(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビデオデータストリームの再生特性を変更するときに遷移アーチファクトを防止する方法であって、
少なくとも第１および第２のエンコーディングタイプのフレームを含む、エンコードされたデータを受信するステップと、
フレームごとに前記エンコードされたデータにおいて再生遷移命令を検出するステップと、
前記再生遷移命令を検出した後、デコードするためにエンコードされたデータの選択をディスエーブルにするステップと、
前記第１のエンコーディングタイプの次のフレームを検出するステップと、
デコードするために前記第１のエンコーディングタイプの次のフレームの選択をイネーブルにするステップと、
前記第１のエンコーディングタイプの次のフレームの選択をイネーブルにした後、デコードするため、前記第２のエンコーディングタイプの少なくともいくつかのフレームの選択をイネーブルにするステップと
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１において、前記第２のエンコーディングタイプの少なくともいくつかのフレームの選択をイネーブルにするステップは、
前記遷移命令から、デコードするために第２のエンコーディングタイプのいずれのフレームが選択されるべきかを決定するステップ
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２において、前記第１のエンコーディングタイプのフレームは、フレーム間データを備えたことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３において、前記第２のエンコーディングタイプのフレームは、フレーム間データを備えたことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項３において、前記フレーム間データは、単一方向予測データを備えたことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項２において、前記第１のエンコーディングタイプのフレームは、単一方向予測データを備えたことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６において、前記第２のエンコーディングタイプのフレームは、両方向予測データを備えたことを特徴とする方法。
【請求項８】
エンコードされたビデオデータをデコードする方法であって、少なくとも、イントラフレームデータを備えた第１のエンコーディングタイプと、インタフレームデータを備えた第２のエンコーディングタイプとのフレームを含むエンコードされたデータを受信するステップと、フレームごとに前記エンコードされたデータにおいて再生遷移命令を検出するステップとを備え、ビデオデータストリームの再生特性が変化したとき遷移アーチファクトを防止し、前記ビデオ信号が高速再生モードを容易にするように特にフォーマットされている方法において、
前記第１のエンコーディングタイプのフレームを検出するステップと、
デコードするために前記第１のエンコーディングタイプのフレームの選択をイネーブルにするステップと、
デコードするため前記第２のエンコーディングタイプの少なくともいくつかのフレームを選択するステップと、
前記選択された第２のエンコーディングタイプのフレームの選択をイネーブルにするステップと、
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８において、前記再生遷移命令を検出した後で、しかも、前記第１のエンコーディングタイプのフレームに対応するデータを検出する前に、デコードするために前記エンコードされたデータの選択をディスエーブルにするステップをさらに備えたことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項８において、前記フレーム間データは、単一方向予測データを備えたことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項８において、前記第１のエンコーディングタイプのフレームは、単一方向予測データを備えたことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項８において、前記第２のエンコーディングタイプのフレームは、両方向予測データを備えたことを特徴とする方法。
【請求項１３】
デコードするため、エンコードされたデータを記憶装置から検索する方法であって、
予め定めた種類の第１のエンコードされたデータフレームを検索するステップと、
デコードするため供給される第２のエンコードされたデータフレームのインデックスを決定するステップと、
前記第２のエンコードされたデータフレーム用の前記記憶装置の記憶アドレスを、エンコードされたデータのデコード要件に基づいて推定するステップと、
第２のエンコードされたデータフレーム用の推定された記憶アドレスから記憶装置にアクセスするステップと、
第２のエンコードされたデータフレームが完全にアクセスされるまで、引き続き記憶装置に選択的にアクセスするステップと
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項13において、前記第２データフレーム用の記憶アドレスを推定するステップは、第１データフレーム用アドレスを圧縮率に従って変更するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項13において、前記第２データフレーム用の記憶アドレスを推定するステップは、前記第１データフレーム用アドレスを再生レートに従って変更するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項13において、前記第２データフレーム用の記憶アドレスを推定するステップは、
前記第１のエンコードされたデータフレームと、前にアクセスされた、エンコードされたデータフレームとの間の符号付きアドレス変更を決定するステップと、
前記第１のデータフレームのアドレスに符号付きアドレス変更を行うステップと
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項13において、前記記憶アドレスを推定するステップは、予め定めたアドレステーブルを使用するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項17において、前記予め定めたアドレステーブルは、前記第１および第２のエンコードされたデータフレームを記憶装置に書き込むと直ちに決定されることを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項13において、前記記憶装置に引き続きアクセスするステップの前に、前記第２のエンコードされたデータフレームの識別子を探索するステップをさらに備えたことを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項19において、前記記憶装置から読み出されたデータが前記第２のエンコードされたデータフレームの一部でない場合に、前記記憶装置から読み出されたデータを廃棄するステップを備えたことを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項13において、前記引き続き記憶装置にアクセスするステップは、
前記記憶装置の記憶アドレスをインクリメントするステップと、
前記記憶装置のインクリメントされた記憶アドレスにアクセスするステップと、
前記第２のエンコードされたデータフレームが完全にアクセスされるまで、インクリメントおよびアクセスを続行するステップと
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項21において、前記引き続き記憶装置にアクセスするステップは、
前記第２のエンコードされたデータフレームが完全にアクセスされるまで、ファイルシステム上の記憶アドレスをインクリメントするとともに、前記記憶装置上の物理記憶アドレスにアクセスするステップを含み、前記アクセスされる記憶装置上の物理記憶アドレスが、ファイルシステム上のインクリメントされた記憶アドレスに対応することを特徴とする方法。
【請求項２３】
圧縮ビデオデータをデコードしディスプレイに表示するためのシステムであって、
