JP4614895B2 - トランスコーダ及びトランスコード方法 - Google Patents

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Description

本発明は、高能率符号化された動画像符号化データを復号化した後、再度符号化するトランスコーダ及びトランスコード方法に関する。
近年、動画を記録するHDDレコーダが普及している。これらはテレビ放送を記録することを主目的としており、アナログ放送の場合はMPEG方式で高能率符号化してHDDに記録する。デジタル放送の場合はMPEG方式で高能率符号化された動画像符号化データが入力されるので、動画像符号化データを高能率符号化することなく記録するか、もしくは一旦復号して解像度やビットレートを変えて高能率符号化したものを記録する。但し、デジタル放送を記録する際は高能率符号化しない場合でも放送される動画像符号化データそのものを記録するのではなく、通常はチャンネル選択後の符号化データや、独自に暗号化した符号化データを記録する。
HDDレコーダにはDVDレコーダも備える機器があり、放送波を直接DVDに記録する、或いは一旦HDDに記録した動画像データをDVDに記録し直すことができる。
HDDからDVDに記録し直す場合、DVDに記録できる符号化フォーマット、記録容量や記録速度の制限から一旦動画像符号化データを復号し、解像度やビットレートを変えて再符号化することがある。特にDVDはHDDに比べて記録容量が少ないため、低いビットレートで記録することが一般的である。
低いビットレートで再エンコードする装置(以下では再エンコードすることをトランスコード、再エンコード装置をトランスコーダと呼称する)としては、例えば特許文献1にその技術が開示されている。同文献に記載されている技術では、符号化画像の種類としてフレーム内符号化画像(以下Iピクチャと呼称する)、フレーム間順方向予測符号化画像(以下Pピクチャと呼称する)、双方向予測符号化画像(以下Bピクチャと呼称する)があり、これらのうちではIピクチャの符号量が最も多く、次いでPピクチャ、Bピクチャの順に符号量が多いという特徴を用いて、IピクチャやPピクチャの数を減らすように再符号化するものである。例えば、ピクチャ群が(IBBPBBIBBPBBP)として符号化されている場合は、一旦ピクチャ群を復号して復号画像を生成し、復号画像列を(IBBBBBPBBBBBP)として再符号化する。
特開2005−123829号公報
しかしながら、特許文献1に見られるようなトランスコード方法においては再符号化のために多数のフレームメモリが必要になるという問題がある。
例えば、ピクチャ群を(IBBBBBPBBBBBP)として再符号化する場合の例を図12に示す。図12(A)に示すように符号化する画像は左からI1,B2,B3,B4,B5,B6,P7,B8,B9,B10,B11,B12,P13の順に入力される。ここではI1をIピクチャとして符号化し、P7,P13をPピクチャとして符号化し、それ以外の画像をBピクチャとして符号化する。Bピクチャは双方向から予測符号化されるため、Bピクチャの符号化に先立って前後のIピクチャもしくはPピクチャは符号化され、ローカルデコード画像が生成されている必要がある。例えば、B2〜B6はI1,P7のローカルデコード画像から予測するため、B2〜B6の符号化前にI1,P7を符号化しておく。従って、符号化順はI1,P7,B2,B3,B4,B5,B6,P13,B8,B9,B10,B11,B12となる。このように入力画像を符号化順に入れ替えることをリオーダリングと呼ぶ。従来のトランスコード方法では、リオーダリングのためにB2〜B6,B8〜B12は一旦フレームメモリに記録し、P7,P13の符号化が完了するまで保持しておかなければならない。即ち図12の例の場合、B2〜B6或いはB8〜B12を保持するために5フレーム分のフレームメモリが必要になる。
本発明は、このような状況に鑑み、少ないメモリで再符号化可能なトランスコーダ及びトランスコード方法を提供することを目的とするものである。
