(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の再生モードを有し、媒体からデジタル符号化信号を再生する装置であって、
前記デジタル符号化信号に応動して、そこからピクチャを復号するデコーダと、
前記デコーダに結合されて前記特定のピクチャを格納するメモリと、
前記第１の再生モードでは前記ピクチャのトップ・フィールドおよびボトム・フィールドを格納させ、第２の再生モードでは前記トップ・フィールドおよびボトム・フィールドのうちのただ１つのフィールドであって、前記メモリ内に格納されていないフィールドを参照する、ただ一つのフィールドを格納させるように構成され、前記第２の再生モードにおいて、前記メモリに格納された前記ただ一つのフィールドの動きベクトルを修正して、前記メモリ内に格納されているフィールドのうちの少なくとも一つを参照するように構成された前記メモリ用のコントローラと
を備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
媒体上に記録されたデジタル符号化信号を、メモリ内に格納されないフィールドを参照するフィールドを前記メモリ内に格納するように構成され、前記メモリに格納されたフィールドの動きベクトルを修正して、前記メモリ内に格納されている他のフィールドのうちの少なくとも一つを参照するように構成されたコントローラを使用して、逆方向で再生する方法であって、前記デジタル符号化信号が複数のグループ・オブ・ピクチャを表し、前記複数のグループ・オブ・ピクチャの各グループが少なくとも１つのＩタイプ・ピクチャおよび少なくとも１つのＰタイプ・ピクチャを含み、
ａ）前記複数のグループ・オブ・ピクチャの第１のグループ・オブ・ピクチャから前記Ｉタイプ・ピクチャのフィールドを格納するステップと、
ｂ）前記複数のグループ・オブ・ピクチャの前記第１のグループ・オブ・ピクチャに先行する第２のグループ・オブ・ピクチャから復号されたＩタイプ・ピクチャのフィールドを格納するステップと、
ｃ）前記第１のグループ・オブ・ピクチャに先行する前記第２のグループ・オブ・ピクチャから復号された第１のＰタイプ・ピクチャのフィールドを格納するステップと、
ｄ）前記第１のグループ・オブ・ピクチャに先行する前記第２のグループ・オブ・ピクチャから第２のＰタイプ・ピクチャのフィールドを格納するステップと、
ｅ）前記第１のグループ・オブ・ピクチャに先行する前記第２のグループ・オブ・ピクチャから復元された第３のＰタイプ・ピクチャのフィールドを復号するステップと
を有することを特徴とする方法。
【請求項３】
媒体から再生されたデジタル符号化信号を、メモリ内に格納されないフィールドを参照するフィールドを前記メモリ内に格納するように構成され、前記メモリに格納されたフィールドの動きベクトルを修正して、前記メモリ内に格納されている他のフィールドのうちの少なくとも一つを参照するように構成されたコントローラを使用して、処理する装置であって、
複数のブロック処理済みピクチャを表し、少なくとも１つのイントラコード化ピクチャおよび少なくとも１つの前方予測ピクチャを含む複数のグループ・オブ・ピクチャを表す前記デジタル符号化信号のソースと、
前記ソースに結合され、前記１つのイントラコード化ピクチャを復号するデコーダと、
前記デコーダに結合されて前記イントラコード化ピクチャを含む個別のブロックを処理することで前記個別のブロック内の空間周波数成分の値を決定する処理手段とを有し、
前記個別のブロック内の前記値がピクチャ・コンテンツを表すタイプにクラス分けされて、前記少なくとも１つの前方予測ピクチャを復号するためのプレディクタ（predictor）として選択することを特徴とする装置。
【請求項４】
媒体からのデジタル符号化信号を、メモリ内に格納されないフィールドを参照するフィールドを前記メモリ内に格納するように構成され、前記メモリに格納されたフィールドの動きベクトルを修正して、前記メモリ内に格納されている他のフィールドのうちの少なくとも一つを参照するように構成されたコントローラを使用して、処理する装置であって、
デジタル符号化ブロック処理済みピクチャからなる複数のグループを表す前記デジタル符号化信号のソースであって、前記複数のグループのうちの１つのグループが、少なくとも１つのイントラコード化ピクチャおよび少なくとも１つの順方向予測ピクチャおよび動き補償データを含むソースと、
前記ソースに結合され、前記１つのイントラコード化ピクチャを復号するデコーダと、
前記デコーダに結合され、前記イントラコード化ピクチャの各ブロックを処理して、前記ブロック内で生じるデータで表されるピクチャ・タイプを複数のピクチャ・タイプから決定し、前記ブロック内に表された前記前記ピクチャ・タイプをストレージに結合させる処理手段と
