(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通常再生速度を上回る速度にて、フレーム単位のビデオデータを再生する方法であって、
２個以上の連続するフレームのビデオデータがピクセル単位で混合されている混合フレームを含む出力フレームのシーケンスを発生させる出力フレームシーケンス発生ステップと、
上記出力フレームのシーケンスを、通常再生速度のフレームレートと等しいフレームレートにて表示する出力フレームシーケンス表示ステップと
を含む、ビデオデータの可変速再生方法。
【請求項２】
上記混合フレームは、ピクセル単位で２個の連続するフレームのビデオデータを平均化するステップによって作成される請求項１の方法。
【請求項３】
上記混合フレームは、ピクセル単位で３個の連続するフレームのビデオデータを平均化するステップによって作成される請求項１の方法。
【請求項４】
上記複数の出力フレームは混合フレームであって、該混合フレームの幾つかは２個のフレームのビデオデータをピクセル単位で混合するステップによって作成され、上記混合フレームの別の幾つかは３個のフレームのビデオデータをピクセル単位にて混合するステップから作成される請求項１の方法。
【請求項５】
上記出力フレームシーケンス発生ステップに先だって、混合すべきフレームの数を参照表によって参照するステップを更に含む請求項１の方法。
【請求項６】
通常再生速度を上回る速度にて、フレーム単位のビデオデータをシャトルする、ビデオデータの高速シャトル再生方法であって、
２個の非連続フレームのビデオデータがピクセル単位で混合されている複数の混合フレーム（シャトルフレーム）を含む出力フレームのシーケンスを発生させる出力フレームシーケンス発生ステップと、
上記出力フレームのシーケンスを、通常再生速度のフレームレートと等しいフレームレートにて表示する出力フレームシーケンス表示ステップと
を含み、
上記各混合フレームには、先行する出力フレームの成分が含まれる、ビデオデータの高速シャトル再生方法。
【請求項７】
最初の上記混合フレームは、第１フレーム及びこれとは連続しない第２フレームのビデオデータをピクセル単位で平均するステップによって作成される請求項６の方法。
【請求項８】
２番目の上記混合フレームは、第２フレーム及びこれとは連続しない第３フレームのビデオデータをピクセル単位で平均するステップによって作成される請求項７の方法。
【請求項９】
上記シャトルフレームは、Ｍを整数として、Ｍ個のビデオフレームごとにシャトルフレーム１個の割合で発生される請求項６の方法。
【請求項１０】
Ｍは３以上である請求項９の方法。
【請求項１１】
通常再生速度を上回る速度にて、フレーム単位のビデオデータを再生する高速再生装置であって、
フレーム単位のビデオデータを記憶するための大容量記憶手段と、
再生速度を選択するための入力手段と、
ビデオデータをフレーム単位に検索するための手段と、
上記大容量記憶手段から検索された、２個以上の連続するフレームのビデオデータがピクセル単位で混合されている混合フレームを含む出力フレームのシーケンスを発生するための出力フレームシーケンス発生手段と、
上記出力フレームのシーケンスを、通常再生速度のフレームレートと等しいフレームレートにて表示するための出力フレームシーケンス表示手段と
を含む、ビデオデータの高速再生装置。
【請求項１２】
上記出力フレームシーケンス発生手段は、２個の連続するフレームのビデオデータをピクセル単位で平均することによって混合フレームを発生する請求項１１の装置。
【請求項１３】
上記出力フレームシーケンス発生手段によって混合されるべきフレームの数を参照するための参照表を更に具える請求項１１の装置。
【請求項１４】
上記出力フレームシーケンス発生手段は、
上記フレームの各ピクセルをＹ、ＣR 及びＣB の成分に分離する手段と、
上記Ｙ、ＣR 及びＣB の各成分を平均する平均化手段と、
上記平均化されたＹ、ＣR 及びＣB の各成分を２バイトＤ１（ＹＣR 又はＹＣB ）ワードに変換する変換手段と
を含む請求項１１の装置。
【請求項１５】
上記出力フレームシーケンス発生手段は、
上記フレームの各ピクセルをＲ，Ｇ及びＢの成分に分離する手段と、
上記Ｒ、Ｇ及びＢの各成分を平均する平均化手段と、
上記平均されたＲ、Ｇ及びＢの各成分を標準ビデオフォーマットに変換して、上記表示手段に表示させる変換手段と
を含む請求項１１の装置。
【請求項１６】
通常再生速度を上回る速度にて、フレーム単位のビデオデータをシャトルする、ビデオデータの高速シャトル再生装置であって、
フレーム単位のビデオデータを記憶するための大容量記憶手段と、
再生速度を選択するための入力手段と、
