(57)【要約】【課題】フレーム固定長の圧縮画像データにおいて、比較的小さいハード規模で、良好な高速サーチ画像を実現できる圧縮画像データの再生装置を提供する。【解決手段】圧縮画像データのストリームのスライスの先頭位置と、検出したスライスの画面位置を示すスライス位置番号とを検出するスライス検出手段と、スライス単位で可変長復号を行い、スライスを中間コードに変換する可変長復号手段と、中間コードを一時記録する中間コードメモリと、中間コードメモリよりリードされた中間コードに対して逆変換処理を実施しディジタル映像信号に変換する映像信号変換手段と、映像信号変換手段により変換されたディジタル映像信号を、所定の位置に記録するラスターメモリと、所定の期間内に中間コードメモリにライトされたスライスの中間コードをリードして映像信号変換手段に送るメモリ制御手段とを備える。【選択図】図１
2008271467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１画面を複数のスライスに分割してイントラフレーム圧縮された圧縮画像データの再生装置であって、
前記圧縮画像データのストリームのスライスの先頭位置と、検出した前記スライスの画面位置を示すスライス位置番号とを検出するスライス検出手段と、
前記スライス単位で可変長復号を行い、前記スライスを中間コードに変換する可変長復号手段と、
前記中間コードを一時記録する中間コードメモリと、
前記中間コードメモリに格納した前記スライスのスライス位置番号と前記中間コードのメモリ格納位置とを記録する更新情報メモリと、
前記中間コードメモリよりリードされた前記中間コードに対して逆変換処理を実施しディジタル映像信号に変換する映像信号変換手段と、
前記映像信号変換手段により変換されたディジタル映像信号を、所定の位置に記録するラスターメモリと、
前記更新情報メモリに格納された情報を参照し、所定の期間内に前記中間コードメモリにライトされた前記スライスの前記中間コードをリードして前記映像信号変換手段に送るメモリ制御手段とを備え、
前記ラスターメモリを所定の周期でリードして画面混載のディジタル映像信号データとして出力することを特徴とした圧縮画像データの再生装置。
【請求項２】
１画面を複数のスライスに分割してイントラフレーム圧縮された圧縮画像データの再生装置であって、
前記圧縮画像データのストリームのスライスの先頭位置と、検出した前記スライスの画面位置を示すスライス位置番号とを検出するスライス検出手段と、
前記スライス検出手段により検出された前記スライスの圧縮画像データを一時記録しておくスライスメモリと、
前記スライスメモリ上の格納位置と前記スライスの入力順を示すスライスシーケンス番号とを記録しておくスライスメモリポインタと、
前記スライス単位で可変長復号を行い、前記圧縮画像データを中間コードに変換する複数の可変長復号手段と、
前記スライスメモリポインタに格納された位置情報と前記可変長復号手段とによって検出されるスライス終了情報を参照して、可変長復号が終了した可変長復号手段から優先して次のスライスの圧縮画像データを供給するように制御するスライス制御手段と、
前記中間コードを一時記録する中間コードメモリと、
前記中間コードメモリに格納した前記スライスのスライスシーケンス番号とスライス位置番号と中間コードのメモリ格納位置とを対応づけて記録する更新情報メモリと、
前記中間コードメモリよりリードされた前記中間コードに対して逆変換処理を実施しディジタル映像信号に変換する映像信号変換手段と、
前記映像信号変換手段により変換されたディジタル映像信号を、所定の位置に記録するラスターメモリと、
前記更新情報メモリに格納された情報を参照し、所定の期間内に前記中間コードメモリにライトされた前記スライスの前記中間コードをリードして前記映像信号変換手段に送るメモリ制御手段とを備え、
前記ラスターメモリを所定の周期でリードして画面混載のディジタル映像信号データとして出力することを特徴とした圧縮画像データの再生装置。
【請求項３】
前記スライス検出手段に入力される前記圧縮画像データは、複数の画面のスライスを含むことを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の圧縮画像データの再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に高速サーチ再生において、複数のフレームの画像データを短冊状にしてつなぎ合わせることで１画面を構成する圧縮画像データの再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、放送機器は入力画像信号を圧縮してデータ量の小さな圧縮画像データとして記録する方式が主流になっている。ＤＶＣＰＲＯ方式の圧縮では、入力画像信号を１／５に圧縮して記録する。ＤＶＣＰＲＯの圧縮方式を簡単に説明すると、水平方向に７２０画素、垂直方向に４８０画素の輝度信号および、水平方向に１８０画素、垂直方向に４８０画素の色信号（以下４：１：１信号と略す）を入力画像信号として入力する。入力画像信号は、水平方向に１６画素、垂直方向に１６画素の単位マクロブロックを複数含む。単位フレームは、水平７２０画素、垂直４８０画素によって構成されているので、単位フレーム当たりのマクロブロック数は、（７２０／１６）×（４８０／１６）＝１３５０個となる。
【０００３】
上記のように、１フレームの画像データは１３５０個のマクロブロックにより構成される。圧縮データの符号量の偏りを平均化するため、上記マクロブロックを１フレームから略均等な間隔で５マクロブロック抽出して、固定符号長に圧縮する。上記のように一定の符号量に圧縮された５個のマクロブロックをビデオセグメントと呼ぶ。よって、フレーム当たりのビデオセグメントの数は２７０（＝１３５０／５）個となる。
