(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【発明の詳細な説明】
技術分野
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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