装置のブロック図である。
第6図は、符号化データ蓄積装置から出力される符号化データの転送レートを説明する図である。
第7図は、符号化データ蓄積装置から出力される符号化データの転送レートを説明する図である。
第8図は、復号化装置内に設けたバッファメモリのデータ量の遷移を示すグラフである。
第9図は、復号化装置内に設けたバッファメモリのデータ量の遷移を示すグラフである。
第10図は、復号化装置内に設けたバッファメモリのデータ量の遷移を示すグラフである。
第11図は、通常再生および高速再生時の画像の様子を示す図である。
第12図は、超高速再生時の画像の様子を示す図である。
第13図は、符号化データを記憶する記憶媒体上のトラックの模式図である。
第14図は、MPEGにおけるI、P、Bピクチャそれぞれの画像の参照方法を示す図である。
第15図は、MPEGの符号化映像信号の階層構造を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
以下に本発明の実施例を図面を用いて説明する。本実施例では、入力信号として先に述べたMPEGに準じる映像信号の符号化データを想定する。
第1図は本発明による符号化映像信号の蓄積復号化装置3のブロック図である。1は符号化映像信号の復号化装置、2は符号化データ蓄積装置である。
まず、通常の復号化処理における信号の流れについて説明する。
符号化データ蓄積装置2において、記憶媒体21には符号化映像信号および符号化音声信号を統合化した符号化データが記録されている。データ読取部28は、メモリ22からの要求に応じて記憶媒体21上に記録された符号化データを読み取る。メモリ22は読み取った符号化データを一旦蓄積し、復号化装置1からの要求に応じてそれを出力する。また、メモリ22は内部に空きが生じると、データ読取部28にデータリクエスト信号を出してデータを要求する。
復号化装置1では、符号化データ蓄積装置2から符号化データを受け取り、システムデコード部11において符号化データを符号化映像データと符号化音声データに分離する。このうち符号化映像データはバッファメモリ部12内部のメモリ122に一旦蓄積された後、復号化部13へ入力される。
復号化部13では、先ずVLD部131において、符号化映像データの解析を行い、DCT係数や動きベクトル情報、その他復号化に必要なパラメータを抽出する。IDCT部132ではDCT係数を逆DCT変換する。MC部133では動き補償を行う。すなわち、PピクチャまたはBピクチャを復号化する場合に、以前に復号化した画像を動きベクトル情報に基づいてフレームメモリ135から参照画像として読み出し、それをIDCT部132の出力と加算することによって画像を復号化する。復号化した画像は、表示用として、あるいは次の参照画像用として、一旦フレームメモリ135に蓄えられる。DISP部134は、フレームメモリ135に蓄えられている復号化画像を読み出し、必要に応じて垂直または水平の補間等の処理を行い、表示の同期に合わせて復号化映像信号として外部に出力する。
次に、高速再生を行う場合について説明する。
まず、高速再生を行わせる指示が復号化装置1の外部からIPB判定部121に入力される。
IPB判定部121はその指示に基づき、システムデコード部11から出力された符号化映像データがI、P、Bピクチャのいずれであるかを判定する。その結果、Bピクチャであった場合にはメモリ122への書き込みを禁止する。また、IまたはPピクチャであった場合にはメモリ122への書き込みを許可する。このようにして、符号化映像データの中からBピクチャのみをあらかじめ除去してから復号化部13へ入力することが可能である。
さらに本発明では、高速再生時は通常再生時よりも高速な転送レートで符号化データ蓄積装置2から符号化データを出力可能にした。というのは、Bピクチャを除去しているので、その分だけ通常より早く次のIまたはPピクチャが必要となるからである。