【０００４】
上記のように圧縮された画像データを磁気テープに記録する場合は、フレーム当たり２７０個のビデオセグメントを１０分割し、それぞれを１本のトラックに記録する。すなわち、１フレームを１０本のトラックに分割して記録する。各トラックは２７個のビデオセグメントによって構成される。
【０００５】
磁気テープのトラックを斜めにスキャンする高速サーチモードでは、１回のスキャンで複数のトラックのデータを取得する。
【０００６】
例えば、３０倍速でスキャンすると、１回のスキャンで最大４フレームの画像データを構成する３０トラックのデータを部分的に取得する。
【０００７】
上記のような高速サーチによって取得されたデータを復元し、複数のフレームの各々から抽出した部分画像を組み合わせて１フレームを構成して表示することにより、画面検索を効率的に行う高速サーチを実現している。図２は１フレームの画像信号をスライス分割した例を示す図である。図のように、１フレームの画像信号を水平方向に８個に均等に分割する。このように分割された単位がスライスである。スライスは複数のマクロブロックによって構成される。
【０００８】
このように、ＤＶＣＰＲＯの圧縮方式では、１フレームを１３５０個のマクロブロックに分解し、前記マクロブロックを略均等に５個集めたビデオセグメント単位で固定長圧縮を行う。そして、１フレームの圧縮画像データを、磁気テープの１０本のトラックに記録している。高速サーチモードでは、磁気テープに記録された複数のフレームから圧縮データの一部を取得して、複数のフレームを混在させてサーチ用の画面を作成して出力する高速サーチ動作を実現することができる。
【０００９】
しかしながら、ＤＶＣＰＲＯの圧縮方式では、マクロブロックを略均等に５個集めたビデオセグメント単位で固定長圧縮を実施しているので、隣接ブロックと当該ブロックの相関を利用できないため、圧縮効率が１／５程度にしかならないといった課題がある。
【００１０】
一方、ＭＰＥＧ方式の圧縮では、マクロブロック間の相関を利用して圧縮を施すため、ＤＶＣＰＲＯと比較して圧縮の効率を改善することができる。
【００１１】
しかしながら、マクロブロックの相関を利用した圧縮では、周辺のマクロブロックが復号されないと当該マクロブロックの復号もできないため、連続的に圧縮データを取得しないと復号できず、高速サーチモードを実現することが困難であるといった課題がある。
【００１２】
上記課題を解決するために、１フレームを複数の短冊形のスライスに分割し、スライスの先頭にマーカを挿入し、スライス単位で圧縮処理を完結（圧縮処理対象のスライス内のみを参照し、他のスライスを参照せずに圧縮処理を行う）するといった手法が想定される。
【００１３】
例えば、１フレームを１０個の短冊形のスライスに分割し、スライス単位でイントラフレーム圧縮を行うといった手法である。この手法によると、複数フレームの画像データから部分画像として一部のスライスを抽出した後に、スライス単位で復号し、複数フレームに散在するスライスを貼り合わせて１画面として出力すれば、高速サーチを実現することができる。
【００１４】
高速サーチについては直接触れられていないが、特許文献１では、１フレームを複数のスライスに分割し、複数個のスライスデコーダ（復号器）を実装し、
（１）複数のスライスデコーダを並列に動作させること
（２）処理が終了したスライスデコーダに、次のスライスデコード処理を割り当てる逐次処理をすること
により、高速デコード処理を実現している。
【００１５】
上記文献による技術を利用し、リアルタイムの数倍速で高速デコードを行い、複数のフレームからスライスを抽出して１画面を構成すれば、ＤＶ−ＶＣＲのような早送り再生、巻き戻し再生といった高速サーチをＭＰＥＧ方式においても実現することができる。
【００１６】
ここで、Ｈ．２６４の適応算術符号（ＣＡＢＡＣ）を使用したフレーム固定長の圧縮（イントラフレーム圧縮）手法について、図面を参照しながら簡単に説明する。
【００１７】
図１２は、Ｈ．２６４において適応算術符号を使用した符号化装置のブロック図である。入力される画像データは、スライス化手段５１によってスライスに分割される。水平方向１９２０画素、垂直方向１０８８画素からなる１フレームのＨＤ画像信号を８個のスライスに分割するとする。１フレームは（１９２０／１６）×（１０８８／１６）＝８１６０個のマクロブロックによって構成されるので、１スライスは８１６０／８＝１０２０個のマクロブロックによって構成される。
【００１８】
各マクロブロックは、直交変換手段５２により直交変換され、周波数軸のデータに変換される。直交変換されたマクロブロックはさらに量子化手段５３に入力され、最適な値に量子化される。
【００１９】
シンタクス生成手段５４は、量子化された画像データをＨ．２６４のシンタクスに変換する。
【００２０】
シンタクス化されたデータは２値コード化手段５５に入力され、２値コード化される。２値コードは、その符号量に制限がかけられている。算術符号化して最終的に出力される圧縮画像データのフレーム当たりの最大符号量を２００ＫＢと設定した場合には、２値コードの最大符号量は約３２０ＫＢ程度となる。２値コード化されたデータは適応算術符号化手段５６に入力され算術符号化される。適応算術符号の対象となるシンタクスはマクロブロック以下のシンタクスである。マルチプレクサ５７は、適応算術符号化されたマクロブロック以下のデータとスライス以上のシンタクスを所定の順番で選択し、圧縮画像データとして出力する。
【００２１】
符号量制御手段５８は、量子化値をマクロブロック単位で調整することにより、フレーム毎の圧縮画像データ量と２値コード量を所定量以下とする。
【００２２】