上述の課題を解決する本発明のトランスコーダは、所定の符号化タイプで符号化された動画像符号化データを、前記符号化タイプとは異なる符号化タイプで再符号化するトランスコーダであって、 前記動画像符号化データを蓄積する蓄積部と、前記動画像符号化データを復号する復号部と、復号された画像を再符号化する符号化部と、前記蓄積部、前記復号部、前記符号化部を制御する制御部を備え、前記制御部は、先頭及び後端をIピクチャ又はPピクチャ、その他をBピクチャとするピクチャグループ単位に設定された再符号化の符号化タイプに基づき、前記ピクチャグループの先頭及び後端のピクチャを符号化するために必要なピクチャに対応する前記動画像符号化データを前記蓄積部から読み出し、前記復号部で復号し当該復号画像データを用いて前記符号化部により前記ピクチャグループの先頭及び後端のピクチャをIピクチャ又はPピクチャに再符号化し、再度、前記ピクチャグループの先頭に続くBピクチャに対応するピクチャの前記動画像符号化データを前記蓄積部から順次読み出し、前記復号部で復号し当該復号画像データ及び前記先頭及び後端のピクチャの前記復号画像データを用いて前記符号化部でBピクチャに再符号化することを特徴とする。
また、上述の課題を解決する本発明のトランスコーダ方法は、蓄積部に蓄積された所定の符号化タイプで符号化された動画像符号化データを、前記符号化タイプとは異なる符号化タイプで再符号化するトランスコーダ方法であって、先頭及び後端をIピクチャ又はPピクチャ、その他をBピクチャとするピクチャグループ単位に設定された再符号化の符号化タイプに基づき、前記蓄積部から前記ピクチャグループの先頭及び後端のピクチャを符号化するために必要なピクチャに対応する前記動画像符号化データを読み出し、該読み出した動画像符号化データを復号し、当該復号画像データを用いて前記ピクチャグループの先頭及び後端のピクチャをIピクチャ又はPピクチャに再符号化し、再度、前記蓄積部から前記ピクチャグループの先頭に続くBピクチャに対応するピクチャの前記動画像符号化データを順次読み出し、該読み出した動画像符号化データを復号し、当該復号画像データ及び前記先頭及び後端のピクチャの前記復号画像データを用いてBピクチャに再符号化することを特徴とする。
本発明によるトランスコーダ及びトランスコード方法では、フレーム内符号化及び前方向のフレーム間予測符号化する画像を先に復号し、再符号化で必要であったリオーダリング後の順番で再符号化する画像列を生成する、即ち、動画像符号化データを2度読み出し、最初の読み出しでフレーム内符号化及び前方向のフレーム間予測符号化する画像を復号し、2回目の読み出しで双方向のフレーム間予測符号化する画像を復号するようにしたもので、そのため、再符号化でリオーダリングに用いていたフレームメモリが不要になる。また、リオーダリングが不要になるため、再符号化の符号化制御が容易になるという効果もある。さらに、再符号化の符号化タイプの並びには制限がなく、例えばBピクチャの数を大幅に増やす等の制御で低ビットレートでの符号化が容易になるという効果もある。
本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、本発明はこれら実施の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施しうる。
本実施形態は、動画像符号化データのうちIピクチャ及びPピクチャを先に復号することで少ないフレームメモリでトランスコード可能なトランスコーダ及びトランスコード方法を提案するものである。
本実施形態に係るトランスコーダの機能ブロックを図1に例示する。図1に示すトランスコーダは符号化部2、蓄積部3、復号部4を制御する制御部1と、動画像符号化データを蓄積する蓄積部3と、動画像符号化データを復号する復号部4と、復号された画像を再符号化する符号化部2と、を含んで構成される。
以下では外部から入力される放送を符号化部2で符号化し、図2に示す動画像符号化データを生成して蓄積部3に記録し、該動画像符号化データを復号部4で復号し、符号化部2で図3に示す再符号化タイプでトランスコードする例について説明する。なお、以降の説明では動画像符号化データの符号化タイプを小文字のi,p,bを用い、再符号化する符号化タイプを大文字のI,P,Bを用いて区別する。