ここで述べた高速な転送レートとは次のような意味である。すなわち、第7図に示すように、高速再生時はBピクチャを除去した分だけ復号化装置1からのデータリクエストが通常再生時よりも頻繁に発生する。符号化データ蓄積装置2はその頻繁なデータリクエストに対応して符号化データを出力可能であるようにした。従って、この場合の符号化データの転送レートの平均値は、第6図に示した通常再生時における転送レートの平均値よりも大きな値になる。
例として、IBBPBB・・・のようにI、Pピクチャの間にBピクチャが2枚ずつ挟まれているような場合を考えると、高速再生時の転送レート(の平均値)は通常再生時の3倍必要となる。というのは、本来3枚分のピクチャデータ(例えばIBB)を、間の2枚のBピクチャを抜くことによって、1枚分(Iピクチャ)の時間で消費する割合になるからである。
以上の場合のメモリ122内のデータ量の遷移を第9図に示す。除去するBピクチャはメモリ122にデータを書き込まないのでその部分ではデータ量は増加しない。またデータの転送レートが高いので、第8図と比較するとデータが増加している部分の傾きが大きくなっている。このようにしてBピクチャを除去しながらI、Pピクチャを連続して復号化部13に供給し、滑らかな高速再生を行うことを可能にしている。この場合の再生画像は第11図(c)のようになる。
ところで、以上の例の中で、高速再生時に符号化データ蓄積装置2から復号化装置1へ通常よりも高速なレートで符号化データを転送することを説明したが、装置の性能という物理的な要因によって、そのレートにも自ずと上限がある。するとデータ転送が間に合わず、I、Pピクチャを連続して復号化部13に供給できなくなる場合がある。その場合とは、例えば除去しようとするBピクチャの枚数やデータ量が多い場合である。第7図でいえば、データ転送レートの平均値としてピーク値以上の値が必要になるということである。そのときは復号化部13によるメモリ122内の符号化データの消費が早すぎて、データリクエスト信号を符号化データ蓄積装置2に出力してもそれに対する符号化データの供給が追い付かないので、メモリ122におけるアンダーフローが発生する。アンダーフローが発生すると、メモリ122に次ピクチャのデータが蓄積し終わるまで復号化処理を一時停止して、そのまま待ち続けなくてはならないので、一時停止した期間の分だけ映像信号の高速再生速度の低下を招く原因になる。
本発明では、アンダーフローが発生した場合でも映像信号の再生速度の低下を最小限にするために符号化データ蓄積装置2にデータ読み取りのジャンプ機構を設けることとした。第1図において、メモリ122でアンダーフローが発生すると、それを速度調整部14を介して符号化データ蓄積装置2内に設けたジャンプ制御部23に伝える。ジャンプ制御部23はそれに応じて、記憶媒体21から読み取る符号化データを所定のトラック数ジャンプさせるようデータ読取部28を制御することによって、符号化データを読み飛ばすことが可能である。それにより、アンダーフロー発生による再生速度の低下を抑制している。
アンダーフロー発生時におけるメモリ122のデータ量の遷移を第10図に示す。
上記のようなトラックジャンプが発生した箇所では符号化データの不連続が発生する。すなわち、正常な符号化データではないので復号化に不都合を生じる場合がある。ところが、トラックジャンプによる符号化データの不連続部分はメモリ22を経由するためアンダーフロー発生後復号化装置1に入力されてくるまでタイムラグがあるので、そのままでは復号化装置側では不連続の発生した箇所を知ることができない。そこで本発明では、高速再生の復号中にエラーを検出した場合に不連続箇所と判断し、Iピクチャのみを復号化するモードに移行することとした。すなわち、IPB判定部121により画像内符号化画像のみメモリ122への書き込みを許可する。それにより、符号化データの不連続部分以降では、誤った参照画像を用いたPピクチャの復号化を避けて高速再生を行うことを可能にしている。
なお、Iピクチャ検出後は再びI、P両ピクチャを復号化するモードに戻り、滑らかな高速再生を行うようにしている。以上の場合の再生画像の様子を第11図(d)に示す。I、P両ピクチャを復号化する期間とトラックジャンプを行う期間とが交互に現れる。この場合も同図(b)のトラックジャンプのみを行う高速再生に比較して、より滑らかな高速再生を行うことが可能である。なお、以上述べたことから分かるように、トラックジャンプとトラックジャンプの間の期間においては、Bピクチャを抜いてI、Pピクチャのみを復号化しており、該期間における蓄積装置2からの符号化データの転送レートの平均値は通常再生時の同じ期間における値よりも大きい。