さらに、適応算術符号の特徴について簡単に説明する。適応算術符号はコンテクストといったテーブルを有しており、本テーブルはビット単位で変更することが必要である。つまり適応算術符号化手段５６に入力された２値コードを算術符号化した結果に従って算術符号化手段の状態を遷移させ、次に入力される２値コードの期待値を変えることにより、圧縮効率を稼ぐ。適応算術符号の出力は、入力データが判定できる区間の代表値で示されることより、０／１の２値コードの片側の期待値に偏りが大きい場合ほど、入力データが期待値通りであった場合は圧縮効率が高くなる。
【特許文献１】特開２００２−５７９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、あらゆる圧縮画像データを従来の構成、すなわち、スライスデコーダを並列動作させ高速デコードを行う構成で対応しようとした場合には、スライスデコーダ数、メモリ容量および帯域を必要としてしまうという課題があった。以下、この課題について説明する。
【００２４】
従来の技術を利用し、１フレームの画像データをフレーム固定長に圧縮し、各フレームから部分画像を取り出して貼り合わせるＶＣＲライクのフレーム混在サーチを実現する手法について考察する。
【００２５】
１フレームを１０スライスに分割し、フレーム固定長で圧縮処理を実施した場合、画面上で画像情報に偏りがある（例えば画面下のスライスに被写体が集中している場合）と、１フレーム全体としては固定長でも一部のスライスに大部分の符号量が集中してしまう可能性がある。このような画像において、Ｈ．２６４で採用された適応算術符号を実施して圧縮を行った場合はその傾向はさらに顕著になる。
【００２６】
この理由を説明するため、適応算術符号において入力データが期待値の小さい側になった場合について考察する。
【００２７】
上述したように、適応算術符号の出力は、入力データが判定できる区間の代表値で示される。入力信号の０／１の期待値が共に０．５である場合について考察すると、４ビットの入力信号に対する値は、小数点以下４桁の値で表現できる。例えば０．１１１１は１，１，１，１の順番にビットが入力された時の値である。
【００２８】
次に、０が入力される期待値が０．７５、１が入力される期待値が０．２５であった場合に、１，１，１，１の順番で２値データが入力された場合の算術符号化された値について考察する。最初の１の期待値は０．２５であるので、１に対する符号値は、０．１１になる。次の１が入力されると、０．１１１１、さらに次の１では０．１１１１１１、その次は０．１１１１１１１１となり、４ビットの入力データが算術符号により８ビットに増加してしまう。逆に、０，０，０，０と入力された場合は、４ビット入力後も０．００と表現でき、２ビットに圧縮されている。
【００２９】
ゆえに、算術符号化の前後におけるデータ量は比例関係になく、スライス当りのデータ量が算術符号化の前後で逆転してしまう可能性が生ずる。
【００３０】
次に、適応算術符号化を施された圧縮画像データに対する高速サーチについて考察する。
【００３１】
一例として、圧縮画像データのフレーム当たりの最大符号量が２００ＫＢ、復号時に算術復号後のデータである２値コードのフレーム当たりの最大符号量が３２０ＫＢであり、１フレームが８個のスライスに分割されている圧縮画像データの高速サーチについて考察する。
【００３２】
このような圧縮画像データにおいて、別々のフレームのスライスを抽出してフレーム当り２００ＫＢ以下の圧縮画像データを生成した場合の２値コード量は、３２０ＫＢ以下になるとは限らない。
【００３３】
適応算術符号化による圧縮効率が良好なものばかりを８スライス抽出した場合には、１スライスを算術復号化しただけで、２値コードの１フレーム当たりの最大符号量である３２０ＫＢのうちのほとんどを占有してしまう可能性があるため、理論上の２値コード量の最大値はおよそ２５６０ＫＢになってしまう（通常再生の８倍）。
【００３４】
このような圧縮画像データを従来の構成で対応しようとした場合には、８個の復号器、８倍のメモリ容量および帯域を必要とするため、ハード規模および処理にかかる消費電力が増大してしまうといった課題があった。
【００３５】
上記課題に鑑み、本発明の目的は、フレーム固定長の圧縮画像データにおいて、より小規模なハードウェア構成で、良好な高速サーチ画像を実現できる圧縮画像データの再生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３６】
上記課題を解決するため、本発明に係る圧縮画像データの再生装置は、１画面を複数のスライスに分割してイントラフレーム圧縮された圧縮画像データの再生装置であって、圧縮画像データのストリームのスライスの先頭位置と、検出したスライスの画面位置を示すスライス位置番号とを検出するスライス検出手段と、スライス単位で可変長復号を行い、スライスを中間コードに変換する可変長復号手段と、中間コードを一時記録する中間コードメモリと、中間コードメモリに格納したスライスのスライス位置番号と中間コードのメモリ格納位置とを記録する更新情報メモリと、中間コードメモリよりリードされた中間コードに対して逆変換処理を実施しディジタル映像信号に変換する映像信号変換手段と、映像信号変換手段により変換されたディジタル映像信号を、所定の位置に記録するラスターメモリと、更新情報メモリに格納された情報を参照し、所定の期間内に中間コードメモリにライトされたスライスの中間コードをリードして映像信号変換手段に送るメモリ制御手段とを備え、ラスターメモリを所定の周期でリードして画面混載のディジタル映像信号データとして出力する。
【発明の効果】
【００３７】
本発明の圧縮画像データの再生装置は、スライス検出手段により画面の位置情報であるスライス位置番号を検出し、スライス単位に可変長復号して中間コードを生成し中間コードメモリに一時記録する。更新情報メモリには、スライス位置番号に対応した中間コードのメモリ格納位置情報を記録する。