図2(A)は動画像符号化データが生成される前の画像列と符号化タイプを示しており、i1,b2,b3の順に入力される画像をi1,i13はiピクチャ、p4,p7,p10はpピクチャ、それ以外はbピクチャとして符号化される。符号化は図2(B)に示す順で行われる。即ち、bピクチャは直後のiもしくはpピクチャを参照画像として予測に用いるため、該iもしくはpピクチャが先に符号化される。
図2(B)に示した動画像符号化データは蓄積部3に記録されており、図3(A)に示す符号化タイプにトランスコードされる。ここではIピクチャもしくはPピクチャとして再符号化する2枚の画像と、これらに囲まれBピクチャとして符号化される画像の組をピクチャグループと呼称する。図3(B)に本例でのピクチャグループを示す。I1〜P7、P7〜I13がそれぞれピクチャグループを構成する。
蓄積部3には図2(B)に示した順で符号化された動画像符号化データが記録されており、制御部1からの制御によって、ピクチャグループの動画像符号化データを復号部4に出力する。蓄積部3から復号部4に入力される符号化データ、及び復号部4から出力され符号化部2に入力される復号画像列を図4に示す。
図4(A)は蓄積部3に記録されている動画像符号化データを示しており、復号部4にはピクチャグループ毎に動画像符号化データが2回入力される。図4(B)は1回目の動画像符号化データを示しており、復号部4ではこの符号化データからIピクチャもしくはPピクチャとして再符号化する画像、即ち最初のピクチャグループについてはi1,p7を復号し、符号化部2に出力する。i1,p7を復号するためにはi1,p4,p7の動画像符号化データがあればよく、その間にあるb2,b3の動画像符号化データは読み出す必要はない。図4(C)は2回目の動画像符号化データを示しており、復号部4ではこの動画像符号化データからBピクチャとして再符号化する画像を復号して復号画像列を符号化部2に出力する。最初のピクチャグループについてはb2,b3,p4,b5,b6を復号して出力する。ここでも、b2,b3,p4,b5,b6の動画像符号化データがあればよく、その間にあるp7は1回目の動画像符号化データ読み出し時に復号済なので、2回目の動画像符号化データでは読み出す必要はない。以上で復号部4にリオーダリング後の符号化順で復号画像列が入力される。同様に次のピクチャグループについても1回目の動画像符号化データからi13を復号し、符号化部2に出力するとともに復号部4に保持し、2回目の動画像符号化データからb8,b9,p10,b11,b12を復号して復号画像列を復号部2に入力する。2つ目のピクチャグループを構成するI,Pピクチャはp7及びi13であるが、p7は最初のピクチャグループと重複しており、既に符号化部2に入力されているので、2つ目のピクチャグループの処理では復号しない。
符号化部2では制御部1から制御により、入力された画像列をリオーダリングすることなく図3(A)で示した符号化タイプで符号化する。即ちI1,P7,B2,B3の順に符号化し、動画像符号化データを蓄積部3に出力する。符号化部2はローカルデコード画像を保持するためのフレームメモリは備えるが、従来必要であったリオーダリングのためのフレームメモリは備える必要はない。なお、蓄積部3は例えばHDDや記録可能なDVD、あるいは両者で構成されている。両者で構成されている場合は、HDDに記録されている動画像符号化データを低ビットレートで再符号化し、記録可能なDVDに記録することができる。また、本実施の形態では符号化部2で放送波入力の符号化と、符号化された動画像符号化データの再符号化の両方を行うが、符号化用回路と再符号化用回路を備え、符号化、再符号化をそれぞれの回路で行っても構わない。
次に、その他の動画像符号化データの場合の例として、蓄積部3には図5に示す動画像符号化データが記録されており、該動画像符号化データを復号部4で復号し、符号化部2で図3に示す再符号化タイプでトランスコードする例について説明する。図2と図5の動画像符号化データは、13枚目の画像の符号化タイプが異なる。即ち、図2ではiピクチャとして符号化されているが、図5ではpピクチャとして符号化されている。図5の動画像符号化データについて、蓄積部3から復号部4に入力される符号化データ、及び復号部4から出力され符号化部2に入力され復号画像列を図6に示す。