独立したピクチャデータと独立していないピクチャデータを備えた圧縮されたビデオデータであって、高速再生モードを容易にするため特にフォーマットされていない圧縮されたビデオデータを記憶するための記憶装置と、
記憶再生制御装置と通信するように結合されたデコーダであって、ディスプレイに表示するため、圧縮ビデオデータをデコードするデコーダと、
デコーダへの圧縮ビデオデータの供給を制御するため前記記憶装置と通信するように結合された記憶再生制御装置であって、現在の再生モードと所望の再生モードとの間であって、該現在の再生モードは該所望の再生モードの動作のために必要な所定のピクチャデータが欠けているモード間を遷移する間に動作し、およびさらに次の独立したピクチャデータが受信されるまで、前記現在の再生モードから前記所望の再生モードへの遷移命令に応答して、圧縮ビデオデータを廃棄することにより遷移アーチファクトを防止し、前記デコーダに前記独立したピクチャデータの次のフレームを送り、並びに該送った後前記デコーダに独立していないピクチャデータを選択して送る記憶再生制御装置と
を備えたことを特徴とするシステム。
【請求項２４】
請求項23において、前記独立していないピクチャデータは、単一方向の独立していないピクチャデータと両方向の独立していないピクチャデータとを備え、
前記記憶再生制御装置は、次の独立したピクチャデータを受信した後、次の単一方向の独立していないピクチャデータを受信するまで、両方向の独立していないピクチャデータを廃棄することを特徴とするシステム。
【請求項２５】
請求項23において、前記記憶再生制御装置は、圧縮プログラムソースから圧縮ビデオデータを受信するように結合され、前記記憶装置への圧縮ビデオデータの記憶を制御することを特徴とするシステム。
【請求項２６】
請求項23において、所望の再生モードを有効にするため、前記記憶装置内の独立したピクチャデータの記憶位置を推定する手段をさらに備えたことを特徴とするシステム。
【請求項２７】
請求項26において、前記推定手段は、高速フォワード再生モードを有効にするため、後続の独立したピクチャデータの記憶位置を推定する手段を含むことを特徴とするシステム。
【請求項２８】
請求項26において、前記推定手段は、リバース再生モードを有効にするため、前の独立したピクチャデータの記憶位置を推定する手段を含むことを特徴とするシステム。
【請求項２９】
請求項25において、
前記ビデオデータが前記記憶装置に記憶されたとき、前記圧縮プログラムソースから前記圧縮ビデオデータをモニタするように結合された独立したピクチャデータ検出器と、
該独立したピクチャデータ検出器と通信するとともに、前記記憶再生制御装置と通信するように結合されたテーブル保持手段であって、前記独立したピクチャ検出器により検出された独立したピクチャデータの記憶位置に対応する記憶位置のテーブルを前記記憶装置に保持するテーブル保持手段と
を備えたことを特徴とするシステム。
【請求項３０】
請求項29において、前記テーブル保持手段を組み入れたホスト処理装置であって、前記記憶再生制御装置に再生モード遷移命令を供給するホスト処理装置をさらに備えたことを特徴とするシステム。
【請求項３１】
請求項24において、前記圧縮ビデオデータはMPEG標準に従ってエンコードされ、
前記独立したピクチャデータはＩ−ピクチャを備え、
前記単一方向のピクチャデータはＰ−ピクチャを備え、
前記両方向の独立していないピクチャデータはＢ−ピクチャを備えたことを特徴とするシステム。
【請求項３２】
請求項25において、前記圧縮プログラムソースと通信するとともに、前記記憶再生制御装置と通信するように結合されたテーブル保持手段であって、圧縮プログラムソースから独立したピクチャ識別信号を受信すると直ちに決定可能な記憶位置のテーブルを、前記記憶装置に保持するテーブル保持手段をさらに備えたことを特徴とするシステム。
【請求項３３】
請求項32において、前記テーブル保持手段を内蔵してホスト処理装置であって、前記記憶再生制御装置に再生モード遷移命令を供給するホスト処理装置をさらに備えたことを特徴とするシステム。
【請求項３４】
制御されたシーケンスで圧縮ビデオデータを供給するシステムであって、
少なくとも第１および第２エンコーディングタイプを備えた圧縮ビデオデータをストアする記憶装置であって、前記圧縮ビデオデータは高速再生を容易にするようには特にフォーマットされておらず、可変レートで圧縮されている記憶装置と、
該記憶装置と通信するように結合して前記圧縮ビデオデータの供給を制御する記憶再生制御装置であって、現在の再生モードと所望の再生モードとの間であって、該現在の再生モードは該所望の再生モードの動作のために必要な所定のピクチャデータが欠けているモード間を遷移する間に動作し、および前記圧縮ビデオデータは前記第１のピクチャデータタイプのフレームに対応するデータが受信されるまで、前記現在の再生モードから前記所望の再生モードへの遷移命令に応答して廃棄され、さらに次の所望のフレームの予め知られた記憶アドレスを参照せずに、前記第１エンコーディングタイプの圧縮ビデオデータの次の所望フレーム用の記憶装置の記憶位置を推定することによって、前記記憶装置にアクセスする記憶再生制御装置と
を備えたことを特徴とするシステム。
【請求項３５】
請求項34において、前記記憶再生制御装置は、高速フォワード再生モードを有効にするため、圧縮ビデオデータの圧縮特性に従って、前記記憶装置のインデックス値を予め定めた量Ｍだけインクリメントする手段を組み入れたことを特徴とするシステム。
【請求項３６】
請求項34において、前記記憶再生制御装置は、リバース再生モードを有効にするための、前記圧縮ビデオデータの圧縮特性に従って、前記記憶装置のインデックス値を、予め定めた量Ｍだけデクリメントする手段を組み入れたことを特徴とするシステム。
【請求項３７】
請求項34において、前記第１エンコーディングタイプは独立したピクチャデータを備え、
前記第２エンコーディングタイプは独立していないピクチャデータを備えた
ことを特徴とするシステム。
【請求項３８】
制御されたシーケンスに圧縮ビデオデータを供給し、圧縮ビデオデータを圧縮プログラムソースから受信するシステムであって、
少なくとも第１および第２エンコーディングタイプを備えた圧縮ビデオデータであって、高速再生モードを容易にするように特にフォーマットされていない圧縮ビデオデータを、前記圧縮プログラムソースから受信しながら、前記圧縮ビデオデータをストアする記憶装置と、
前記圧縮ビデオデータが記憶装置にストアされるとき、前記圧縮プログラムソースから前記圧縮ビデオデータをモニタするように結合された第１エンコーディングタイプ検出器と、
前記第１ピクチャデータタイプ検出器と通信するように結合されたテーブル保持手段であって、前記第１ピクチャデータタイプ検出器により検出された独立したピクチャデータ用の記憶位置に対応する記憶装置の記憶位置のテーブルを保持するテーブル保持手段と、
前記記憶装置と通信してするように結合して、圧縮ビデオデータを記憶するとともに、圧縮ビデオデータの供給を制御する記憶再生制御装置であって、現在の再生モードと所望の再生モードとの間であって、該現在の再生モードは該所望の再生モードの動作のために必要な所定のピクチャデータが欠けているモード間を遷移する間に動作し、および前記圧縮ビデオデータは前記第１のピクチャデータタイプのフレームに対応するデータが受信されるまで、前記現在の再生モードから前記所望の再生モードへの遷移命令に応答して廃棄され、さらに前記第１エンコーディングタイプの圧縮ビデオデータの次の所望フレームに対して、前記記憶装置の記憶位置用のテーブルを参照して、前記記憶装置からのデータを検索する記憶再生制御装置と
を備えたことを特徴とするシステム。
【請求項３９】
請求項38において、前記第１ピクチャデータタイプは独立したピクチャデータを備え、
前記第２ピクチャデータタイプは独立していないピクチャデータを備えた
ことを特徴とするシステム。
【請求項４０】
請求項39において、前記独立していないピクチャデータは単一方向の独立していないピクチャデータおよび両方向の独立していないピクチャデータを備え、
前記記憶再生制御装置は、さらに、次の独立したピクチャデータを受信した後、次の単一方向の独立していないピクチャデータを受信するまで、両方向の独立していないピクチャデータを廃棄することを特徴とするシステム。
【請求項４１】
請求項40において、前記圧縮ビデオデータはMPEG標準に従ってエンコードされ、
前記独立したピクチャデータはＩ−ピクチャを備え、