【００３８】
そして、更新情報メモリを参照し所定期間内に取得されたスライスのみ、中間コードメモリをリードし、画像信号に変換してラスターメモリに上書きする。ラスターメモリの状態は、以前から取得されているスライスの画像信号と、所定期間に取得された画像信号とが混在している時間積分型のメモリマップになっているので、ラスターメモリから画像信号を読み出すことにより、複数のフレームの画像信号がスライス単位に混在したサーチ再生データを得ることが可能となる。
【００３９】
よって、所定期間に取得されたスライスのみ可変長復号した後、画像信号に変換してラスターメモリにライトするので、可変長復号処理性能の増大、メモリ容量の拡張をすることなく比較的小さい回路規模での実装が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
本発明に係る圧縮画像データの再生装置の実施形態について、説明する。
【００４１】
（実施の形態１）
図１は、本発明に係る圧縮画像データの再生装置の構成を示す図である。同図において、圧縮画像データの蓄積手段１は、記録媒体として半導体メモリを使用しているが、光ディスク、磁気ディスク等で構成してもよい。スライス検出手段２は、蓄積手段１から送られてくる圧縮画像データからスライスの先頭位置を検出し、さらに当該スライスの画面内での位置を判別するスライス位置番号を検出する。算術復号手段３は、圧縮画像データ中の各スライスを、可変長復号の一種である算術復号により２値コードに変換する。また、圧縮画像データを当該算術復号手段３に供給するための要求を蓄積手段１に出力する。２値コードメモリ４は、算術復号手段３により復号された２値コードを一時記録する。更新情報メモリ５は、各スライスの２値コードメモリ上での格納場所とスライス位置番号とを対応づけるための更新情報を記憶する。シンタクス化手段６は、２値コードをシンタクス化する。画像信号変換手段７は、シンタクスに対して逆量子化、逆ＤＣＴ等の処理により画像信号データに変換する。ラスターメモリ８は、画像信号データを一時記録する。メモリ制御手段９は、更新情報メモリ５により、２値コードメモリ４のリードとラスターメモリ８のライトを制御する。ラスターメモリ８に記録された画像信号データは、１フレーム期間毎に読み出され、表示部（図示せず）に表示される。
【００４２】
以上のように構成された圧縮画像データの再生装置のサーチ再生動作について、詳細に説明する。
【００４３】
従来例で説明したように圧縮画像データは、イントラフレーム圧縮によって、フレーム単位で固定長に圧縮された画像データである。圧縮画像データは、フレーム当り最大２００ＫＢのデータ量であり、圧縮途中の２値コード量の上限はフレーム当り３２０ＫＢを満たしているものとする。
【００４４】
図２は、１フレームをスライスに分割したときのイメージ図である。図２において、１フレームを垂直方向に複数に分割した各短冊がスライスである。スライスには上から順にスライス位置番号がつけられている。図２に示すように、サーチ再生動作を考慮して１フレームを８個のスライスに分割する場合、一番上のスライスから順に、スライス位置番号は０、１、…、７となる。本発明に係る圧縮画像データの再生装置が扱う圧縮画像データは、このスライス単位（１／８フレーム単位）で完結する圧縮処理がなされたものである。
【００４５】
図３は、圧縮画像データにおいて１フレームを構成する各スライス長の一例を示す図である。同図のＮ０はスライス位置番号０のスライス（以下、スライス０という。他のスライスも同様。）のバイト長を示し、同様にＮ１はスライス１のバイト長を示す。このように、圧縮画像データはフレーム単位で固定長に圧縮されているが、同一フレームに含まれるスライスについては、スライス毎に圧縮率が異なる、すなわち符号長が異なる可能性がある。フレームを構成する各スライス長（Ｎ０〜Ｎ７）は、フレーム毎に付随データとして蓄積手段１に記録してあるものとする。付随データは、圧縮画像データのファイル内に（例えば各フレームの先頭に）含めてもよいし、別ファイルとして記録してもよい。
【００４６】
そしてスライス検出手段２は、サーチ再生動作で指定された所望のサーチ速度（倍速数）に応じて、蓄積手段１から圧縮画像データを所定の間隔で間引いて読み出す（詳細は後述する）。スライス検出手段２は、付随データを蓄積手段１から再生して各フレームを構成するスライスのスライス長を得、これらから各スライスの開始位置を特定する。そして、間引いて読み出した圧縮画像データからスライスを抽出し、抽出したスライスから順次、高速サーチ用圧縮画像データとして出力する。
【００４７】
図４に、４倍速サーチ再生におけるイメージ図を示す。図４には、４倍速サーチ再生において、理想的にスライスが読み出せた場合の状態を示している。図４（ａ）は、連続する４フレームからスライスを抽出して合成した高速サーチ用圧縮画像データ、図４（ｂ）は、図４（ａ）の高速サーチ用圧縮画像データをデコードした場合の高速サーチ画像の図である。このように、連続するフレーム０〜３より、付随データを参照してフレーム０のスライス０とスライス１、フレーム１のスライス２とスライス３、フレーム２のスライス４とスライス５、フレーム３のスライス６とスライス７を抽出し、順に合成すれば、４倍速サーチ時の高速サーチ用圧縮画像データおよび高速サーチ画像が得られる。
【００４８】