図4と図6では13枚目の復号画像を生成するための動画像符号化データの読み出しが異なる。即ち図4の例では13枚目の画像はiピクチャとして符号化されているため、該ピクチャの符号化データだけを読み出してi13を復号することができたが、図6の例ではpピクチャとして符号化されているため、図6(B)に示すとおり、予測に用いるp10の符号化データも読み出して復号する必要がある。なお、p13の復号はp10とp13の動画像符号化データが必要であり、その間に符号化されているb8、b9の動画像符号化データは読み出す必要はない。それ以外の処理は図4、図6で同一であり、復号部4から符号化部2には図6(D)に示す復号画像列が出力される。
本実施形態に係るトランスコーダ及びトランスコード方法における処理の流れを図7に例示する。図7は図1に示した制御部1が設定した符号化タイプに従って、蓄積部3から読み出す動画像符号化データの制御と、復号部4における復号と復号画像出力の処理の流れを示すものである。
図7において、最初に制御部1が再符号化する符号化タイプを設定する(ステップS1)。即ち、ピクチャグループを設定し、ピクチャグループの先頭と後端をIピクチャもしくはPピクチャのどちらで符号化するのかを設定する。ピクチャグループの設定に制限はなく、例えば図3に示したように、動画像符号化データのiピクチャはIピクチャとして再符号化し、pピクチャのうち一部をBピクチャとして再符号化する。あるいは全てのpピクチャをBピクチャとして再符号化する。あるいはIピクチャ、Pピクチャ、Bピクチャを固定の間隔で配置するという設定が考えられる。
次にピクチャグループの先頭画像が復号済かどうかを判定する(ステップS2)。ピクチャグループの先頭画像は、直前のピクチャグループの後端画像と同一である。従って、トランスコードする最初のピクチャグループの場合は先頭画像が復号済でないが、2つ目のピクチャグループからは直前のピクチャグループの処理で復号済である。ピクチャグループの先頭画像が復号済でない場合はピクチャグループの先頭画像と後端画像が復号可能な動画像符号化データを読み出し(ステップS3)、該先頭画像と後端画像を復号して出力する(ステップS4)。ステップS3で読み出す動画像符号化データを決定する手順は後述する。ステップS2で先頭画像が復号済みの場合は、ピクチャグループの後端画像が復号可能な動画像符号化データを読み出し(ステップS5)、後端画像を復号して出力する(ステップS6)。ステップS5で読み出す動画像符号化データを決定する手順についても後述する。次にピクチャグループの先頭画像と後端画像以外、即ちBピクチャとして再符号化する画像が復号可能な動画像符号化データを読み出し(ステップS7)、Bピクチャとして再符号化する画像を復号して出力する(ステップS8)。ステップS8で読み出す動画像符号化データを決定する手順についても後述する。
また、ステップS8ではピクチャグループ内でiピクチャもしくはpピクチャとして符号化されていた画像のうち、ピクチャグループ内の最後の復号画像及び次のピクチャグループの画像を保持する。例えば図3に示した再符号化の例において、最初ピクチャグループについてはp7を保持する。これは次のピクチャグループの動画像符号化データの復号時に、b8,b9,p10の復号のためにp7の復号画像が必要になるが、改めてp7を復号する手順を省くためである。また別の再符号化の例を図8に示す。図8はピクチャグループを構成する画像数を変更したもので、最初のピクチャグループについては、pピクチャとして符号化されていたp4の復号画像と次のピクチャグループのp7の復号画像を保持する。これも次のピクチャグループの動画像符号化データの復号時に、b6の復号のためにp4とp7の復号画像が必要になるが、改めてp4,p7を復号する手順を省くためである。
そして、トランスコードが終了かどうかを判定し(ステップS9)、終了でない場合はステップS1〜S8を繰り返す。終了の場合はトランスコード処理を終了する。