前記両方向のピクチャデータはＰ−ピクチャを備え、
前記単一方向の独立していないピクチャデータはＢ−ピクチャを備えた
ことを特徴とするシステム。
【請求項４２】
請求項38において、前記テーブル保持手段を組み入れたホスト処理装置であって、前記記憶再生制御装置に再生モード遷移命令を供給するホスト処理装置をさらに備えたことを特徴とするシステム。
【請求項４３】
制御されたシーケンスで圧縮ビデオデータを供給し、圧縮プログラムソースから圧縮ビデオデータを受信するシステムであって、
少なくとも第１および第２エンコーディングタイプを備えた圧縮ビデオデータを、圧縮プログラムソースからの受信するとき、前記圧縮ビデオデータをストアする記憶装置と、
前記圧縮プログラムソースおよび記憶再生制御装置と通信するように結合されたテーブル保持手段であって、圧縮プログラムソースから独立したピクチャ識別信号を受信すると直ちに決定される記憶位置のテーブルを、記憶装置に保持するテーブル保持手段と、
前記記憶装置と通信するように結合して、圧縮ビデオデータをストアするとともに、圧縮ビデオデータの供給を制御する記憶再生制御装置であって、現在の再生モードと所望の再生モードとの間であって、該現在の再生モードは該所望の再生モードの動作のために必要な所定のピクチャデータが欠けているモード間を遷移する間に動作し、および前記圧縮ビデオデータは前記第１のピクチャデータタイプのフレームに対応するデータが受信されるまで、前記現在の再生モードから前記所望の再生モードへの遷移命令に応答して廃棄され、さらに前記第１エンコーディングタイプの圧縮ビデオデータの次の所望フレームに対して、前記記憶装置の記憶位置を得るため、前記テーブルを参照することによって、前記記憶装置からデータを検索する記憶再生制御装置と
を備えたことを特徴とするシステム。
【請求項４４】
請求項43において、前記第１エンコーディングタイプは独立したピクチャデータを備え、
前記第２エンコーディングタイプは独立していないピクチャデータを備えた
ことを特徴とするシステム。
【請求項４５】
請求項44において、前記独立していないピクチャデータは、単一方向の独立していないピクチャデータおよび両方向の独立していないピクチャデータを備え、
前記記憶再生制御装置は、次の独立したピクチャデータを受信した後、次の単一方向の独立していないピクチャデータを受信するまで、両方向の独立していないピクチャデータを廃棄する
ことを特徴とするシステム。
【請求項４６】
請求項45において、前記圧縮ビデオデータはMPEG標準に従ってエンコードされ、
前記独立したピクチャデータはＩ−ピクチャを備え、
前記単一方向の独立していないピクチャデータはＰ−ピクチャを備え、
前記両方向の独立していないピクチャデータはＢ−ピクチャを備えた
ことを特徴とするシステム。
【請求項４７】
請求項43において、前記テーブル保持手段を組み入れたホスト処理装置であって、前記記憶再生制御装置に再生モード遷移命令を供給するホスト処理装置をさらに備えたことを特徴とするシステム。
【請求項４８】
独立したピクチャデータを備えた圧縮ビデオデータであって、高速再生モードを容易にするように特にフォーマットされていない圧縮ビデオデータのデコードおよび表示メカニズムへの供給を制御するMPEG表示システムで使用され、現在の再生モードと所望の再生モードとを遷移する間に動作し、および再生モード遷移命令に応答して、ビデオデータの次のＩ−フレームを受信するまで圧縮ビデオデータを廃棄することを特徴とする記憶再生制御装置。
【請求項４９】
請求項48において、ビデオデータのＩ−フレームを受信した後、ビデオデータの少なくとも１つのＰ−フレームを受信することを特徴とする記憶再生制御装置。
【請求項５０】
請求項49において、ビデオデータのＰ−フレームを受信した後、ビデオデータの少なくとも１つのＢ−フレームを受信することを特徴とする記憶再生制御装置。
【請求項５１】
請求項48において、前記圧縮ビデオデータを記憶するための記憶装置は、本記憶再生制御装置と通信するように結合したことを特徴とする記憶再生制御装置。
【請求項５２】
請求項48において、ディスプレイに表示するために前記圧縮ビデオデータをデコードするデコーダは、本記憶再生制御装置に接続したことを特徴とする記憶再生制御装置。
【請求項５３】
請求項48において、前記圧縮ビデオデータのデコーダへの供給を制御するために、請求項51に記載の記憶再生制御装置と通信するように接続した記憶再生制御装置。
【請求項５４】
請求項48において、前記独立していないピクチャデータは単一方向の独立していないピクチャデータと両方向の独立していないピクチャデータとを備え、本記憶再生制御装置は、次の独立していないピクチャデータを受信した後、次の単一独立していないピクチャデータを受信するまで、両方向の独立していないピクチャデータを破棄することを特徴とする記憶再生制御装置。
【請求項５５】
請求項48において、前記圧縮ビデオデータを圧縮プログラムソースから受信し、前記圧縮ビデオデータの前記記憶装置への記憶を制御することを特徴とする記憶再生制御装置。
【請求項５６】
請求項48に記載の記憶再生制御装置と、
請求項51に記載の記憶装置と、
請求項52に記載のデコーダと、
請求項55に記載の圧縮プログラムソースと、
所望の再生モードを有効にするため前記記憶装置における独立していないピクチャの記憶位置を予測する手段と
を備えたことを特徴とするシステム。
【請求項５７】
請求項56において、前記予測する手段は、高速フォワーディング再生モードを有効にするため、後続する独立していないピクチャデータに対する記憶位置を予測する手段を含むことを特徴とするシステム。
【請求項５８】
請求項56において、前記予測する手段は、逆再生モードを有効にするため、前の独立していないピクチャデータに対する記憶位置を予測する手段を含むことを特徴とするシステム。
【請求項５９】
請求項55に記載の記憶再生制御装置と、
請求項55に記載の圧縮プログラムソースと、
前記ビデオデータが記憶装置に記憶されたとき、前記圧縮プログラムソースからの前記圧縮ビデオデータをモニタするように接続した独立したピクチャデータ検出器と、
該独立したピクチャデータ検出器と通信するとともに、前記記憶再生制御装置と通信するテーブル維持手段であって、前記独立したピクチャ検出器により検出された独立したピクチャに対応する前記記憶装置の記憶位置のテーブルを維持するテーブル維持手段と
備えたことを特徴とするシステム。
【請求項６０】
請求項59において、前記テーブル維持手段と協働するホストプロセッサであって、前記再生モード遷移命令を前記記憶再生制御装置に供給するホストプロセッサを備えたことを特徴とするシステム。
【請求項６１】
請求項54において、前記圧縮ビデオデータはMPEG標準に従ってエンコードされ、前記独立したピクチャデータはＩ−ピクチャを備え、前記単一方向のピクチャデータはＰ−ピクチャを備え、前記両方向の独立していないピクチャデータはＢ−ピクチャを備えたことを特徴とする記憶再生制御装置。
【請求項６２】
請求項59において、前記圧縮プログラムソースと前記記憶再生制御装置と通信するように接続したテーブル維持手段であって、前記記憶装置の記憶位置であって、独立していないピクチャIDシグナルを前記圧縮プログラムソースから受信したときに決定可能な記憶位置のテーブルを維持するテーブル維持手段を備えたことを特徴とするシステム。
【請求項６３】
請求項62において、前記テーブル維持手段と協働するホストプロセッサであって、前記再生モード遷移命令を前記記憶再生制御装置に供給するホストプロセッサをさらに備えたことを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
1.発明の分野
本発明は、圧縮ビデオ情報の記憶および送信の分野に関する。さらに詳細には、本発明は符号化ビデオプログラムの圧縮解除時のフォワード再生とリバース再生などの再生機能提供に関する。
2.背景