また、付随データを記録しない場合には、スライス検出手段２を図５に示すように構成することで、再生時に付随データを生成すればよい。図５において、スライス先頭位置検出手段２ａは、圧縮画像データから予約された連続３バイト（００００００又は０００００１又は０００００２又は０００００３）を検出することによって、スライスの先頭位置を検出する。スライスメモリ２ｂは、検出されたスライスデータを一時記録しておくメモリである。スライスメモリポインタ２ｃは、各スライスデータが格納されているスライスメモリ２ｂ上での格納位置を登録しておく。高速サーチ用圧縮画像データ生成手段２ｄは、スライスメモリポインタ２ｃを参照しながらスライスメモリ２ｂをリードして所望のスライスを抽出し、高速サーチ用圧縮画像データとして出力する。スライス位置番号検出手段２ｅは、高速サーチ用圧縮画像データをデコードし、記録時にスライスヘッダに格納された当該スライスの画面位置を示すスライス位置番号を検出する。以下、スライス検出手段２は、図５に示すように再生時に付随データを生成する構成であるとして説明する。
【００４９】
以上のように構成されたスライス検出手段２に対して、図６に示すような圧縮画像データを蓄積手段１よりリードすることによって供給する。
【００５０】
図６は蓄積手段１の読み出し制御タイミング図であり、４倍速サーチ再生の例を示している。同図において（６−１）の短冊はフレーム１の圧縮画像データを示し、斜線部はサーチ再生時にリードする圧縮画像データ位置を示す。同様に（６−１）〜（６−５）の短冊は、夫々フレーム２、フレーム３、フレーム４、フレーム５の圧縮画像データと、リードする圧縮画像データ位置を示している。同図に示すように、フレーム毎にオフセットを付加して順番にリードしていく。このように４倍速サーチ再生の場合は、１フレーム期間において連続した４フレームから部分的に圧縮画像データを読み出すことによって、最終的に高速サーチ画像を構成する。同図の斜線部が示すリード位置は以下の規則で決定すればよい。
（規則１）１スライスの平均長以上のデータ取得ができること
（規則２）１画面における各スライス位置の更新が略均等になるように、スライスデータを取得できること
これらの規則を満たすためには、具体的には次のようにして蓄積手段１から圧縮画像データを読み出せばよい。例えば１フレームが８スライスから構成される圧縮画像データに対して高速サーチ再生を行う場合、１フレームの符号長が２００ＫＢであれば、２００ＫＢ／８＝２５ＫＢ以上のデータを各フレームから順にオフセットを付加して読み出せばよい。このようにすることで、各フレームから読み出す圧縮画像データ中に、各スライス位置のスライスデータが含まれる可能性が高くなる。
【００５１】
例えば４倍速サーチ再生においては、１フレーム期間中に連続する４フレームから部分的に圧縮画像データを読み出して１フレーム分の高速サーチ画像を構成するため、各フレームから１／４ずつ、すなわち２００ＫＢ／４＝５０ＫＢずつのデータを読み出せばよい。一方、１０倍速サーチ再生においては、各フレームから１／１０ずつ読み出すと２０ＫＢとなり、１スライスの平均長である２５ＫＢを下回ることになるため、この中にスライスデータ全体が含まれる可能性は低い。このように倍速数が１フレーム当たりのスライス数を超える場合には、各フレームから読み出すサイズは１スライスの平均長である２５ＫＢとする。つまり、１スライスの平均長を下回らない範囲で、高速サーチ再生の倍速数の逆数分だけ、各フレームから読み出せばよいことになる。
【００５２】
１フレームを８分割したスライスの符号長が均等であれば、（６−１）ではスライス０とスライス１、（６−２）ではスライス２とスライス３、（６−３）ではスライス４とスライス５、（６−４）ではスライス６とスライス７が取得できる。これを４フレーム周期で繰り返すことにより、各スライス番号のスライスを均等に取得できることになる。
【００５３】
しかしながら、実際には各スライス長は一定ではなく、したがって１フレームの圧縮画像データにおける各スライスの開始位置はまちまちとなるので、上記のように規則的に読み出すと、フレーム（６−１）からスライス０を、フレーム（６−４）からスライス７を、それぞれ読み出せる確率は高い一方で、他のスライスを読み出せる確率が低くなり、各スライス番号のスライスを均等に読み出せないといった場合がある。したがって、１フレームを構成する各スライス番号のスライスを略均等に取得するには、同図の（６−５）のように所定の周期でオフセットを付加しながらリード位置をずらしていくといった工夫をすることが望ましい。例えば４倍速サーチ再生の場合、４フレーム毎に１／８フレーム分（２５ＫＢ）ずつオフセットを付加して読み出すようにするといった具合である。
【００５４】
このようにスライス検出手段２は、フレーム内の定められた位置より所定の長さの圧縮画像データを蓄積手段１よりリードし、その中からスライス先頭位置検出手段２ａによりスライスの先頭位置を検出してスライスメモリ２ｂにライトすると共にスライスメモリポインタ２ｃに登録する。これにより、スライスメモリ２ｂに格納された各スライスの先頭アドレスが検出され、高速サーチ用圧縮画像データ生成手段２ｄにより、高速サーチ用圧縮画像データを作成することができる。
【００５５】
以上説明したように、スライス検出手段２により複数のフレームを混在させて読み出し、スライスを抽出して高速サーチ用圧縮画像データとし、算術復号手段３に入力する。
【００５６】
算術復号手段の動作については、ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４９６−１０（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  −  Ｃｏｄｉｎｇ  ｏｆ  ａｕｄｉｏ−ｖｉｓｕａｌ  ｏｂｊｅｃｔｓ  −  Ｐａｒｔ  １０  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｖｉｄｅｏ  Ｃｏｄｉｎｇ）の９．３．３．２  Ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ  ｄｅｃｏｄｉｎｇ  ｐｒｏｃｅｓｓ  に詳細に説明されているので、以下では１スライスの算術復号処理のステップについて簡単に述べる。