ステップS3で示した、ピクチャグループの先頭画像と後端画像が復号可能な動画像符号化データの読み出し手順を図9に示す。図9のフローにおいて、まず再符号化するピクチャグループの先頭に対応する動画像符号化データがiピクチャとして符号化されているかどうかを判定し(ステップS11)、iピクチャの場合は該iピクチャ動画像符号化データを読み出す(ステップS12)。iピクチャでない場合は、該ピクチャグループの先頭に対応する動画像符号化データは前のピクチャから予測符号化されているので、該ピクチャグループより前にあるiピクチャを検索し、検索されたiピクチャから読み出す(ステップS13)。そして、ピクチャグループの後端の画像に対応する動画像符号化データまでを読み出す(ステップS14)。以上の動作でピクチャグループの先頭と後端を復号できる動画像符号化データが読み出される。
次に、ステップS5で示した、ピクチャグループの後端画像が復号可能な動画像符号化データの読み出し手順を図10に示す。図10のフローにおいて、まず再符号化するピクチャグループの後端に対応する動画像符号化データがiピクチャとして符号化されているかどうかを判定し(ステップS21)、iピクチャの場合は該iピクチャの動画像符号化データだけで復号可能なので、該iピクチャ動画像符号化データを読み出す(ステップS22)。iピクチャでない場合は、再符号化するピクチャグループ内にiピクチャがあるかどうかを判定し(ステップS23)、iピクチャがある場合はピクチャグループの後端に対応する動画像符号化データは該iピクチャを起点として予測されているので、該iピクチャから動画像符号化データを読み出す(ステップS24)。iピクチャがない場合は次にピクチャグループ内にpピクチャがあるかどうかを判定する(ステップS25)。pピクチャがある場合は該pピクチャから動画像符号化データを読み出す(ステップS26)。pピクチャの復号には参照画像が必要であるが、これは直前のピクチャグループの画像列を生成する過程で復号済であり、復号部(104)内に保持されている。ピクチャグループ内にiピクチャもpピクチャもない場合は、ピクチャグループの後端画像に対応する動画像符号化データから読み出す(ステップS27)。この場合、後端画像はbピクチャとして符号化されており、ここでも予測に用いる参照画像が必要であるが、参照画像は直前のピクチャグループの画像列を生成する復号過程で復号済であり、復号部4内に保持されている。次にピクチャグループの後端画像に対応する動画像符号化データの読み出しが完了するまで読み出し動作を継続する(ステップS28)。以上のフローで、ピクチャグループの後端を復号できる動画像符号化データが読み出される。
次に、ステップS7で示した、再符号化の符号化タイプがBピクチャの画像が復号可能な動画像符号化データの読み出し手順を図11に示す。図11のフローにおいて、まず再符号化するピクチャグループの先頭画像の次にiピクチャもしくはpピクチャとして符号化されている画像に対応する動画像符号化データを読み出し開始位置とする(ステップS31)。これは、リオーダリングのために動画像符号化データではiピクチャもしくはpピクチャが先に符号化されていたためである。図2,3の例の場合、ピクチャグループの先頭画像はi1であり、次にiピクチャもしくはpピクチャとして符号化されている画像はp4である。即ち、p4、b2、b3の順に動画像符号化データを読み出す。これらの復号には参照画像としてi1が必要であるが、既に1回目の動画像符号化データの読み出しで復号済であり、2回目の読み出しではi1の動画像符号化データは読み出さない。次にピクチャグループの後端画像がiピクチャもしくはpピクチャとして符号化されているかどうかを判定する(ステップS32)。iピクチャもしくはpピクチャとして符号化されている場合は、該後端画像の次のiピクチャもしくはpピクチャの直前までの動画像符号化データを読み出す(ステップS33)。図2,3の例の場合は、次にピクチャグループの後端画像はp7であり、次のiピクチャもしくはpピクチャはp10である。即ち、p10の直前の動画像符号であるb6までが読み出される。ピクチャグループの後端画像がiピクチャもしくはpピクチャとして符号化されていない場合は、該後端画像の直前までの動画像符号化データを読み出す(ステップS34)。この場合、後端画像はbピクチャとして符号化されており、リオーダリングで予測に用いるiピクチャもしくはpピクチャの後に符号化されている。即ち、後端画像の動画像符号化データまで読み出すとピクチャグループ全ての画像を復号できる動画像符号化データが読み出されていることになる。