ビデオデータをフレーム単位に検索するための手段と、
上記大容量記憶手段から検索された、２個の非連続フレームのビデオデータがピクセル単位で混合されている混合フレーム（シャトルフレーム）を含む出力フレームのシーケンスを発生するための出力フレームシーケンス発生手段と、
上記出力フレームのシーケンスを、通常再生速度のフレームレートと等しいフレームレートにて表示するための出力フレームシーケンス表示手段と
を含み、
上記各混合フレームには、先行する出力フレームの成分が含まれる、ビデオデータの高速シャトル再生装置。
【請求項１７】
上記出力フレームシーケンス発生手段では、最初の上記混合フレームは、第１フレーム及びこれとは連続しない第２フレームのビデオデータをピクセル単位で平均することによって作成される請求項１６の装置。
【請求項１８】
２番目の上記混合フレームは、第２フレーム及びこれとは連続しない第３フレームのビデオデータをピクセル単位で平均することによって作成される請求項１７の装置。
【請求項１９】
上記シャトルフレームは、Ｍを整数として、Ｍ個のビデオフレームごとにシャトルフレーム１個の割合で発生される請求項１６の装置。
【請求項２０】
Ｍは３以上である請求項１９の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、デジタルビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）又は実質上のデジタルＶＴＲにて行うデジタルビデオの再生技法に関し、特に、ビデオテープレコーダの可変速再生及びシャトルモード再生の動作をエミュレートするように、圧縮されたデジタルビデオマテリアル（素材）の可変速再生及びシャトルモード再生を行う技法に関する。本発明は更に、ビデオデータを時間的に圧縮する必要がある場合（即ち、ビデオフレーム表示を高速で短時間に行っても、内容が判断できるようにビデオフレーム要素を結合する場合）にも有用である。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオテープレコーダでは一般に、再生時にテープ速度を増加させ画像の動きを追跡することによりビデオ素材の可変速再生を達成している。ビデオテープの編集機器では、このような可変速再生をすると、編集者にとって馴染みのある独特な画像が見られる。
【０００３】
動くビデオ画像がデジタル的に記憶され、通常の再生速度よりも速く再生される場合、普通はこれを単にフレーム情報を間引きして（又は検索しないで）再生することにより達成している。例えば図１に示すように、１０個の連続フレームＦ１  〜Ｆ１０を通常の速度の２倍にて再生しようとするときは、フレームを１つおきに表示するだけである。例えば、フレームＦ１  、Ｆ３  、Ｆ５  、Ｆ７  及びＦ９  を表示し、Ｆ２  、Ｆ４  、Ｆ６  、Ｆ８  及びＦ１０を完全に省略する。従って、５フレーム分のみが半分の表示時間内で標準的なフレームレートにて表示される。従って、画像が本来の速さの２倍で動いているかのような錯覚が生まれる。
【０００４】
しかし、デジタルビデオの非連続フレームが続けざまに表示され、高速画像を作り出すときは、像の更新が実時間より遅くなりモンタージュ又はテレビ会議システムにおける不連続なビデオ画像のような、飛び越しを含む粗い画像になってしまう。このような方法では、ビデオテープレコーダの可変速再生のときに呈する画像とはかなり違ったものになる。ビデオテープレコーダでは、動きは滑らかで連続的かつ高速で行われる。ビデオの非連続フレームが次々と表示される高速シャトルモードでは、人間の頭脳は動きを追跡するのが困難であり、ゆえに使用者にほとんど情報が伝達されない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、ビデオフレームが一般的に無作為にアクセス可能で、必ずしも時間的に順序正しくない（例えば、或るビデオシーケンスのフレーム１が或るビデオシーケンスのフレーム２０と隣接することがある）、光、光磁気、磁気及びその他の記憶媒体の技術に用いるために、アナログＶＴＲ機器に現れるような可変速再生のシミュレーションを実現することが求められている。このような技術に適当する候補として、デジタルビデオに対するディスク使用の非線形編集装置のような機器が挙げられる。
【０００６】
本発明の目的（課題）は、圧縮されたデジタルビデオ画像を再生するための改良された、ビデオデータの可変速再生方法を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、デジタルビデオ環境においてビデオテープレコーダの可変速再生及びシャトルモード再生の、画像の動きを追跡する表示を維持する動作をエミュレートする（模する）ことである。