（Ｓｔｅｐ１）算術復号器の初期設定をスライスの先頭で行う。
（Ｓｔｅｐ２）圧縮画像データを算術復号器に入力する。
（Ｓｔｅｐ３）算術復号器の符号値と圧縮画像データの符号値とを比較し、２値コードを決定し出力する。
（Ｓｔｅｐ４）決定された２値コード以降の圧縮画像データの符号値を生成する。（圧縮画像データの符号値によっては、新しい圧縮画像データの入力が不要な場合と、１ビット以上の入力が必要な場合がある。）
（Ｓｔｅｐ５）２値コード値を参照してコンテクストを変更する。
（Ｓｔｅｐ６）新しいコンテクストにより、算術復号器の符号値を更新する。
（Ｓｔｅｐ３）〜（Ｓｔｅｐ６）を繰り返し行い、Ｅｎｄ＿ｏｆ＿Ｓｌｉｃｅを検出して算術復号を終了する。
【００５７】
算術復号は、１ビット単位でコンテクストを遷移させていくため、ビット単位で処理することが必要であり、回路の高速化が困難である。
【００５８】
また、クロック毎に２値コードを１ビットずつ生成する回路を実装した場合は、クロック毎に２値コードが１ビットずつ増加していくが、圧縮画像データの供給は不要な場合もあるし、複数ビット供給することもあるため、スライスの算術符号による圧縮効率に著しい偏りがあった場合には、当該スライスの圧縮画像データ量は少なくても、２値コード量は１フレームの大半を占有するといった状態が発生する。
【００５９】
本実施の形態では、算術復号手段３のデコード進捗度に従って、蓄積手段１の読み出しを制御するため、算術符号化による圧縮率が高い場合には蓄積手段１からのリードレートは小さくなり、算術符号化による圧縮率が低い場合には蓄積手段１からのリードレートは大きくなる。したがって、１フレーム期間において圧縮率が高いスライスばかりを算術復号しなければならないような場合には、１フレーム期間中に処理が完了しない場合がある。このような場合には、間に合わなかったスライスは以降のフレーム期間に復号を完了して出力される。
【００６０】
以上のようにスライス単位で算術復号された２値コードは、２値コードメモリ４にライトされる。また、２値コードメモリにライトされたスライスは、スライス位置番号と２値コードメモリ４での格納位置情報を更新情報メモリ５にライトされる。
【００６１】
更新情報メモリ５はリングバッファであり、１フレーム当たりのスライス数と同じ８つの格納場所があるものとする。各格納場所には、このバッファ内のインデックス番号であるスライスシーケンス番号が振られている。そして、スライスシーケンス番号に対してスライス位置番号と当該スライスの２値コードメモリ４上のメモリ格納先頭アドレスを登録する。
【００６２】
図７に、４倍速サーチ再生における更新情報メモリのメモリマップ例を示す。
【００６３】
本例は図６におけるフレーム（６−１）、（６−２）、（６−３）及び（６−４）の各斜線部から検出されたスライスを、算術復号手段３が算術復号して２値コードメモリ４に記録した状態を示している。フレーム（６−１）からはスライス０、フレーム（６−２）からはスライス２、フレーム（６−３）からはスライス４、フレーム（６−４）からはスライス７が、スライス検出手段２によってそれぞれ検出されたものとする。しかしながら、１フレーム期間において算術復号できたスライスのスライス位置番号が、０、２及び４であり、スライス７はこの時点でまだ算術復号が完了していない。また、スライス０，２及び４を２値コードメモリ４に格納した各スライスの先頭アドレスが、０、Ａ、Ａ＋Ｂである。取得できるスライス位置番号は、スライスのバイト長によって変化するので、同図は一例である。
【００６４】
図８に、図７の状態から１フレーム期間が経過した後の更新情報メモリの状態を示す。  
【００６５】
本状態は、次の１フレーム期間において、さらにフレーム（６−５）（及び図示していないそれ以降の３フレーム）の斜線部から検出したスライスを、算術復号手段３が算術復号して２値コードメモリ４に記録した状態を示している。直前の１フレーム期間で算術復号が完了しなかったスライス７は、このフレーム期間中に復号を完了して２値コードメモリに記録されている。また、このフレーム期間においては、フレーム（６−５）からスライス１が検出されており、これもこの期間に復号を完了して２値コードメモリ４に記録されている。このように、あるフレーム期間において算術復号が完了しなかった場合でも、スライスの圧縮率にはばらつきがあるため、以降のフレーム期間にて処理が吸収される可能性が高い。
【００６６】
さらに図８は、スライスシーケンス番号０、１及び２にかかるスライス０、２及び４が２値コードメモリ４からリードされ、シンタクス化手段６に送られることにより、２値コードメモリ４上では無効とされたことを示している。
【００６７】
２値コードメモリよりリードされたスライスの２値コードは、シンタクス化手段６に入力され、シンタクス化する。シンタクスとは、量子化値などの圧縮にかかるパラメータ及び直交変換係数などの総称である。２値コードをシンタクス化する動作は、複数ビット単位で処理が可能なため容易に高速化できる。
【００６８】
図９に算術復号処理、シンタクス処理のタイミングイメージ図を示す。同図において、上段及び中段の矩形内に付した符号はスライス位置番号を示している。上段の矩形は、各スライスの算術復号処理を行う期間を示す。中段の区間は、各スライスのシンタクス化を行う期間を示す。下段の矢印は再生時における１フレーム期間を示し、便宜上それらをフレーム０〜フレーム２とする。図示したように、フレーム０の期間にスライス０、２及び４に対して算術復号処理を行い２値コード化して、２値コードメモリ４にライトする。フレーム１の期間にスライス０、２及び４を２値コードメモリよりリードし、シンタクス化を行う。また、スライス７及び１の算術復号処理を行い、２値コードメモリにライトする。フレーム２の期間には、スライス７及び１に対して２値コードのシンタクス化を行う。