ビデオ送信または記憶に関するアプリケーションには、ビデオデータに必要な大量の情報を減縮するための一定のデータ圧縮形式を必要とする。ISO（International Organization for Standardization）のMPEG（Motion Picture Experts Group）は、様々な記憶または送信アプリケーションに有効な十分な「情報」を記憶しながら、ビデオデータを管理可能な量または有効な量までに圧縮するための標準を作成してきた。各種デジタル媒体上でのこれらの記憶または送信アプリケーションには、コンパクト・ディスクと、リモート・ビデオデータ・ベースと、ムービ・オン・デマンドと、デジタル・ケーブル・テレビと、高品位テレビと、等々が含まれる。MPEGはISO/IEC刊行物11172（"Coding of Moving Pictures and Associated Audio for Digital Storage Media"）と、13818（“Generalized Coding of Motion Pictures and Associated Audio Information）とで文書化されており、それぞれMPEG−１とMPEG−２としても知られている。そこで、以下では、「MPEG」はMPEG−１およびMPEG−２を区別せずに指すこととする。
MPEG標準では、ビデオ・シーケンス内のピクチャの情報の多くが、前または後のピクチャ中の情報と同じであると認識している。また、MPEG標準では、この一次冗長性を利用して、１つ以上のピクチャとの差分で幾つかのピクチャを表示している。１ピクチャは多数の水平スライスで構成され、１スライスは多数のマクロブロックで構成され、１マクロブロックは複数ブロックのアレイで構成され、１ブロックは８×８ピクセルアレイで構成されている。
MPEG標準のビデオ部では、動き補償による予測符号化と、DCT（discrete cosine transform;離散コサイン変換）と、適応定量化と、可変長符号化と、ランレングス符号化とを使用し、ブロック・ベースで画像の圧縮を行っている。動き補償では、マクロブロックを、基準ピクチャ中の対応マクロブロックからの大きな位置ずれにマクロブロック内の各ピクセルのエラー項を加えたものを表わす動ベクトルに置換する。MPEGでは、フォワードの動き補償（未来の画像を過去の画像に参照させる）と、フォワードとリバースの動き補償の組み合わせ（ある画像を過去の画像に参照させる）との両方を使用する。フォワードとリバースの動き補償の組み合わせは、両方向動き補償と呼ばれる。
MPEG標準によれば、ビデオフレーム（ピクチャ）は、Ｉ−ピクチャまたはフレーム間符号化ピクチャとも呼ばれるＩ−フレームと、Ｐ−フレームまたはＰ−ピクチャとも呼ばれる予測ピクチャと、両方向符号化ピクチャとも呼ばれるＢ−フレームまたはＢ−ピクチャの３つのタイプに分類される。Ｐ−フレームとＢ−フレームはフレーム間符号化イメージとも総称する。これら３種類のビデオフレームは、動き補償の使用において相違している。
イントラピクチャ（Ｉ−フレームまたはＩ−ピクチャ）は、ピクチャ自体に存在する情報のみを使用して符号化される。これらは、独立したピクチャとして考えることができる。Ｉ−ピクチャは圧縮ビデオデータへのランダム・アクセス・ポイントを提供する。Ｉ−ピクチャは、変換符号化にしか使用しないため、中程度の圧縮しか行えない。Ｉ−フレームは、Ｉ−フレームのみから完全なピクチャを生成するのに十分な情報を提供する。
予測ピクチャ（Ｐ−ピクチャまたはＰ−フレーム）は、前のＩ−ピクチャか前のＰ−ピクチャから、基準として符号化される。これらは、独立したピクチャとして考えることができる。Ｐ−ピクチャの圧縮では、前のＩ−ピクチャかＰ−ピクチャからの対応マクロブロックに関するＰ−ピクチャ中の一部または全部のマクロピクチャの動き補償による仮予測（temporal pridiction）を使用する。この仮予測では、フォワードモーション推定／補償だけを使用する。Ｐ−ピクチャを仮に予測するＩ−ピクチャまたはＰ−ピクチャは、Ｐ−ピクチャに対してアンカーピクチャと呼ばれ、基準ピクチャまたは基準フレームと称されることもある。予測ピクチャは前のピクチャとの差分しかエンコードしないため、Ｉ−ピクチャよりも圧縮規模が大きくなる。Ｐ−ピクチャを後のＰ−ピクチャ用のアンカーとして使用する場合の欠点は、Ｐ−ピクチャのその後の予測により符号化エラーが伝播する点である。
両方向ピクチャ（Ｂ−ピクチャまたはＢ−フレーム）は、過去および未来のピクチャを基準として使用するピクチャである。Ｐ−ピクチャと同様に、それらは、独立したピクチャとして考えることができる。Ｂ−ピクチャ中の一部または全部のマクロブロックは、リバース予測用の「未来の」Ｉ−ピクチャまたはＰ−ピクチャからと、フォワード予測用の前のＩ−ピクチャまたはＰ−ピクチャからとの対応マクロブロックを使用して、両方向動き補償により予測エンコードにより符号化される。このため、Ｂ−ピクチャを仮予測する２つの基準Ｉ−ピクチャかＰ−ピクチャは、Ｂ−ピクチャのアンカー・ピクチャとも呼ばれる。Ｐ−ピクチャと同様に、Ｂ−ピクチャは、Ｂ−ピクチャと、その２つのアンカー・ピクチャとの間の一時的な差分をエンコードするだけである。両方向ピクチャは、最大限の圧縮を行うが、基準として使用されることはないため、エラーは伝播しない。また、両方向予測は、２つのピクチャを平均化してノイズの影響を減少させる。
MPEG標準に従い、各ピクチャは、序列化されたグループに配列される。MPEG標準により、エンコードはＩ−ピクチャの周波数と位置を選ぶことができる。一例として、単一グループは、３ピクチャごとＰ−ピクチャを分散させるとともに、「ＩおよびＰ」と「ＰおよびＰ」の各シーケンスの間にＢ−ピクチャを分散させて、そのグループ内の第１のピクチャとして、Ｉ−ピクチャを含ませることができる。ピクチャタイプに応じた典型的な表示順序として、15フレームごとにＩ−ピクチャを含め、各Ｉ−ピクチャの後に２つのＢ−ピクチャを含め、Ｂ−ピクチャのグループとグループの間に、IBBPBBPBBPBBPBBIのようなシーケンスで、Ｐ−ピクチャを含めることができる。15フレームごとにＩ−ピクチャを含めるということは、（毎秒30フレームの環境において）、1.5秒ごとに、完全なピクチャ表現（１つの独立ピクチャ）を有することに対応する。
MPEGシステムの一部において、MPEGエンコーダは、ビデオストリーム中に各ピクチャを再序列化しても、最も有効なシーケンスでデコーダにピクチャを表示する。特に、Ｂ−ピクチャを再構成するのに必要な基準ピクチャは、関連するＢ−ピクチャの前に送っても良い。
多数の周知基準、例えば、Battison,"Practical Digital Video",Wiley,1994の引用が、MPEG標準に従ってビデオデータをエンコードするための様々な実際のメカニズムについての詳細のために、行われる。本出願のため、Ｉ−ピクチャと、Ｐ−ピクチャと、Ｂ−ピクチャとの区別を理解することが重要である。特に、他のピクチャを参照せずに、完全なピクチャをビデオ・シーケンスに再構成するのに十分な情報を提供するのは、Ｉ−ピクチャ（独立または基準ピクチャ）だけであることを認識することが重要である。
既存のMPEGデコーダは、エンコードしたビデオ情報の再構成と表示に関係する。しかし、デコードした情報を見るユーザにとっては、多くの場合、通常速度のフォワード再生以外のモードで情報を見る必要がある。このような代替モードには、現在表示中の画像を一時停止、すなわち、フリーズ（静止）できる機能が含まれる。同様に、高速フォワードおよび高速リバース機能と同様に、前方向と逆方向の両方向でのスローモーション再生を行えるようにする必要があることも多い。
一時停止機能をインプリメントするには、MPEGデコーダは、通常、現在表示中の画像をフリーズするためのある種のメカニズムを提供し、それにより、圧縮解除処理を一時的に停止させる。また、デコーダには、デコーディング処理のタイミングと、記憶装置と記憶制御装置とで通常構成されるデータ供給システムのタイミングとの間の一定レベルのデカップリングを行うために、入力バッファが含まれる典型的である。従って、デコード処理が停止したとき、バッファ内に記憶されるデータの量は増え始める。幾つかのインプリメンテーションでは、入力バッファのデプスレベル（depth level）に対応するフィードバック・メカニズムは、記憶制御装置に対して設けられているため、それにより必要に応じてデータ転送を停止させ、バッファのオーバフローを防いでいる。
一時停止機能と同様に、ホワードスローモーション再生は、デコーダに１つ以上の命令を供給するだけで達成できる。これらの命令により、デコーダは各フレームまたは幾つかのフレームを１回以上繰り返せる。同様にして、デコーダの入力バッファ内のデータ蓄積量は、出力率の減少によるスローモーション再生時に増加する。これは、前述したメカニズムと同様のフィードバック・メカニズムにより補償できる。