次に、超高速再生を行う場合について説明する。超高速再生とは、上記の高速再生よりもさらに高速が要求される場合である。
本実施例では、第13図に示した符号化データの記録トラック211を積極的にジャンプさせることにより、符号化データの一部分を飛び飛びに再生する。また、トラックジャンプとトラックジャンプの間は、上記の高速再生の場合と同様に、復号化装置1は符号化映像データのうちIピクチャとPピクチャとを復号化することにより、超高速再生の場合もできるだけ滑らかな再生を行うようにした。超高速再生時における再生画像の様子を第12図に示す。
トラックジャンプのきっかけは復号化装置1から符号化データ蓄積装置2に対して指示する。復号化装置1はそのきっかけを以下のようにして決めている。
第1図において、システムデコード部11は、符号化データを符号化映像データと符号化音声データに分離する際にPTS(プレゼンテーションタイムスタンプ)を復号化し、速度調節部14に渡す。PTSは復号化された個々のピクチャデータを表示するべき時刻を表す情報である。本来は、通常再生時にその情報を用いて適切なタイミングで復号化映像データを出力することを可能にするための情報である。
本実施例ではPTSを超高速再生時における速度調整に用いている。すなわち速度調整部14は、超高速再生の指示を受けている場合には、本来の再生速度よりも大きい所望の超高速再生速度で再生したと仮定した場合のPTS値とシステムデコード部11から渡された現時点でのPTS値とを比較し、その差がある一定値を越えたと判断した場合に符号化データ蓄積装置2に対しトラックジャンプの指示を出すようにしている。
本実施例では、以上のようにして所望の再生速度による超高速再生を可能にしている。
次に、本発明の第2の実施例について述べる。
第1の実施例で述べたように、高速再生時にメモリ122でアンダーフローが発生すると、強制的にトラックジャンプを起こさせて符号化データを読み飛ばすようにしている。本実施例においては、ジャンプによってデータが不連続になっている箇所に目印としてエラーコードを挿入することにより、エラー検出、すなわち不連続部分の検出が容易になるよう工夫した。
第2図は本実施例における符号化映像信号の蓄積復号化装置3のブロック図である。第1の実施例と共通の部分については説明を省略する。
高速再生時に復号化装置1のメモリ122でアンダーフローが発生したとき、符号化データ蓄積装置2において、ジャンプ制御部23は符号化データを読み飛ばすようデータ読取部28を制御すると同時に、エラーコード発生器24側に切替器25を一時的に切り替える。それによって、ジャンプが発生した箇所にエラーコードが挿入される。
エラーコードを挿入された符号化データはメモリ22を経由して復号化装置13に入り、さらにシステムデコード部11、バッファメモリ部12を経由して復号化部13に入力される。そしてVLD部131において挿入されたエラーコードが検出される。VLD部13はエラーコードを検出すると、それをMC部133、DISP部134およびIPB判定部121に通知する。MC部133およびDISP部134は、エラーコードが検出された場合は、直前に復号化したフレームメモリ135に蓄積されている画像を使用するようにして、エラーコード以後に続く間違ったデータのために復号化画像が乱れることがないようにする。
以上のように、本実施例によれば、高速再生時のトラックジャンプによって途中から符号化データが不連続になった場合、その位置にエラーコードを挿入することによって、符号化装置1におけるエラー検出、すなわち不連続部分の検出を容易にしている。
次に、本発明の第3の実施例について述べる。
第1の実施例で述べたように、高速再生時にメモリ122でアンダーフローが発生すると、ジャンプ制御部23は符号化データを読み飛ばすようデータ読取部28を制御する。ただし、本実施例においては、ジャンプによってIピクチャのデータが途中から不連続にならないようにして、復号化画像の乱れを防止するようにした。