【００６９】
シンタクス化されたスライスのディジタルデータは画像信号変換手段７に入力される。画像信号変換手段７は、シンタクスに対して逆量子化処理、逆直交変換処理を実施し、ディジタル画像信号に変換してラスターメモリ８にライトする。ラスターメモリ８では、更新情報メモリ５を参照し、１フレーム期間で取得されたスライスのみの更新を行い、更新されなかったスライスの画像信号はホールドされる。メモリ制御手段９は、２値コードメモリ４からの２値コードのリードおよび、ディジタル画像信号のラスターメモリ８へのライト制御を行う。
【００７０】
以上説明したように、複数のフレームに属するスライスによって構成された高速サーチ用圧縮画像データのデコード処理において、１フレーム期間に入力された圧縮画像データを算術復号手段３により２値コード化して２値コードメモリ４にライトする。
【００７１】
そして、更新情報メモリ５を参照し１フレーム期間内に２値コード化が終了したスライスのみ、２値コードメモリをリードして２値コードのシンタクス化及び画像信号変換処理を実施してラスターメモリに上書きするので、算術復号によって２値コードが大幅に増加したスライスも確実にラスターメモリにライトできるため、複数のフレームの画像信号がスライス単位に混在した高速サーチ再生を実現することができる。
【００７２】
また、算術復号による２値コード化を行い２値コードメモリ４に一時記録した後、１フレーム期間に２値コード化されたスライスのみ画像信号に変換してラスターメモリにライトし出力フレームを構成するので、算術復号処理性能の増大、メモリ容量の拡張をすることなくサーチ再生処理を実現できる。
【００７３】
（実施の形態２）
次に、圧縮画像データ量が多く（ビットレートが高く）、通常再生においても１系統の算術復号の性能が不足している場合などを想定し複数の算術復号器を実装した場合の構成と動作について説明する。
【００７４】
図１０に、算術復号手段を２個実装した場合の構成図を示す。図１と同一の動作をする構成要素には同一の符号を付している。
【００７５】
図１に示す実施の形態１の構成と異なる点を以下説明する。算術復号手段３ａ，３ｂは、２個が並列に動作可能である。この場合、２値コードメモリ４のライト側の帯域は２倍必要になる。本実施の形態にかかる圧縮画像データの再生装置は、スライス検出手段２で検出したスライスを適宜算術復号器３ａ、３ｂに分配して入力するため、スライスメモリ１１、スライスメモリポインタ１２及びスライス制御手段１３を備えている。
【００７６】
スライスメモリ１１は、２個の算術復号手段を並列に動作させるため、圧縮画像データをスライス単位で一時記録する。スライスメモリポインタ１２は、スライスメモリ１１に一時記録したスライスのアドレス情報のポインタである。スライス検出手段２により検出されたスライスは、更新情報メモリ５と同様、入力順にそのスライスシーケンス番号を付加し、スライスシーケンス番号と前記アドレス情報のポインタとをスライスメモリポインタ１２に一時記録しておく。
【００７７】
スライス制御手段１３は、スライスメモリポインタ１２を参照して、２個の算術復号手段に各スライスの圧縮画像データを供給して並列動作させるようにスライスメモリ１１を制御する。そして、スライスメモリ１１に圧縮画像データを最大限供給できるように、蓄積手段１へデータ要求を行う。２個の算術復号手段への圧縮画像データの供給は、２値コード化が終了した算術復号手段から優先的に実施するため、２値コードメモリ４にライトされる順番は前記スライスシーケンス番号の順番になるとは限らない。
【００７８】
上記原理について、図１１を参照して説明する。図１１は図１０に示す本実施の形態における主要部のタイミング図である。同図における矩形に付された符号について説明する。例えば、スライス１＿２という符号は、スライスシーケンス番号が１で、スライス位置番号が２のスライスであることを示す。
【００７９】
（１１ａ）は、高速サーチ用圧縮画像データを構成する各スライスが、スライス検出手段２から出力されるタイミング図である。同図に示された７個のスライスを、２個の算術復号手段により並列に２値コード化する。（１１ｂ）は算術復号手段３ａから出力される２値コードのタイミング図である。（１１ｃ）は算術復号手段３ｂから出力される２値コードのタイミング図である。（１１ｄ）はメモリ制御手段９が更新情報メモリ５のデータを参照するタイミングを示す図、（１１ｅ）はラスターメモリ８にライトされるスライスを示す図である。
【００８０】
以下、図１１のタイミング図について、詳細に説明する。（１１ａ）に示す順番でスライスメモリ１１にライトされた各スライスは、２個の算術復号手段３ａ及び３ｂにより、順次２値コード化される。まず、スライスシーケンス番号０のスライス（スライス０＿０）が算術復号手段３ａに入力され、２値コード化を開始される。スライスシーケンス番号１のスライス（スライス１＿２）も算術復号手段３ｂに入力され、２個のスライスが並行して２値コード化される。本タイミング図に示す例では、スライス０＿０に対して、スライス１＿２は算術符号化による圧縮率が高く、算術復号により大幅に２値コードが発生し、当該スライスの２値コード化に時間が長くかかっていることを示している。よって、算術復号手段３ｂがスライス１＿２の２値コード化を実施している期間に、算術復号手段３ａには、スライス２＿６、スライス３＿２、スライス４＿５が順次入力され、スライス１＿２の２値コード化期間中に、スライス０＿０、スライス２＿６、スライス３＿２は２値コード化を完了している。