高速フォワード機能をインプリメントするため、フレームの１部は、デコーダか上記データ供給システムの何れかにより廃棄されなければならない。これは、出力表示レートが、デコード装置および／またはディスプレイ装置によって通常制限されるためである（例えば、標準テレビ・ビデオ・ディスプレイで毎秒30フレーム）。再生レートの増加は、Ｂ−フレームがある場合には、Ｂ−フレームを消去することにより達成できる。例えば、３フレームごとに２つのＢ−フレームがある場合には、Ｂ−フレームを無くすと、結果的には、再生レートが３倍増加する。また、再生レートは、最初に、Ｂ−フレームを全て消去し、デコーダに残りの各フレームを１回ずつ繰り返すよう命令することにより、50パーセント増加できる。Ｂ−フレームは、残りのＩ−フレームとＰ−フレームの再構成には必要ないため、それらを消去しても残りの画像の精度を低下させない。再生レートを高くするには、Ｂ−フレームだけでなく、Ｐ−フレームも消去することで達成できる。これにより、ほかの画像を参照しなくても常に再構成できるＩ−フレームだけを残すことができる。例えば、15フレームごとに、Ｉ−フレームである場合には、他のフレーム全てを消去するだけで、再生レートは15倍増加できる。実際には、この様な増加が実現できるのは、データ供給システムが、通常再生に必要な速度よりも15倍高速のデコーダにデータを検索および表示できる場合のみである。しかし、データ供給ハードウェアの速度が十分高速でない場合、デコーダの入力バッファがアンダフローし、デコーダにより、より多くのデータが利用できるようになるまで現在の画像を強制フリーズするようにする。
データ供給ハードウェアに対する要求は、リバース再生時には、さらに厳しくすることができる。リバース再生のインプリメンテーションでは、Ｉ−フレームだけが有効である。これは、Ｐ−フレームとＢ−フレームが、前にデコードした予測用フレームを使わず再構成できないからである。残念ながら、フォワード再生時に参照される前のフレームは、リバース再生時に未来のフレームになる。理論上、これらの必須フレームは前もって再構成でき、その後、メモリに記憶できるが、こうすると、再生システムのコストが大幅に増加する。従って、好適な解決策は、検索および表示対象をＩ−フレームに限定することである。種々の再生レートは、これらのＩ−フレームを１回以上繰り返すことによっても達成できる。しかし、さらに厄介な問題は、高速リバース再生レートを達成するには、各フレームを複数回繰り返す必要があり、その間、追加データが利用できるようになるまで待たねばならないことである。このような複数の繰り返しにより、動き表現が著しく低下する。
圧縮ビットストリームの多速度再生に関する難点は、１つには、再生モードの遷移の問題である。例えば、高速でのフォワード再生時か、何れかの速度でのリバース再生時には、通常、Ｉ−フレームだけが記憶接続装置により選択され、ディスプレイシステムのデコーダに供給される。各モードの１つから、通常速度でのフォワード再生に遷移するとき、フレームが制御装置により選択され、デコーダに供給されるシーケンスは変更される。この具体では、、制御装置は圧縮ビットストリームからのＰ−フレームとＢ−フレームの削除を停止し、その代わりに、全タイプのフレームをデコーダに渡す。この遷移により、遷移中にアーチファクトが現れ、目に見えることがある。例えば、制御装置が全てのタイプのフレームを受け入れ始めた後に発生した最初のフレームがＰ−フレームの場合、再構成に必要な予測を形成するときに、デコーダは先行するＩ−フレームかＰ−フレームを参照しなければならない。しかし、デコーダは、通常の再生への遷移前に受け取った最後のＩ−フレームをアクセスできるに過ぎず、これが元の符号化処理時に使用した先行フレームと同一でない場合、アーチファクトが発生する。同様に、遷移に遭遇した最初のフレームがＢ−フレームである場合、ほとんど確実に、アーチファクトが発生する。というのは、予測を形成するために２つの必須フレームが必要であるからであり、しかも、典型的なのエンコード・パラメータと想定すると、これら必須フレームのうちの少なくとも１つがＰ−フレームとなるからである。
このような従来技術は、あるフレームタイプを選択的にデコーディングすることが有用であり、他のフレームタイプを破棄することが有用であることを認識している。EP 0 674 448（Ueda）では、ビデオ再生システムが開示されており、イメージはＩ−,P−,B−フレームを用いてMPEGコーディングされている。高速再生モードでは、Ｉ−およびＰ−フレームのみが処理され、Ｂ−フレームは破棄される。よって、でコーディング処理速度がより高速になる。しかし、EP 674 448は、再生モードが変更されたとき、すなわち、ある再生モードから別の再生モード（例えば、高速フォワードから通常再生）に遷移したときのアーチファクトを防止するという問題には対処していない。
同様に、EP 0 396 285（Yagasaki）には、イメージがイントラフレームコーディングおよびインタフレームコーディングされたビデオディスク再生システムが開示されている。高速フォワード再生または高速バックワード再生では、イントラフレームのみがキャプチャされている。インタフレームは完全にスキップされるか破棄されるかのいずれかである。しかし、EP 0 396 285にも、再生モードが変更されたときのアーチファクトを防止するという問題には対処していない。本発明によれば、このような根本的な問題点が解決される。
WO−Ａ−94 97332（Fujinami）でも、あるフレームタイプを選択的にデコーディングすることが有用であることが認識されている。WO−Ａ−94 97332には、高速再生モードを容易にするため、ビデオデータが特にプリフォーマットされているシステムであって、特に修正されたデコーダと協働して用いるシステムが開示されている。本発明はプリフォーマットされたビデオデータを必要としないし、特に修正されたデコーダも必要とせず、したがって、上述した従来例よりも有利な効果を奏することができる。
以上のことから、当然のことであるが、多速度再生圧縮ビデオシステムにおいて、再生モードを変更するときの遷移アーチファクトを防止することが望ましく、そこで、このことを本発明の目的とする。さらに、圧縮ビデオシステムにおいて、多速度再生をサポートする効率的なデータ・アクセス用メカニズムを有することが望ましい。
発明の概要
圧縮ビデオ情報の再生時の遷移アーチファクトを、再生モードから再生モードに遷移するときに除去することは、上述したことから、当然、望ましいことであり、そこで、このことを本発明の目的とする。本発明の別の目的は、所望の再生モードに従って記憶装置から圧縮ビデオ情報を効率的に検索するメカニズムを提供することにある。
本発明の上記および別の目的は、再生モードから再生モードに遷移するときに遷移アーチファクトを除去するために、記憶制御装置が、ある方法で、圧縮ビデオデータのビデオデコーダへの流れを制御するビデオ再生システムで達成される。記憶制御装置は、再生モード遷移命令に応答して、遷移モードに対する最適な伝播アプローチに従って、ビデオデコーダへのデータ伝播のモードの切り換えを遅延させる。圧縮ビデオデータがMPEG標準に従ってエンコードされる本発明の一実態の形態によれば、記憶制御装置は遷移が完了するまで、所要の再生モードへの切り換えを遅延させることになる。遷移インターバルに入ると直ちに、次のＩ−フレームのオカレンスまで、検索されたデータフレームが全て廃棄されることになる。よって、フレーム間イメージがデコーダに供給される可能性がなくなり、基準フレームはフレームを正確に表示するのにフレーム間イメージを利用しない。その後、最初のＰ−フレームを受信するまで、制御装置は引き続きＢ−フレームを廃棄する。幾つかのインプリメンテーションでは、遷移インターバルに入ると直ちに、デコーダに命令して、このデコーダと関係付けをしたバッファをフラッシュするか空にするのが望ましい。しかし、インターバルの継続時間は短縮されないので、バッファが空にならない限り、デコーダがイメージのデコードおよび表示を続行することにより、より好ましい効果を奏することができる。このようにすれば、デコードおよび表示処理の停止を遅延させることができ、場合によっては、遷移インターバル継続時間への依存を防止することができる。