第3図は本実施例における符号化映像信号の蓄積復号化装置3のブロック図である。第1の実施例と共通の部分については説明を省略する。
高速再生時には符号化データ蓄積装置2内の切替器26を図の上側に、切替器27を下側に切り替える。こうすることによってメモリ22はバイパスされ、データ読取部22から復号化装置1へ符号化データが直接入力される。このようにして、本実施例では高速再生時にメモリ22におけるタイムラグが発生しないようにした。
復号化装置1のIPB判定部121で高速再生時にI(P)ピクチャを発見すると、該ピクチャが終了するまでの間切替器14を開き、アンダーフロー信号が符号化データ蓄積装置2のジャンプ制御部23へ伝わるのを禁止する。それによって、メモリ122にI(P)ピクチャを蓄積している途中でアンダーフローが発生した場合はジャンプが禁止されるので、該Iピクチャのデータは途中で途切れることなく完全な形でメモリ122に蓄積される。従って、アンダーフローが発生しても復号化画像は乱れない。
なお、以上の各実施例において、MPEGの規格に準じた符号化信号を復号化する例を示したが、本発明はその規格に限定されるものではなく、同様の性質を備えた他の符号化規格で符号化された信号にも適用可能である。
以上のように、本発明により、符号化映像信号を解析する装置を符号化データ蓄積装置内に設けることなく高速再生を実現する符号化映像信号の蓄積装置および復号化装置を提供することが可能である。また、I、Pピクチャを復号化することにより、滑らかな高速再生を実現することが可能である。
産業上の利用可能性
本発明によれば、上記符号化映像信号の蓄積装置から復号化装置へ符号化映像信号が入力され、
高速再生を行う場合には、入力された符号化映像信号は復号化装置内に設けた上記画像予測方式識別手段により解析され、画像内符号化画像と前方予測画像と双方向予測画像が識別される。
その結果、双方向予測画像を識別した場合には復号化装置内に設けた上記第2のバッファメモリへの書き込みを中止し、画像内符号化画像または前方予測画像を識別した場合には、同バッファメモリへの書き込みを再開する。そのようにして双方向予測画像を除去し、画像内符号化画像および前方予測画像のみを復号化部へ送る。復号化部では送られてきた画像内符号化画像および前方予測画像のみを復号化し、出力する。
双方向予測画像を除去したので、除去しなかった場合(通常再生時)に比べて復号化装置は次の符号化映像信号が早目に必要となる。本発明では、上記符号化映像信号の蓄積装置は高速再生時には通常再生時よりも高い転送レートでデータを出力可能にしているので、その要求に答えられるよう符号化データを出力することが可能である。
それでもなおデータの転送レートが不足する場合には、上記符号化映像信号の蓄積装置は上記制御手段を用いて、記憶媒体に記録された符号化映像信号の一部分を強制的に読み飛ばすよう上記信号読取手段を制御する。その場合は、上記復号化装置は上記画像予測方式識別手段の出力結果により、双方向予測画像または前方予測画像を識別した場合には復号化装置内の上記第2のバッファメモリへの書き込みを中止し、画像内符号化画像を識別した場合には、同バッファメモリへの書き込みを再開する。そのようにして双方向予測画像および前方予測画像を除去し、画像内符号化画像のみを復号化部へ送る。復号化部では送られてきた画像内符号化画像のみを復号化し、出力する。
以上のようにして、符号化映像信号の蓄積装置内部に符号解析装置を設けることなく高速再生を行う。さらに、高速再生に当たって画像内符号化画像に加えて前方予測画像の復号化をも行うことにより、滑らかな高速再生を実現可能である。
Claims (5)
- 記憶媒体に記録された符号化映像信号を再生出力する蓄積装置と、該蓄積装置から再生出力された符号化映像信号を復号化して復号化映像信号を得る復号化装置とを有する、符号化映像信号の蓄積復号化装置であって、
上記蓄積装置は、
符号化映像信号を記録した記憶媒体から該符号化映像信号を読み取る信号読取手段と、