【００８１】
更新情報メモリ５には、図７、図８で示したのと同様の手順によって、スライスシーケンス番号に対応したスライス位置番号と、２値コードメモリ４に格納される当該スライスの先頭アドレスが登録される。そして、（１１ｄ）で示された周期で、メモリ制御手段９ａは更新情報メモリ５を参照し、２値コードメモリから順次２値コードをリードし、シンタクス化、画像信号変換を実施してラスタ−メモリ８を更新していく。
【００８２】
同図（１１ｄ）の最初の参照点（最初の↑）では、算術復号手段３ａによるスライス０＿０の２値コード化のみが完了しているので、スライス０＿０のみを２値コードメモリ４からリードし、画像信号に変換してスライス位置番号０にかかるラスターメモリ８のデータを更新する。次の参照点では、算術復号手段３ａによるスライス２＿６及びスライス３＿２の２値コード化が完了しているので、同様にスライス２＿６及びスライス３＿２にかかる２値コードを２値コードメモリ４からリードし、画像信号に変換し、スライス位置番号６及びスライス位置番号２にかかるラスターメモリ８のデータを更新する。
【００８３】
次の参照点では、スライス１＿２、算術復号手段３ａによるスライス４＿５の２値コード化及び、算術復号手段３ｂによるスライス１＿２の２値コード化が完了している。本タイミングでは、スライス４＿５のみを２値コードメモリ４よりリードし、画像信号に変換して、スライス位置番号５にかかるラスターメモリ８のデータを更新する。スライス１＿２のスライスは、同一のスライス位置番号のスライスで、スライス１＿２の後に入力されたスライス（スライス３＿２）が先にラスタ−メモリ８にライトされているので、２値コードメモリ４から読み出さないように、メモリ制御手段９ａによって制御される。
【００８４】
具体的にはメモリ制御手段９ａが、スライス位置番号毎に、２値コードメモリ４から読み出した最新のスライスを示す情報（例えばそのスライスを含むフレームのタイムコード）を記憶しておき、それよりも過去のスライスを読み出さないようにする。この方法では、スライス位置番号単位で見れば再生順は保たれ、かつ、更新頻度も比較的高くすることができるが、異なる位置番号のスライス間において再生順が逆転する可能性がある。そこで、単に２値コードメモリ４から読み出した最新のスライスを示す情報を記憶しておき、それよりも過去のスライス（同じフレーム期間において読み出した複数フレームに由来するスライスは同時刻のものとみなす）を読み出さないように制御してもよい。このようにすれば、スライスの更新頻度が低くなる代わりに、再生順を画面全体で保つことができる。
【００８５】
これにより、算術復号手段を並列動作させた場合においても、２値コードの符号長の揺らぎを管理し、高速サーチ時に出力される画像信号の時間軸が反転することを防止できる。
【００８６】
以上、より高レートの圧縮画像データの再生に対応すべく、図１０のような構成で算術復号手段を複数実装した場合も、入力されたスライス順と算術復号化の完了タイミングとを管理することにより、比較的小さい回路規模で、図１と同様にサーチ再生処理を実施できる。さらに、画像信号の更新性能を改善する場合は、算術復号手段の高速化、並列化、２値コードメモリの性能改善をシステムに応じて柔軟に実装可能であり、消費電力、回路規模などの機器スペックを満たすことができる。
【００８７】
なお、フレーム当りの圧縮データが小さい場合においても、複数の算術復号手段を実装して、サーチ再生画質を高めても良いことはいうまでもない。
【００８８】
また、２個の算術復号手段で説明したが、算術復号手段の数は規制されるものでないことはいうまでもない。
【００８９】
さらに、両実施の形態においては、算術符号を利用した圧縮について説明したが、符号化の前後での符号量に変動が大きい符号化においては同様の構成が適用可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明に係る圧縮画像データの生成装置は、算術符号を用いた圧縮画像データの再生装置において、複数のフレームを混在させたサーチ再生を実現できるため、画像編集における編集点を検索する用途にも有効である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明に係る圧縮画像データの再生装置の構成を示す図
【図２】画面をスライスに分割した場合のイメージ図
【図３】圧縮画像データにおいて１フレームを構成する各スライス長の一例を示す図
【図４】４倍速サーチ再生の説明図
【図５】スライス検出手段の一例を示す構成図
【図６】サーチ再生用の圧縮画像データの作成手法の説明図
【図７】更新情報メモリの一例を示す図
【図８】更新情報メモリの遷移を示す図
【図９】実施の形態１における主要部のタイミング図
【図１０】算術復号手段を並列動作させた場合の構成図
【図１１】実施の形態２における主要部のタイミング図
【図１２】適応算術符号を使用した符号化装置のブロック図
【符号の説明】
【００９２】
１  蓄積手段
２  スライス検出手段
３  算術復号手段
４  ２値コードメモリ
５  更新情報メモリ
６  シンタクス化手段
７  画像信号変換手段
８  ラスターメモリ
９  メモリ制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2008271467.tif 000011
【図４】
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【図７】
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【図８】
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