本発明の別の態様によれば、Ｉ−フレームが記憶装置にストアされているときに、Ｉ−フレームを効率的にシークすることが望ましい種々の再生モードをサポートするメカニズムがインプリメントされる。本発明のこの態様では、記憶装置全体に対する妥当な予測量で、Ｉ−フレームのオカレンスがあるので、Ｉ−フレームを位置の合理的に推定するメモリのブロックに対してメモリ検索を行うことができることが認識されている。適正に選択されついで検索されたメモリのブロックは、可変速でのフォワード再生およびリバース再生をサポートするため、所望のＩ−フレームが存在するかどうかを迅速にスキャンすることができる。
本発明の代替の実施の形態では、圧縮ビデオプログラムにおいて各Ｉ−フレームのメモリ位置をテーブル化するメカニズムが導入される。圧縮プログラムが記憶装置によって受け取られるとき、Ｉ−フレームデコーダは各Ｉ−フレームの到来に注意を喚起させ、この情報をホストシステムに供給し、このホストシステムは、記憶装置の具体的なメモリブロックにＩ−フレームを対応させるテーブルの保持を制御することができる。このようにすると、種々の再生モードを有効にするために、適正なメモリブロックをデコーダに供給する記憶制御装置によって、Ｉ−フレームデータブロックの効率的で迅速な検索が行われる。
【図面の簡単な説明】
本発明の目的、特徴、効果は、次の詳細な説明から明らかになるであろう。
図１は、本発明の教示を組み込むことができる圧縮ビデオ表示システムを示すブロック図である。
図２は、種々の再生モード間で遷移するときに遷移アーチファクトを除去する圧縮ビデオ表示システムにより使用される流れ図である。
図３は、種々の速度モードで動作する圧縮ビデオ表示システムで使用する効率的なデータ検索処理の流れ図である。
図４は、図３に示した手順の代替手順としての、圧縮ビデオディスプレイのためのデータ検索の流れ図である。
図５は、図４の流れ図に従って種々の再生レートで表示するため圧縮ビデオデータの効率的な検索を容易にするために各テーブルを保持する圧縮ビデオ表示システムを示すブロック図である。
発明の詳細な説明
開示した方法および装置は圧縮ビデオ再生システムで用いられるものであり、この方法および装置では、多速度再生モードを考察する。これら多速度再生モードには、可変速フォワード（forward）再生が含まれ、同様に、可変速リバース（reverse）再生が含まれる。
本発明の記載は、主に、MPEGフォーマットに従ってエンコードされたビデオ情報の送信と記憶に関して行うものの、本発明の概念および方法は、他のビデオ圧縮技術を用いたビデオ再生システムを包含していて広い。発明の詳細な説明では、本発明を充分理解させるため、フレームタイプおよびシーケンス編成のような細部に至るまで詳細に説明している。しかし、当業者にとって当然のことであるが、本発明は、このような細部を具体化しなくても実施可能である。他の例えば、本発明が不明瞭にならないように、周知の制御構造とエンコード／デコーダ回路は詳細に示していない。特に、圧縮ビデオ再生システム内の種々の構成品の機能を記載した。当業者は、このような機能の記述を目にすれば、実験法が不適正でない限り、必要なコンポーネントをインプリメントすることができる。
図１を説明する。図１に示す汎用ハードウェアは、本発明を実施するのに適正なものである。記憶システム125には、再生／記憶制御装置130と記憶装置140とが含まれる。例示した実施の形態では、制御装置130は圧縮プログラムソース110からデータを受信する。圧縮プログラムソース110はエンコーダか、ケーブルまたは衛星受信装置か、ホスト処理装置か、エンコードされたビデオデータの他のソースであっても良い。本発明の一実施の形態では、圧縮ビデオデータは上述したMPEG標準に従ってエンコードされる。圧縮ビデオデータはビデオ情報を備えたＩ−,P−,B−ピクチャについてのデータを有する。圧縮プログラムデータは制御装置130の制御により記憶装置140に書き込まれるのが典型的である。あるいはまた、圧縮プログラムソース110は記憶装置140にデータを直接供給する。記憶装置140は１つ以上のハードディスクか、コンピュータメモリか、その他の記憶装置を備えることができる。ハードディスクは、遅延デコードするため、データストリーム全体を記憶するものである。コンピュータメモリは「on−the−fly」デコードを行うのに必要なデータストリームの移動ウィンドウ（moving window）をバッファリングするものである。
再生時、圧縮プログラムデータは記憶装置140から検索され、制御装置130の指示により、デコーダ150に供給され、デコーダ150では、データが圧縮解除され、ついで、ディスプレイ160上に表示される。この再生処理は、ユーザインタフェース120から制御装置130に送信される再生モードコマンドに従って行なわれる。このような再生モードとしては、通常再生と、高速フォワードおよびリバース再生と、低速フォワードおよびリバース再生と、一時停止を含めることができる。ユーザインタフェース120はビデオプログラムの再生を指示するのに適したセット・トップボックスや他の制御メカニズムに組み入れることができる。
記憶装置140から検索された圧縮ビデオデータストリームの編集は、特に再生コマンドが通常再生と異なるときには、この圧縮ビデオデータがデコーダ150に供給される前に、行わなければならない。このデータ操作機能は、制御装置130により供給される。後述するが、圧縮データ操作処理は選択された再生モードに依存する。圧縮データ操作処理には、記憶装置140から回復されるデータストリームであって非連続のこともあるデータストリームから、あるＩ−フレームか、Ｐ−フレームか、Ｂ−フレームを抽出することも含まれる。これらの編集機能中には、あるデコーダに商業的にインプリメントされるようになるものもあるが、インプリメントされた場合には、制御装置130は簡略化することができる。
MPEG圧縮データストリームが実際のＩ−,P−,B−フレームデータにより構成され、その上、ヘッダおよび拡張層の階層により構成されることも、述べておいた方が良いだろう。次の考察では、このヘッダと拡張層の情報は、全て、直後の画像フレームと組み合わされることを想定している。例えばＩ−フレームを例に説明すると、このＩ−フレームの前に、シーケンスヘッダと、シーケンス拡張ヘッダと、ピクチャグループヘッダと、ピクチャヘッダがある場合には、この情報は、全て、Ｉ−フレームの一部として考えられることになるし、最初のこのようなヘッダの始まりはフレームの始まりとして扱われることになる。
圧縮ビットストリームを多速度再生すると、１つに、モードからモードへ遷移するという問題がある。例えば、高速でのフォワード再生時か、あるいは、任意速度でのリバース再生時には、通常、Ｉ−フレームのみが制御装置130により選択され、デコーダに供給される（後程、テーブルＩを参照して考察する）。これらのモードの１つから通常再生に遷移するとき、フレームが制御装置130により選択されデコーダに供給されるシーケンスが変わる。この具体的な例では、制御装置130は圧縮ビットストリームからＰ−フレームとＢ−フレームとを廃棄するのを停止することになり、代わりに、全てのタイプのフレームをデコーダ150に渡すことになる。通常、このような遷移があると、遷移アーチファクトが現われ、遷移期間中、消えない。例えば、制御装置130が全てのタイプのフレームの受け取りを開始した後に遭遇する最初のフレームが、Ｐ−フレームである場合には、デコーダは、このフレームの再構成に必要な予測を行うとき、先行するＩ−フレームまたはＰ−フレームを参照しなければならない。しかし、デコーダ150は、通常再生への遷移前に受け取られた最後のＩ−フレームを参照することができるのみであって、このＩ−フレームが符号化処理時に使用された基準フレームでない場合には、アーチファクトが現われる。あるいはまた、この遷移後に遭遇した最初のフレームがＢ−フレームである場合には、ほとんど確実に、アーチファクトが現われる。というのは、典型的なエンコードパラメータを想定した場合、予測を形成するには、２つの必須フレームが必要であり、これらの必須フレームの少なくとも１つがＰ−フレームとなるからである。
図２を参照して、この遷移アーチファクトを防止する方法を説明する。異なった再生モードへ遷移させるコマンドを受信すると直ちに、制御装置130は、次のテーブルＩに従って、指定された再生モードに必要なフレームの種類を決定する。
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例えば、通常再生またはスローモーションフォワード再生には、Ｉ−,P−,B−フレームを必要とし、中速フォワードには、Ｉ−とＰ−フレームのみを必要とし、高速フォワードや任意リバース速度には、Ｉ−フレームのみを必要とする。所定の再生モードに必要なフレームタイプは、I_ENABLE,B_ENABLE,P_ENABLEを１か０に設定することにより示されるが、設定される１または０は、遷移後の再生モードで、Ｉ−フレーム、Ｐ−フレーム、Ｂ−フレームが許可されるか不許可されるかに依存する。