を備えることを特徴とする装置。
【請求項５】
複数のグループのデジタル符号化されたピクチャを有するデジタル符号化信号を、メモリ内に格納されないフィールドを参照するフィールドを前記メモリ内に格納するように構成され、前記メモリに格納されたフィールドの動きベクトルを修正して、前記メモリ内に格納されている他のフィールドのうちの少なくとも一つを参照するように構成されたコントローラを使用して、処理するための方法であって、前記複数のグループの各グループが、複数のブロックとして処理された少なくとも１つのイントラコード化ピクチャ、および少なくとも１つの順方向予測符号化ピクチャを含み、
ａ）前記１つのイントラコード化ピクチャを復号して格納するステップと、
ｂ）前記複数のブロックの各ブロックを処理して、その中で分類された空間周波数成分を導出するステップと、
ｃ）前記各ブロックの前記成分の大きさを複数のタイプのうちの１つのタイプとしてクラス分けするステップと、
ｄ）前記各ブロックに対して前記タイプをメモリに格納するステップと、
ｅ）前記１つの予測ピクチャを復号するステップと、
ｆ）前記１つの予測ピクチャにおいて現在復号している前記ブロックに対応するブロックとして格納されているブロック・タイプを、前記メモリから読み出すステップと、
ｇ）現在復号している前記ブロックの動きベクトルを変更して、前記メモリから読み出した前記格納されていたブロック・タイプに応動して予測（prediction）を変化させるステップと
を有することを特徴とする方法。
【請求項６】
媒体から複数のグループ・オブ・ピクチャを表すデジタル符号化信号を、メモリ内に格納されないフィールドを参照するフィールドを前記メモリ内に格納するように構成され、前記メモリに格納されたフィールドの動きベクトルを修正して、前記メモリ内に格納されている他のフィールドのうちの少なくとも一つを参照するように構成されたコントローラを使用して、再生するための装置であって、前記複数のグループのうちの１つのグループが、１つのイントラコード化ピクチャおよび１つの予測符号化ピクチャを含み、
前記媒体に結合され、前記デジタル符号化信号を復号して前記イントラコード化ピクチャおよび前記予測符号化ピクチャを形成するデコーダと、
前記デコーダに結合され、前記イントラコード化ピクチャの第１のフィールドおよび第２のフィールドのうちのただ１つのフィールドを格納するメモリと、
前記デコーダおよび前記メモリに結合され、前記ただ１つのフィールドをもつ前記予測符号化ピクチャに対応する動きベクトルフィールド選択の一致に応動して前記予測符号化ピクチャの予測（prediction）を制御し、不一致に応動して前記ただ１つのフィールドから生じるよう予測を制御可能に変更する制御手段と
を備えることを特徴とする装置。
【請求項７】
媒体からデジタル符号化信号を、メモリ内に格納されないフィールドを参照するフィールドを前記メモリ内に格納するように構成され、前記メモリに格納されたフィールドの動きベクトルを修正して、前記メモリ内に格納されている他のフィールドのうちの少なくとも一つを参照するように構成されたコントローラを使用して、再生するための装置であって、
少なくとも１つのイントラコード化ピクチャ・タイプおよび少なくとも１つの予測符号化ピクチャ・タイプおよび該２つのピクチャ・タイプのうちの１つのタイプである単一のフィールドを表している動き補償データを含むグループ・オブ・ピクチャの複数を表す前記デジタル符号化信号のソースと、
前記ソースに結合され、その２つのタイプのピクチャを復号するとともに前記少なくとも１つのイントラコード化ピクチャ・タイプの単一のフィールドを表す動き補償データに応動して前記少なくとも１つの予測符号化ピクチャ・タイプを復号するデコーダと
を備えることを特徴とする装置。
【請求項８】
デジタル符号化信号を、メモリ内に格納されないフィールドを参照するフィールドを前記メモリ内に格納するように構成され、前記メモリに格納されたフィールドの動きベクトルを修正して、前記メモリ内に格納されている他のフィールドのうちの少なくとも一つを参照するように構成されたコントローラを使用して、処理するための装置であって、
複数のグループ・オブ・ピクチャを表す前記デジタル符号化信号のソースであって、前記複数のグループのうちの１つのグループが、少なくとも１つのＩタイプおよび少なくとも１つのＰタイプ・ピクチャおよび動き補償データを含むシーケンスで配置され、前記動き補償データが前記１つのＰタイプ・ピクチャを復号するための予測画像部分を示す、ソースと、