【０００８】
本発明の以下の説明を考察することによって、本発明のその他の目的、利点、特徴が当業者には明らかになるであろう。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び作用】
本発明は、２個以上のビデオフレームを混合又は比例結合させ、これに比例して通常の表示時間よりは短時間で、ビデオ画像の滑らかな更新を実現するものである。
【００１０】
（約−１倍〜＋３倍の）可変速再生を行うときは、隣接するビデオフレームを用いてビデオ画像の混合を行う。３倍を越える再生速度は要求されないため、３フレームを越える混合は必要ない。混合処理は、夫々のフレームの夫々のピクセル値を加算し、フレーム数で除することによって行う。従って、２個のフレームを混合すると、各フレームは、結果として生じるフレームに対して５０％の重みで関与する。速度が１未満に及ぶとき（例えば２．５倍など）は、２フレームで作る混合フレームと３フレームで作る混合フレームとを交互に発生し、長時間平均で２．５倍の速度となるようにする。
【００１１】
（例えば±３倍〜±３０倍のような）シャトル動作を行うときは、別の技術を用いる。この技術では、非連続のフレームを結合し、その結果隣合わせになるフレーム（「シャトルフレーム」又は「ブリッジフレーム」）に共通フレームを用いて混合フレームを形成する。これによって画像が滑らかになり、使用者が理解しやすくなる。システムが記憶媒体からのデータのバーストを、処理が始まるまで又は新しいデータがロードされるまで（この場合、圧縮されたビデオフレームである）バッファに保持しておく場合、及びバッファが連続フレームを保持できない場合、シャトルフレームはやや異なった方法にて作成する。最大バッファ充足率を８フレーム時間間隔あたり１個の非連続フレームと想定すると、ビデオの８フレームあたりただ１個の新しいフレームしか出力されない。これは、この時間的限界要因を補償するに足るだけの長い時間所定のフレームを保持することによって処理する。
【００１２】
本発明によれば、低速再生のときは、再生されるべきフレームデータを連続フレームデータの混合によって作成する、デジタルビデオデータ（例えば、Ｄ１又はＤ２データ）の高速再生方法が提供される。フレームデータは、連続するフレームにわたってピクセル値を平均することによって混合し、出力フレームを作成する。高速シャトル動作では、非連続フレームをピクセル単位で平均し、ブリッジフレーム（フレームとフレームとをつなぐフレーム。以下「シャトルフレーム」という。）を作成する。出力信号の表示状態を向上させるために、連続シャトルフレームは元の（原）フレームを共通に持ち、元の（原）データの１成分が２個の出力フレームにまたがるようにする。
【００１３】
本発明における１つの方法は、通常の再生速度よりも速い速度にてビデオデータを再生する方法であって、元のビデオデータの２個以上のフレームからの成分を有する混合フレームを含む出力フレームのシーケンス（列）を発生させること、及び出力フレームのシーケンスを表示することの各ステップを含む。
【００１４】
通常の再生速度よりも速い速度にてビデオデータを再生するための他の方法は、参照表から最初の番号のフレームを参照すること、この最初の番号の連続フレームデータをピクセル単位で平均することによって第１の混合フレームを作成すること、参照表から２番目のフレームを参照すること、この２番目の連続フレームデータをピクセル単位で平均することによって第２の混合フレームを作成すること、混合フレームのシーケンスを含む出力フレームのシーケンスを発生すること、及び通常再生速度のフレームレートと等しいフレームレートにて出力フレームのシーケンスを表示することの各ステップを含む。
【００１５】
本発明によるビデオデータの高速シャトル再生の方法によれば、このビデオデータの２個以上のフレーム成分を有する複数の混合フレームを含む出力フレームのシーケンスを発生させること、各混合フレームに先行出力フレームの成分を含ませること、及び出力フレームのシーケンスを表示することの各ステップを含む。シャトルフレームは、Ｍ個のビデオフレームごとに１個のシャトルフレームの割合で発生させる。ただし、一般的にこのＭは整数である。
【００１６】
本発明の１つの実施例では、デジタルビデオデータの高速再生装置が、ビデオデータのフレームを記憶するための大容量記憶装置を含む。入力装置は再生速度を選択するために用いられる。ビデオデータのフレームは記憶装置から検索され、コンピュータがビデオデータの少なくとも２個分のフレーム成分を有する混合フレームを含む出力フレームのシーケンスを発生させる。表示装置は出力フレームのシーケンスを表示する。