一度、所要のフレームタイプが指定されると、制御装置130は指定フレームタイプに従って、図２に示す処理をインプリメントする。ステップ210では、必須フレームにアーチファクトが現われないようにするＰ−フレームとＢ−フレームの選択を一時的にディスエーブルにするため、フレーム・フォワーディング変数P_DISABLEおよびB_DISABLEが１に設定される。ほとんどの再生遷移では、このように選択をディスエーブルにすることが必要である。しかし、当業者にとって当然のことであるが、一時的に選択をディスエーブルにする必要がない再生遷移もある。例えば、中速フォワード再生（Ｉ−およびＰ−フレーム）から通常再生（Ｉ−,P−,B−フレーム）へ遷移する際に、遷移コマンド後の最初のＩ−フレーム前のＰ−フレームまたはＢ−フレームのいずれかを、ディスエーブルにする必要がないことになる。ディスエーブルがインプリメントされる遷移は、ほとんどの場合、SELECTと呼ばれる変数に、ステップS220にて、０を設定し、後続データも、デコーダに渡されずに廃棄されることを示す。SELECTは、ステップ240にて、最初のＩ−フレームの始めが検出されるまで変らない。最初のＩ−フレームの始めが検出されると、ステップ290にて、SELECTは１に設定され、その結果、Ｉ−フレームデータが選択され、デコーダに供給される。一度、最初のＩ−フレームが検出され、デコーダ150にフォワーディングされると、必須Ｉ−フレームまたはＰ−フレームの紛失に起因する遷移アーチファクトの虞がなければ、Ｐ−フレームをデコーダ150にフォワーディングすることができる。そして、Ｐ−フレームが指定再生モードに必要である場合は、その後にＰ−フレームを選択することができるように、P_DISABLEがオフにされる。よって、ステップ250にて、Ｐ−フレームが必要である場合には（P_ENABLE＝１）、P_DISABLEに０が設定されるが、Ｐ−フレームが必要でない場合には（P_ENABLE＝０）、P_DISABLEに１が設定される。
ステップ260および270にて説明する処理は、ステップ240および250にてＰ−フレームの選択をイネーブルにする処理に類似した、Ｂ−フレームの選択をイネーブルにする処理である。すなわち、一度、最初のＰ−フレームが選択されると（ステップ260でのP_DISABLE＝０）、ステップ280にて、Ｂ−フレームが要求され（ステップ270でのB_ENABLE＝１）、しかも、所定の要求されたＢ−フレームがデコーダ150に送信された場合には、Ｂ−フレームの選択がイネーブルにされる。この場合、必須Ｐ−またはＩ−フレームの紛失による遷移アーチファクトの虞はない。勿論、Ｐ−フレームが要求されない場合は（P_DISABLE＝１）、Ｂ−フレームの選択がイネーブルにされることはなく（この場合、ステップ270は行われず、B_DISABLEはステップ210で初期化されたままで、１のままである）、ステップ280にて、Ｂ−フレームは常に廃棄されることになる（状態「ｎ」）。
ここで、遷移処理は完了し、定常状態での処理が開始される。遷移時にフレーム選択を行うこの方法では、デコーダ150は、遷移周期中に適正にデコードできるフレームしか受信しないことを保証する。勿論、その後のどの遷移でも、現遷移が完了する前か後のいずれかで、全く同じ処理が再開される。例えば、新しい再生モードが指定されると、常に、リセット信号を制御装置130に送信して、図２のステップ210に移行する。この方法の使用は、圧縮ビットストリームを最初にアクセスするときか、その後任意の時点で１つ以上のビットストリームをランダムにアクセスするときにも可能である。
当業者にはとって当然のことであるが、図２の処理例は所望のフレーム選択基準の容易に拡張することができる。例えば、先行するＩ−フレームからＰ−フレームを選択し、先行するＰ−フレームからＢ−フレームを選択することを条件付る代わりに、先行するＩ−フレームからｎ番目のＩ−フレームを選択し、先行するｎ番目のＩ−フレームからＰ−フレームを選択することを条件付ることができる。一般的に、コーディングまたはフォーマッティング特性の任意のタイプに従って、複数のフレームを多数のフレームタイプとして階層化させることができ、その上、任意の具体的な種類のフレームの選択を、異なる種類の１つ以上のフレームを前もって選択するときに、条件付けできる。よって、汎用的な処理は、異なった再生レート間の遷移に限定されないが、識別可能なフレームタイプへの変更で特徴付けることができる遷移に対して、通常、有用である。
制御装置130と記憶装置140の通常再生時での定常状態での動作は、通常、極めて簡単である。この圧縮プログラムデータは全て順番に記憶装置140から検索され、デコーダ150に供給される。しかし、高速フォワード再生時に、記憶装置140または制御装置130が、所望のレートで、データを全て供給することができない虞がある。そのため、ある再生レートでは、次のことは虞らく必要である。すなわち、記憶装置140からある記憶ブロックを検索するが、他の記憶ブロックをスキップして、圧縮データをサンプリングする必要がある。実際には、順次アクセスができないので、リバース再生時には、圧縮データをある間隔で常にサンプリングしなければならない。理想的には、検索される記憶ブロックは、表示されるフレームに対応することになり、スキップされる記憶ブロックは、廃棄されるフレームに対応することになる。しかし、実際には、正確な対応を得るのは困難である。記憶装置は、通常、固定サイズの記憶ブロックに細分化されるのが典型的であり、情報の転送は、記憶ブロックの最も近い整数に丸めなければならない。一方、各フレームのサイズは、Ｐ−フレームより多くのデータを含むのが典型的であるＩ−フレームに対して可変であり、Ｂ−フレームより多くのデータを含むのが典型的であるＰ−フレームに対して可変である。これらのフレームは記憶ブロック境界から始める必要はなく、強いて記憶ブロック境界から始めるようにしても、効率は良くない。その上、これらのフレームのサイズは、これらの値を計算し記憶するステップを前もって追加しない限り、フレームが検索される時点では分からない。この好適な解決策としては、データを検索する度に、少なくとも固定の最小数の記憶ブロックを転送するという解決策がある。分かり易くするため、任意の数の記憶ブロックに対応するデータのこの固定の最小量は、単一記憶ブロックということにする。
この記憶装置を非順次にアクセスする２つの処理例を、それぞれ、図３および図４を参照して説明する。これらの実施の形態では、データが、ファイルシステムを使わずに、連続・順次フォーマットで、記憶装置に記憶されることを想定している。しかし、この方法は、記憶装置上の非連続物理アドレスと連続記憶ブロックアドレスとを対応付けるのに、ファイルシステム（例えば、参照テーブルや他の周知技術）が使用される記憶装置にも適用される。このような場合、記憶ブロックアドレスは、これから説明する同じ方法を使って生成でき、ファイルシステムのパラメータを適用して記憶装置上の対応物理アドレスにマッピングされる。
さらに、（テーブルＩの高速フォワードまたはリバース再生モードでは）フレームのみが選択されるものと想定している。というのは、これらモード以外である場合（テーブルＩにおける通常再生と、スローモーションフォワードと、中速フォワードモード）には、通常、非連続アクセスを回避することができるからである。第１の実施の形態では、記憶装置上のこれらＩ−フレームの位置は、未知であることを想定している。第２の実施の形態では、各Ｉ−フレームの始めに対応する記憶ブロックアドレスは、再生中、既知であることを想定しており、この情報を生成するためのメカニズムについても説明する。
予め知られたアドレス情報なしの非順次アクセス
図３は高速フォワードまたはリバース再生のためのＩ−フレーム検索処理の第１の実施の形態を示す。記憶装置140から最後に読み込まれた記憶ブロックのシーケンス番号は、ステップ300での記憶ブロックカウンタｋを初期化するのに使用される。次に表示されるＩ−フレームのシーケンス番号は、現在の再生モードに基づいて決定され、ステップ310では「Ｉ」で表示される。ステップ320ないし326にて、この次のＩ−フレームの始めに対応するｋの最初の推定値は、高速フォワードモード（ステップ320、322、326）の場合、直前の記憶ブロック番号（ステップ300からｋ）に定数Ｍを加えるか、リバースモード（ステップ320,324,326）の場合、定数Ｍを引くことによっても決定される。このＭの値は、圧縮率と再生レートとに基づいて指定することができるか、あるいは、最近（most−recently）検索されたＩ−フレームを分離する記憶ブロックの観察数に基づいて、連続的に調整することができる。