図7〜図11で説明したフローは、動画像符号化データを無駄なく読み出す手順である。より制御を簡単にするために、符号化されている符号化タイプによらずに常にピクチャグループ全てが復号できる動画像符号化データを読み出し、必要な復号画像だけを復号部4から符号化部2に出力しても良い。
本発明の実施形態に係るトランスコーダの機能ブロックの一例を示す図である。 動画像符号化データとして符号化されている画像列の例を示す図である。 再符号化の符号化タイプとピクチャグループの例を示す図である。 本発明の実施形態における動画像符号化データの読み出しの例を示す図である。 動画像符号化データとして符号化されているその他の画像列の一例を示す図である。 本発明の実施形態における動画像符号化データの読み出しの他の例を示す図である。 本発明の実施形態における動画像符号化データの読み出し及び復号処理の流れを示すフロー図である。 再符号化の符号化タイプとピクチャグループの他の例を示す図である。 図7におけるステップS3で読み出す動画像符号化データを決定するフロー図である。 図7におけるステップS5で読み出す動画像符号化データを決定するフロー図である。 図7のステップS7で読み出す動画像符号化データを決定するフロー図である。 符号化タイプと符号化順の例を示す図である。
符号の説明
1…制御部、2…符号化部、3…蓄積部、4…復号部。

Claims (2)

  1. 所定の符号化タイプで符号化された動画像符号化データを、前記符号化タイプとは異なる符号化タイプで再符号化するトランスコーダであって、
    前記動画像符号化データを蓄積する蓄積部と、前記動画像符号化データを復号する復号部と、復号された画像を再符号化する符号化部と、前記蓄積部、前記復号部、前記符号化部を制御する制御部を備え、
    前記制御部は、先頭及び後端をIピクチャ又はPピクチャ、その他をBピクチャとするピクチャグループ単位に設定された再符号化の符号化タイプに基づき、前記ピクチャグループの先頭及び後端のピクチャを符号化するために必要なピクチャに対応する前記動画像符号化データを前記蓄積部から読み出し、前記復号部で復号し当該復号画像データを用いて前記符号化部により前記ピクチャグループの先頭及び後端のピクチャをIピクチャ又はPピクチャに再符号化し、
    再度、前記ピクチャグループの先頭に続くBピクチャに対応するピクチャの前記動画像符号化データを前記蓄積部から順次読み出し、前記復号部で復号し当該復号画像データ及び前記先頭及び後端のピクチャの前記復号画像データを用いて前記符号化部でBピクチャに再符号化することを特徴とするトランスコーダ。
  2. 蓄積部に蓄積された所定の符号化タイプで符号化された動画像符号化データを、前記符号化タイプとは異なる符号化タイプで再符号化するトランスコーダ方法であって、
    先頭及び後端をIピクチャ又はPピクチャ、その他をBピクチャとするピクチャグループ単位に設定された再符号化の符号化タイプに基づき、前記蓄積部から前記ピクチャグループの先頭及び後端のピクチャを符号化するために必要なピクチャに対応する前記動画像符号化データを読み出し、
    該読み出した動画像符号化データを復号し、当該復号画像データを用いて前記ピクチャグループの先頭及び後端のピクチャをIピクチャ又はPピクチャに再符号化し、
    再度、前記蓄積部から前記ピクチャグループの先頭に続くBピクチャに対応するピクチャの前記動画像符号化データを順次読み出し、
    該読み出した動画像符号化データを復号し、当該復号画像データ及び前記先頭及び後端のピクチャの前記復号画像データを用いてBピクチャに再符号化することを特徴とするトランスコーダ方法。
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