【００１７】
本発明の新規と考えられる特徴は、特許請求の範囲に示した通りである。しかしながら、本発明の装置構成と動作方法、及びその他の目的と利点は、添付した図面を参照して行う以下の説明によって最も良く理解されるであろう。
【００１８】
【実施例】
本発明は実施例の多数の形態を包含するものであるが、以下に詳しく説明する特定の実施例を図面に示す。ここに開示する実施例は本発明の原理を示すための例であり、ここに示し説明する特定の実施例によって本発明が限定されるものではないことを了解されたい。
【００１９】
図１は１０個の連続ビデオフレームを示し、Ｆ１  からＦ１０まで符号を付す。標準ビデオ速度では、フレーム１からフレーム１０が決まったフレームレート（例えば、ＮＴＳＣでは１フレームにつき３３．３３ｍｓ）にて順次表示され、通常の速度のビデオ画像が形成される。このビデオ画像を通常速度よりも速く表示することが求められるときは、本発明では高速ビデオ画像発生のための以下の技術を利用する。まず、再生速度を通常ビデオレートの２倍に設定した図２に示す場合を考察する。この例では、ビデオの５個の連続フレームが、図１に示す１０個の元のフレームを表しながら、かつこれらが半分の時間で観察できるように形成されることが望まれる。従って、本発明では、図２にＭＦ１  からＭＦ５  と符号を付けた５個の「混合フレーム」（ＭＦ）を作成する。通常の再生速度の約３倍よりも低い速度で再生する例（即ち、可変速再生速度）では、各混合フレームは元のフレームＦ１  〜Ｆ１０の２個以上を結合することによって作成する。例えば図２では、ＭＦ１  は、フレームＦ１  及びＦ２  のピクセル値を合算し、この合算値を２で除することによって作成する。即ち
ＭＦ１  ＝（Ｆ１  ＋  Ｆ２  ）÷２
となる。
【００２０】
Ｄ１ビデオでは、各ピクセルは、（ＹＣＲ  又はＹＣＢ  ）を含む２個の８ビットバイトとして表され、ここでＹは輝度成分、ＣＲ  は赤の色成分、ＣＢ  は青の色成分を表す（ＰＡＬでは、Ｙ、Ｕ、Ｖ）。この場合Ｙ、ＣＲ  及びＣＢ  の各値は各フレームごとに決定され、個別に平均され、（ＹＣＲ  又はＹＣＢ  ）に逆変換される。本発明をＤ１データについて記述するが、ビデオフレームの同様なピクセル単位の結合は、（高精細ビデオを表すピクセルデータあたり３バイトのような）ＲＧＢ画像においても各ピクセルをＲ、Ｇ及びＢの成分に分離することによって行うことができる。各ピクセルのＲ、Ｇ及びＢ成分を平均して混合フレームを作成する。別のフォーマットのときも同様の技術が適用できる。
【００２１】
１未満の再生速度の増加が求められるときは、プロセスに変更を加える。例えば通常の再生速度の２．５倍で混合フレームを作成する場合を考察する。この場合、混合フレームデータは、ビデオデータの各混合フレームが元のビデオデータの約２．５フレーム分の長期間平均によって形成されるように発生する。図３に示す例では、ＭＦ１  はＦ１  、Ｆ２  及びＦ３  からの情報を以下のように混合することによって作成する。
ＭＦ１  ＝（Ｆ１  ＋Ｆ２  ＋Ｆ３  ）÷３
ＭＦ２  は、次のようにして作成する。
ＭＦ２  ＝（Ｆ４  ＋Ｆ５  ）÷２
この方法では、混合フレームが交互に２個及び３個の原フレームの結合によって作成されることになる。
【００２２】
速度の１未満の部分が実質的にどのような値をとっても、これに対して同様の技法を適用できる。例えば、通常速度の２．７倍の速度が求められるときは、混合フレームデータの１０フレームのうち７フレームを原フレーム３個を結合させて作成すればよい。残りの３フレームは、原フレーム２個を結合して作成する。画像の動きをできる限り滑らかに保つためには、２個又は３個の原フレームを混合して形成される混合フレームの分布を、時間的にできるだけ均一にしなければならない。
【００２３】
好適実施例の場合は、既に説明したように、ピクセルあたり２バイトで表されるＤ１フォーマットビデオに関しては、この混合プロセスがピクセル単位にて行われる。これら２バイトはＹ、ＣＲ  及びＣＢ  のデータを表しているので、Ｙデータ同士を加算して２で除し、ＣＲ  データ同士を加算して２で除し、更にＣＢ  データ同士を加算して２で除し、混合フレームＭＦ１  の各ピクセルを作成する。従って、一般的には混合フレームは下記の式によって表される。
【００２４】
【数１】
0003557244.tif 000002
【００２５】