予め計算して識別された記憶ブロックは、ステップ330にて、記憶装置140から検索され、ステップ340にて、全てのＩ−フレームの始まりを識別する一意のビットシーケンスが存在するか否かが検査される。例えば、MPEG標準では、このビットシーケンスは国際標準ISO/IEC−11172で規定されている。Ｉ−フレームが見つからない場合は、ステップ360にて、記憶ブロック・カウンタｋをインクリメントさせて、隣接する記憶ブロックを検索する。ステップ330にて、新しい記憶ブロックを読み出す。ステップ340にて、一度、Ｉ−フレームが検出されると、ステップ341にて、そのシーケンス番号をビットストリームから抽出し、ステップ342および352にて、所望のシーケンス番号Ｉと比較する。このＩ−フレームは所望のＩ−フレーム（ステップ352では条件［ｎ」）より前であっても良いし、所望のＩ−フレーム（ステップ342では条件「ｎ」）より後であっても良いし、所望のＩ−フレーム（ステップ352では条件「ｙ」）と等しくても良い。
各記憶ブロックのサイズと現在の圧縮率とによって、記憶ブロックは２つ以上のＩ−フレームを含むことができる。そのため、Ｉ−フレームが所望Ｉ−フレーム（ステップ352では条件「ｎ」）より前の場合は、次のＩ−フレームが、現在の記憶ブロック（ステップ354では条件「ｙ」）か、あるいは、前記次の記憶ブロック（ステップ356、360、330、340）のいずれにおいて発見されるまで、記憶ブロックの残りを引き続き検査する。
Ｉ−フレームが所望のＩ−フレーム（ステップ342では条件「ｎ」）より後である場合には、ステップ343および360にて、記憶ブロックカウンタがデクリメントされ、ステップ330にて、所望のＩ−フレームの前の記憶ブロックを記憶装置から読み出し、ステップ340から以降、探索が繰り返される。
Ｉ−フレームが所望のＩ−フレームである場合には、探索は必要でない。
一度、所望のＩ−フレームの始まりが発見されると、ステップ380にて、SELECTに１を設定して、表示のため後続データがデコーダ150に供給されることを示す。記憶装置からの追加ブロックの検索が必要な場合でも、ステップ390にて、Ｉ−フレームの終わりが検出されるまで、データが引き続き供給されることになる。ステップ392および394は、前の記憶ブロックカウンタｋをリセットしなくても、第２の記憶カウンタｊはさらに検索を行うことができることを示す。
通常は、次のフレームの始めを検出して、このフレームの終わりが検出されると、ステップ396にて、SELECTをゼロクリアして、次のデータがデコーダに転送されないことを示す。検索される次のＩ−フレームの決定は、Ｉの値を、次に必要なシーケンス番号に調整することにより行なわれ、その処理は、ステップ310から以降で、繰り返される。高速再生レートで、シーケンス番号がＩと等しいＩ−フレームそのものを検索する必要はない。例えば、リバース再生モードが選択され、しかも、圧縮ビットストリームの12フレームごとのフレームがＩ−フレームである場合には、前に表示されたＩ−フレームより前の12フレーム目で、Ｉ−フレームのシーケンス番号に一致させるため、オペレータはＩの値を選択することができる。しかし、このＩ−フレームを探索する処理では、異なるＩ−フレームが検出されるものと想定する。表示された最後のＩ−フレームの前の24フレーム目で、このＩ−フレームのオカレンスがある場合には、12フレーム前でＩ−フレームを探索するよりは、このＩ−フレームを採用するほうが良いかもしれない。このようにすると、効率が良くなるとともに、制御装置130ハードウェアの性能要件を低くすることができ、その上、再構成されたシーケンスの美観が著しく影響される可能性はない。これは、高速再生では、再生レートの変化に対する観察者の感覚が鈍くなり、特に、動きが少ないときに、このような変化があると、再生レートの変化に対する観察者の感覚が鈍くなる。幸にも、Ｍの値が適正に選択された場合には、圧縮効果が通常より高いときにのみ、再生レートの変化に対する観察者の感覚が鈍くなるが、このようなことは、フレーム間の動きが少ない場合に良く起こる。
次のＩ−フレームのシーケンス番号に対する規制緩和は、図３のフローチャートで容易にインプリメントすることができる。この規制緩和は、リバース再生の場合、ステップ350を削除することにより簡単に行うことができる。このようにすると、そのシーケンス番号がＩ以下である場合、検出されたＩ−フレームが選択されることになる。最も簡単なインプリメントでは、そのシーケンス番号が前に選択されたＩ−フレームの番号と異なる限り、Ｉ−フレームが選択されることになる。
前に知られたアドレス情報を使用した非順次アクセス
記憶装置140上のＩ−フレームの位置が予め分かっている場合には、より効率的な検索方法を用いることができる。図４は高速フォワードおよびリバース再生のためにＩ−フレームを検索する第２の実施の形態を示す。次に検索されるＩ−フレームのシーケンス番号Ｉは、ステップ400にて、再生方向と再生レートに基づいて、第１の実施の形態と同様にして決定される。このＩ−フレームの始めを含む、記憶装置上のブロックのアドレスとインデックス番号は、前もって作成されるテーブル（図４には不図示）を参照して決定され、ステップ410にて、記憶ブロックカウンタｋを初期化するのに使用される。この記憶ブロックはステップ420で検索され、Ｉ−フレームの始めは、ステップ430にて、記憶ブロックをスキャンして、Ｉ−フレームを識別するのに用いられる一意のビットシーケンスを得ることにより突き止められ、選択された値Ｉとシーケンス番号とを比較することにより突止められる。ステップ440にて、SELECTに１を設定し、その結果、後続データがデコーダ150に供給されることになる。ステップ450ないし456に示すように（図３のステップ390ないし396と同様）、Ｉ−フレームの終わりが検出されるまで、制御装置130は記憶装置から引き続き後続ブロックを検索し、その時点で、SELECTをリセットして０にする。
Ｉ−フレームを記憶ブロックにマッピングするテーブルを生成するのに必要な情報は、圧縮ビットストリームが記憶装置140に転送される時点で、獲得される。この情報の獲得は、図５に示す代替システムブロック図を用いて行うことができる。本実施の形態では、ユーザインタフェース120を、より柔軟性のあるホスト処理装置520と置換した。このホスト処理装置520はユーザインタフェース120の機能を実行するのみでなく、Ｉ−フレームブロック・マッピング・テーブルを保持する。当業者にとって当然のことであるが、ホスト520は、任意のコンピュータと、マイクロプロセッサと、マイクロコントローラと、必要なメモリ管理機能をハンドルすることができるプログラマブルまたはノンプログラマブルなロジックであっても良い。Ｉ−フレーム検出器回路15は圧縮プログラムソース110から制御装置130に転送される圧縮プログラムデータをモニタする。Ｉ−フレーム検出器515はＩ−フレームを検出する度にホスト520に割り込む。ホスト520は、検出されたＩ−フレームに対応するシーケンス番号を読み出し、その番号を、記憶装置140上で現在アドレシングされている記憶ブロックとマッチングさせる。ほとんどのシステムでは、記憶ブロック・アドレシング情報はホスト520から生成されるので、テーブルを生成するときに、直ちに利用することができる。当業者にとって当然のことであるが、Ｉ−フレームのオカレンスを圧縮プログラムソース100から制御装置130に直接シグナリングする必要はない。
以上、本発明の一実施の形態を開示したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲は請求の範囲から決定されることは、当然のことである。
【図１】
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【図２】
0003641686.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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