上記信号読取手段の出力を一時的に蓄える第1のバッファメモリと、
上記蓄積装置の外部からの信号に応じて、上記記憶媒体に記録された符号化映像信号の一部を強制的に読み飛ばすように上記信号読取手段を制御する制御手段とを具備し、
上記第1のバッファメモリから符号化映像信号を読み出し、該符号化映像信号が記録時と同じ連続した順番で出力されている期間におけるデータ転送レートの平均値が通常再生時よりも高速に該符号化映像信号を外部に出力可能な蓄積装置であって、
上記復号化装置は、
上記蓄積装置から出力された符号化映像信号を入力とし、
入力された上記符号化映像信号を解析して、画像内符号化画像と前方予測画像と双方向予測画像とを識別する画像予測方式識別手段と、
入力された上記符号化映像信号を一時的に蓄える第2のバッファメモリと、
上記第2のバッファメモリに蓄えられた符号化映像信号を読み出して復号化する復号化手段と、
復号中のエラーを検出するエラー検出手段を具備し、
上記画像予測方式識別手段の出力に基づいて、入力された上記符号化映像信号のうち画像内符号化画像と前方予測画像のみを上記第2のバッファメモリに蓄え、上記復号化手段が画像内符号化画像と前方予測画像のみを復号化する第1の復号化モードと、上記画像予測方式識別手段の出力に基づいて、入力された上記符号化映像信号のうち画像内符号化画像のみを上記第2のバッファメモリに蓄え、上記復号化手段が画像内符号化画像のみを復号化する第2の復号化モードとを有し、上記第1の復号化モードで符号化映像信号を復号化中に、上記エラー検出手段によりエラーを検出したことによって、上記第2の復号化モードに移行する復号化装置であること、
を特徴とする符号化映像信号の蓄積復号化装置。 - 請求の範囲第1項記載の符号化映像信号の蓄積復号化装置において、
上記復号化装置は、
上記第1の復号化モードで符号化映像信号を復号化中に、上記蓄積装置において上記記憶媒体に記録された符号化映像信号の一部分を強制的に読み飛ばす制御が上記制御手段により行われたことによって、上記第2の復号化モードに移行する復号化装置であることを特徴とする符号化映像信号の蓄積復号化装置。 - 請求の範囲第1項または第2項記載の符号化映像信号の蓄積復号化装置において、
上記蓄積装置は、
エラーコードを発生する信号発生手段と、
上記信号読取手段の出力と上記信号発生手段の出力とを切り替える切替手段とを具備し、
符号化映像信号を読み飛ばす際に、読み飛ばした箇所に上記切替手段を用いてエラーコードを挿入することを特徴とする符号化映像信号の蓄積復号化装置。 - 請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載の符号化映像信号の蓄積復号化装置において、
上記復号化装置は、
上記第2のバッファメモリ内に蓄えられているデータ量を監視し、データ量がある値以下になったときにアンダーフロー信号を出力するアンダーフロー検出手段を具備し、
上記アンダーフロー信号を上記蓄積装置に出力し、
上記蓄積装置は、
上記アンダーフロー信号を上記制御手段に入力し、該アンダーフロー信号に応じて上記記憶媒体に記録された符号化映像信号の一部分を読み飛ばすこと
を特徴とする符号化映像信号の蓄積復号化装置。 - 請求の範囲第4項に記載の符号化映像信号の蓄積復号化装置において、
上記復号化装置は、
上記アンダーフロー信号を上記蓄積装置に出力するか否かを選択する切替手段を具備し、
上記画像予測方式識別手段の出力に基づいて、画像内符号化画像を検出した場合には、当該画像を上記復号化手段が上記第2のバッファメモリから読み出し終えるまでの間上記アンダーフロー信号を上記蓄積装置に出力しないよう上記切替手段を切り替え、
上記蓄積装置は、
上記信号読取手段の出力と、上記第1のバッファメモリの出力を切り替えて上記復号化装置に出力する切替手段を具備し、
該切替手段を用いて、上記信号読取手段の出力を上記第1のバッファメモリを介さず上記復号化装置に出力するモードを有すること
を特徴とする符号化映像信号の蓄積復号化装置。
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