ここでｉ、ｊ及びｋは整数であり、ｉは元のデータフレームのカウントを表し、ｊは混合フレーム（ＭＦ）のカウントを表し、ｋは平均されるべき元のフレームの数を表す。本発明の１つの実施例では、元のフレームは連続する１０フレーム単位で処理され、１０個の混合フレームを作成した後この処理パターンを繰り返す。この実施例では、ｋの値は下記の表１のような参照表から読み取る。
【表１】
0003557244.tif 000003
【００２６】
表１には、省略された形ではあるが、１．１から３．０までの所望速度（倍率）Ｍが０．１刻みで結合すべき原フレームの番号と共に示されている。混合フレーム番号が１０に達すると（Ｎ＝１０）、処理ルーチンが再スタートする。動きベクトルと結合するときは、一層頭脳的にフレームを分布させて、フレームを一層効率的に利用するために、フレームの重み付けの仕方を変更する。
【００２７】
通常速度の１．１倍から３倍までの順方向可変速再生のプロセスを図４のフローチャートによって説明する。逆方向再生の類似なプロセスも本発明の要旨の範囲に含まれることは、当業者によって理解されよう。プロセスはステップ２０より開始される。使用者が再生速度を選定すると、これがステップ２４にて速度値として受信される。カウントｉ、Ｎ及びｊは、ステップ２６で夫々１、０、０に初期化される。カウントｊは混合フレームカウント、カウントｉは原フレームのカウント、Ｎは参照表を参照するときに用いるカウントである。ステップ３０では、ｊ及びＮが１単位で増加する（インクリメントされる）。ステップ３２にてＮ＝１１なら、ステップ３６にて参照表カウントＮが１にリセットされる。いずれの場合にも、ステップ４０にてＭ及びＮの値について参照表が参照され、ｋの値（混合されるべき元のフレームの数）が検索される。ｋは、配置表から検索される度に（即ち、ステップ４０が実行される度に）その値が変化することがある点に注意されたい。
【００２８】
値ｋが検索されると、ステップ４４にて式１によって説明したようにピクセル単位にて混合フレームを計算する。ステップ４８では、ｉの値を処理された原フレームの数（ｋ）だけインクリメントさせる。ステップ５０ではフレームを出力し、処理ループがステップ３０に戻る。
【００２９】
表１に示すフレームの組み合わせは、本発明から逸脱することなく相当な程度まで変更しうることが当業者によって理解されるであろう。例えば２．５倍用の縦列は、（上から下へと）２、３、２、３、２、３、２、３、２、３と決めても同じである。また、この表を、整数部分がｋを決めるために参照される値に加算される同様なアルゴリズムを用いて速度の１未満の部分（０．０〜０．９）に限定してもよい。参照表を用いずに、様々なアルゴリズムを考え出してフレームの分布と平均を行ってもよい。また、１．０倍〜２．０倍の速度範囲では、ｋの値がしばしば１と等しくなるが、これは、この特定の「混合フレーム」に関してはフレームの混合を行わないことを示している。つまり、そのフレームは原フレームをそのまま用いる。
【００３０】
逆方向の速度でも、本発明は基本的に同じように機能する。ビデオフレームはランダムにアクセスすることが可能なので、原データのフレーム番号が逆の順序に付けられる点のみが異なっている。あるいは、図４のアルゴリズムを逆方向の処理ができるように適当に変更してもよい。
【００３１】
本発明に関して高速シャトル動作が求められるときは、別の問題が表面化する。速度が速くなるにつれ、時間的に離れ過ぎた情報のフレームを表す一連の画像を理解することが人間の頭脳では困難になる。例えば、通常の速度の８倍にて従来のシャトル技術を用いると、８番目ごとのフレームのみが表示されることになる。時間上このように離れたフレームの画像が一般的にかなり異なってくるため、結果として生じるフレームの列では、観察するものにとって追跡して理解することが困難になる。このような情報追跡能力を向上させるために、この処理方法を変更して使用する。図５は、図１の原データを延長して示したものである。読者には、データを通常の速度にて見るとき、原データのフレーム数が２５と多くなっていることが理解されよう。
【００３２】
図６に示すシャトル動作では、本明細書でシャトルフレームと呼ぶデータの混合フレームが、図６のＳＦ１  〜ＳＦ４  に示すように作成される。図６の例について、通常の速度の８倍にて再生する例を考察する。この例では、シャトルフレームＳＦ１  がフレームＦ１  と同一となる。最初（及び終わり）のフレームは変更のないフレームとした方が、使用者は画像の開始点（及び終了点）が明確に理解できる。フレームＳＦ２  は、フレーム１とフレーム９とのピクセル値を混合することによって作成し、ＳＦ２  は下記の式によって与えられる。
ＳＦ２  ＝（Ｆ１  ＋Ｆ９  ）÷２
同様な方法で、ＳＦ３  及びＳＦ４  が下記の式によって与えられる。
ＳＦ３  ＝（Ｆ９  ＋Ｆ１７）÷２
ＳＦ４  ＝（Ｆ１７＋Ｆ２５）÷２
【００３３】
従って、可能な範囲で、各シャトルフレームは（最初のフレームを除けば）先行フレームと共通の成分を含んでいる。即ち、ＳＦ２  及びＳＦ１  は共にフレームＦ１  を成分として含む。同様に、ＳＦ３  及びＳＦ２  は共にフレームＦ９  を成分として含み、ＳＦ４  及びＳＦ３  は共にフレームＦ１７を成分として含む。各隣接するシャトルフレームに含まれる共通の内容のために、人間の頭脳は表示される高速ビデオ動作を容易に理解でき、ビデオ画像は、ＶＴＲのシャトルにおける画像にいっそう近似したものとなる。後続フレームも同様の方法によって作成されるが、原フレームの集合の中から取り出した変更のないフレームによって終了し、終了点の画像を明瞭にすることが望ましい。
【００３４】
図７は、同様に通常の１６倍のシャトル速度とした場合を示す。ここでも、ＳＦ１  はＦ１  と等しい。ＳＦ２  は、Ｆ１  及びＦ１７からのピクセル値より次式のように作成する。
ＳＦ２  ＝（Ｆ１  ＋Ｆ１７）÷２
ＳＦ３  は、下記の式により与えられる。
ＳＦ３  ＝（Ｆ１７＋Ｆ３３）÷２
各フレームは、順次先行フレームからの共通成分と、後続フレームの一部となる成分とを用いてこのように作成される。この例では１７番目、３３番目、４９番目などのフレームが用いられているが、別の適当な代表的フレームを選択してもよい。終了点はやはり変更を加えないフレームによって終了し、終了点での画像を明瞭にするのがよい。
【００３５】
図８は、図５〜図７を通じて説明したシャトル速度再生のプロセスを説明するフローチャートであり、８０の点からスタートする。ここでも、使用者がステップ８２にてシャトル再生速度を値Ｍとして入力する。シャトルモードではＭの値は３から３０までの整数である。ｊ（シャトルフレームのカウント）の値はステップ８６にて初期値０を与えられ、ステップ９０にて１を刻み幅としてインクリメントされる。第１のシャトルフレーム（ＳＦ１  、ｊ＝１）に関しては、シャトルフレームの値は原フレーム１（Ｆ１  ）の値そのものである。従って、ステップ９２では値ｊが試験される。ステップ９２でｊ＝１なら、ステップ９４にてＳＦｊ  ＝Ｆ１  となり、このフレームがステップ９６にて出力される。ステップ９２でｊ＞１なら、処理はステップ９８に進み、ＳＦｊ  が下記の式によって計算される。
【００３６】
【数２】
0003557244.tif 000004
最後に、ステップ９６で計算したフレームＳＦｊ  を出力し、ステップ９０に処理を戻し、ここでｊをインクリメントして次のフレームを計算する。
【００３７】
上述のシャトル再生処理では、終了点の画像を混合処理を経ない成分によって作成するようにはなっていない。一般的に、最後のフレームとして変更のない画像を表示することは、上述したように望ましいことであるが、要求されてはいない。表示すべきフレームの数によっては、こうすると一般にシャトル動作の初めと終わりに表示すべきフレームを付加することになる。従って、例えば８倍速のビデオで５７個のフレームを表示するときは、全部で５７÷８＝７．１２５≒７個のシャトルフレームが形成されることが予想される。実際７個のシャトルフレームが形成されるが、開始点と終了点で明瞭な画像を作成したければ、開始点に１つと終了点に１つの２個のフレーム（Ｆ１  及びＦ５７）を付加する。シャトルフレームの列が短い場合は、実際のシャトル速度が選択した値よりも小さくなる（この場合、８倍が選択されているが、実効速度は５７フレーム÷９フレーム＝６．３３倍となる）ことが当然起こる。列の長さが増加すると付加するフレームの数は２個のままであるから、その影響は極めて小さくなる。例えば、１０００個の原フレームを８倍速のシャトルモードで処理すると、１２５個のシャトルフレームと（開始点及び終了点の）２個のフレームとが表示され、実際のシャトル速度が１０００フレーム÷１２７フレーム＝７．８７倍となる。
【００３８】
終了点がちょうどシャトル速度の整数倍に１を加えた位置（例えば８倍速の場合、９、１７、２５、３３・・・）に来ないときは、アルゴリズムの調整をしてシャトルフレームの列を完結させる必要がある。これは、いくつかの方法にて行うことができ、それらのうちどれでも容認可能である。例えば、フレームＦ３０が終了点となっている８倍速のフレーム列を考察する。下記のシーケンス（列）のいずれもが許容できるシャトルフレーム列を形成する。
0003557244.tif 000005
【００３９】
シーケンス１では、最後のフレームがＳＦ４  の一部に組み込まれていないが、最終フレームとしてそのまま用いられている。シーケンス２では、平均されるフレームの間隔がシーケンス全体を通じて調整され、最終フレームがＳＦ４  に組み込まれている。シーケンス３では、ＳＦ４  を形成するために平均されるフレームの間隔が（８よりも多い）１３フレームに調整され、終了点を補償している。シーケンス４では、最後の２個の平均されるフレームの間隔は５に設定されており、付加フレームを終了点の補償のために設けている。シーケンス５では、最後の２個のフレームの間隔を５として終了点を補償し、ＳＦ１  に対しては混合しないフレームを使用していない。シーケンス６では、最後の２個の混合フレームの間隔を５として終了点を補償しているが、開始点と終了点の両方において非混合フレームの使用を省略している。これらの各シーケンスは、本発明の要旨の範囲内にある。このプロセスに様々な変更を加えて、本発明を用いて終了点を補償できることは、当業者には明らかであろう。
【００４０】
このシャトルプロセスでは、システムのバッファが、シャトルフレームの作成に必要となる全てのフレームを保持するに足るだけの速さで充足できることが必要である。ただし、バッファの充足速度が高速シャトル動作に対して遅すぎるときは、別のプロセスを用いる。例えば、図９に示すような８個のフレームの時間間隔あたり１個の非連続フレームの最大バッファ充足速度をもつシステムを考えると、ビデオの８個のフレームに対して新しいフレームがただ１つしか作成できない。この問題は、この時間的な限界要因を補償するに足るだけの長い時間所定のフレームを保持できれば処理が可能となる。
【００４１】
前述したように、開始点と終了点のフレームには非混合フレームを割り当てることが一般には好ましい。例えば、フレームＦ１  〜Ｆ５７を１６倍のシャトルモードによって表示するとき、下記のようなフレームシーケンスが表示される。
ＳＦ１  ＝Ｆ１  
ＳＦ２  ＝（Ｆ１  ＋Ｆ１７）／２
ＳＦ３  ＝（Ｆ１７＋Ｆ３３）／２
ＳＦ４  ＝（Ｆ３３＋Ｆ４９）／２
ＳＦ５  ＝（Ｆ４９＋Ｆ５７）／２
ＳＦ６  ＝Ｆ５７
【００４２】
この例では、平均されるフレームの間隔は、最後の混合フレームＳＦ５  において８に調整され、シーケンスの終了点が混合フレームにならないようにしている。この例では、（ＳＦ１  の後でＳＦ６  の前の）シャトルフレームは下記の式に従って作成される。
0003557244.tif 000006
ここで、Ｐｎ  ＝１、９、１７、３３、４９、５７である。異なる速度Ｍ及び終了点に対し、数列Ｐｎ  は、勿論、混合フレームの長期間平均数を使用される元のフレーム全数の約１／Ｍにしたり、また終了点を非混合フレームにしたりする最終目標によって変わる。図４及び図８の方法は、最初のフレームとして混合フレームを用いないことが考慮されており、終了点にも混合フレームを用いないように容易に変更することができる。
【００４３】
本発明の要旨から逸脱することなく３個以上のフレームを結合させてシャトルフレームを形成するシャトルモードを具体化することも同様に可能である。
【００４４】
前述のように逆方向にシャトル速度（例えば−３から−３０）を設定するときにも、本発明はほぼ同様に機能する。ビデオフレームは無作為にアクセスできるので、原データのフレーム番号が逆順序に付けられる点においてのみ異なり、即ち、これと等価なことであるが、図８のアルゴリズムを、逆方向のプロセスが行えるように適当に変更することが可能である。
【００４５】
図１０は、本発明の実施例のハードウエアを示している。好適実施例においては、本発明は、中央処理装置でありかつ制御装置でもあるＣＰＵ／コントローラ１１０のようなプログラム可能デジタルコンピュータを用いて実施される。このコンピュータは、通常の構成においてランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及びリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）（図示せず）を含む。マウス又はコンピュータキーボードのような汎用入力装置を可とする入力装置１１４を用いて再生速度及びその他の操作パラメータを入力する。別の実施例では、もし必要ならばＶＴＲ制御の動作及び感じをシミュレートするために特別の入力装置を考案してもよい。
【００４６】
例えば、光磁気（ＭＯ）ディスクドライブ又は、通常の高速ハードディスクドライブと一緒に動作する。このような装置のアレイの如き大容量記憶装置１２０に、元のビデオデータのフレームを記憶させる。高速ディスクドライブ又はＲＡＭメモリ又はこれらの組合せを含むバッファ１２６を介してこの大容量記憶装置１２０にアクセスする。
【００４７】
動作時は、圧縮ビデオフレームをバースト伝送によって大容量記憶装置１２０から検索し、必要が生じるまでバッファ１２６に記憶する。参照表を用いるときも、それを必要が生じるまで大容量記憶装置に記憶しておいてよい。圧縮ビデオフレームは、動作モード（シャトルモード又は高速再生モード）及び入力装置１１４を介して選択された速度に応じて、前述したフレーム選択アルゴリズムに従ってバッファ１２６から検索される。これらのフレームは、伸張器１３０によって伸張され、これらのＹ，ＣＲ  及びＣＢ  成分（又はＲＧＢのようなその他の基本成分）に変換され、アドレス発生器１４０によって決定されるフレームメモリ１３６内のアドレスにピクセルの形で記憶される。フレームメモリ１３６に記憶されたフレームは、高速演算論理ユニット（ＡＬＵ）１４４にピクセル単位で平均される。各ピクセルの平均値は、出力フレームメモリ１５０に出力され、この出力フレームメモリ１５０の出力は、フレームメモリ１３６に記憶されたフレームと共に並直列変換器１５８に供給され、システムの所定のフレームレートにて表示装置１６２上に表示される。並直列変換器１５８は、ＣＰＵ／コントローラ１１０によって制御され、４つの入力のうち１つを選択して表示する。
【００４８】
このシステムの動作は、動きベクトル検出器１７０を用いることによって向上する。動きベクトル検出器１７０は、平均により改善された画像を作るためのフレーム分布をいっそう頭脳的に決定するために用いてよい。動きベクトル検出器１７０は、ＣＰＵ／コントローラ１１０からフレームを受信し、どのフレームをどのように結合してシャトルフレーム又は混合フレームを形成するかを決定する。上述の本発明実施例は、混合機能を果たすために特別に製作したＡＬＵを用いたものであるが、充分に高速で動作するプログラムされた汎用プロセッサを用いることも可能である。光磁気ディスクドライブの動作速度が比較的遅いときは、これを補償するために、前述実施例のデータを高速ハードディスクドライブに一時記憶し、通常のビデオモニタ上に表示する。また、本発明の要旨から逸脱しない範囲でプログラムされた制御ＣＰＵではなく特別に製作したハードウエアを用いて本発明を実施することが可能であることは、当業者によって理解されよう。本発明を考察することによって、当業者により様々な変形、変更が可能である。
【００４９】
このように、本発明によれば、その目的及び利点を充分に満足する装置が提供できることが明らかであろう。本発明をこの特定の実施例と関連して説明したが、これまでの説明に照らし合わせて様々な代替、変形、変更が可能であることは当業者にとって明かである。従って本発明のこのような代替、変形、変更例は全て特許請求の範囲に含まれるものである。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、可変速再生とシャトルモード再生いずれの場合でも、出力フレーム数の原（素材）フレーム数に対する減少比に対応する速度で再生するとき、再生画像の動きの速さがアナログＶＴＲの画像の動きの速さに近似するので、使用者が映像の内容を容易に理解できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】通常の速度で再生される１０個の連続ビデオフレームを示す図である。
【図２】図１に示す連続フレームを通常の再生速度の２倍で再生するときの、５個の混合フレームを示す図である。
【図３】図１に示す連続フレームを通常の再生速度の２．５倍で再生するときの、４個の混合フレームを示す図である。
【図４】本発明に基づく可変速再生の動作を説明するフローチャートである。
【図５】通常の速度で再生される２５個の連続ビデオフレームを示す図である。
【図６】８倍のシャトル速度で再生するときの、４個の連続シャトルフレームを示す図である。
【図７】１６倍のシャトル速度で再生するときの、３個の連続シャトルフレームを示す図である。
【図８】本発明に基づくシャトル再生モードの動作を説明するフローチャートである。
【図９】本発明におけるバッファ動作を示す図である。
【図１０】本発明に基づくハードウエア構成を示す図である。
【符号の説明】
１１０  ＣＰＵ／コントローラ
１３６  フレームメモリ
１４０  アドレス発生器
（１１０、１３６、１４０  フレーム検索手段）
１１４  入力装置
１２０  大容量記憶装置
１２６  バッファ
１３０  伸張器
１４４  数式演算論理ユニット（ＡＬＵ：シーケンス発生手段）
１５０  出力フレームメモリ
１６２  表示器
【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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