前記ソースに結合され、前記ＩタイプおよびＰタイプ・ピクチャを復号するとともに、前記Ｐタイプ・ピクチャの第１のモードの復号はピクチャである前記予測画像に応動し、前記１つのＰタイプ・ピクチャの第２のモードの復号はピクチャの単一のフィールドである前記予測画像に応動するデコーダと
を備えることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ＭＰＥＧ符号化された信号の復号化に関し、詳細には、通常の再生速度とは異なる速度で、および／または逆方向で媒体からのそのような信号を再生し、かつ復号することに関する。
【０００２】
（発明の背景）
デジタル圧縮されたオーディオおよびビデオ信号を、例えば、ＭＰＥＧ圧縮プロトコルを利用して記録したディスクが導入されたことにより、消費者は、提供される音声およびピクチャの品質を元の素材のものとほとんど識別できない程になっている。しかし、消費者ユーザはこうしたデジタルビデオディスク、すなわちＤＶＤに対して、これらのユーザのもつアナログ式のビデオカセットレコーダ、すなわちＶＣＲが提供してくれる機能と同様な機能を提供することを期待することになる。例えば、ＶＣＲは、記録速度以外の速度によって、正方向（forward）または逆方向（reverse）のいずれの方向にも再生することができる。こうした非標準速度による再生の機能は、トリックプレイモードという名称でも知られている。
出願ＥＰ  Ａ  ０  ７２７  ９１２には、例えばＤＶＤフォーマットを有するなどの光ディスク上に記録されたＭＰＥＧピクチャデータを再生する装置および方法が開示されている。リファレンスＤ１は、特に逆方向の時間的シーケンスで復号されたＭＰＥＧピクチャの表示を可能にするための、ＭＰＥＧで符号化されたデータの再生を目標としたものである。リファレンスＤ１は「逆方向」の再生の問題点を認め、Ｉフレームのみの再生は望ましくない動きアーティファクトを生じさせる、しかし、追加の復号されたピクチャを提供するには、データ転送速度を増加させる必要があることを教示している。さらに、以前のＩピクチャおよびＰピクチャに対するフレーム記憶の容量を制限するとこれらのピクチャを多重に復号することが必要となる。好ましい実施の形態では、リファレンスＤ１は、デコーダに対する符号化データ転送速度の増加およびフレームメモリの記憶容量の増加のいずれも必要とせずに、表示されるピクチャにおいて自然な動きの描写を実現させるための逆方向での再生の方法及び装置を記述している。
さらに、別の出願ＥＰ  ０  ７００  ２２１  Ａ２では、記録されたディスク媒体に頻繁にアクセスすることなく、逆方向のピクチャ・シーケンスによる再生を可能にする装置およびデータ再生方法を開示している。この装置では、ＭＰＥＧ復号のために読み出される圧縮データからなるいくつかのＧＯＰを格納するのに十分な容量をもつリング・バッファを利用している。さらに、データのペイロードに添付されているデータ属性情報を検出し、格納する。リング・バッファは圧縮データからなるいくつかのＧＯＰを格納しているため、ディスクからのデータを繰り返し再取得する必要がない。逆方向再生モードでは、リング・バッファによって、所望の出力ピクチャ・シーケンスを構成するのに必要な、先行するピクチャに対する迅速な多重アクセスが可能となる。したがって、複数リング・バッファアクセスおよび復号により、逆方向の時間順での読出しを容易にするように複数のＭＰＥＧで復号されたピクチャを格納するという要件を回避することができる。
【０００３】
トリックプレイ機能は、ＭＰＥＧ符号化されたビデオ信号にとってはあまり容易には提供されない。それは、ピクチャを様々な圧縮の程度（degree）を有するグループの形で形成するという圧縮についての階層的な性質のためである。これらのグループは、グループ・オブ・ピクチャ、すなわちＧＯＰと名付けられており、順序どおりに復号する必要がある。ＭＰＥＧ２標準に関する詳細な記述はＩＳＯ／ＩＥＣ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  １３８１８−２として出版されている。しかし、簡単な言い方をすると、ＭＰＥＧ２信号ストリームは、内容が様々な程度で圧縮されている３つのタイプのピクチャを含んでいる。イントラコード化したフレーム（intra-coded frame）、すなわちＩフレームは、これら３つのタイプのうち最も圧縮が小さく、他のいかなるフレームを参照することなく復号される。予測フレーム、すなわちＰフレームは、先行するＩフレームまたはＰフレームを参照して圧縮され、またイントラコード化したフレームと比べて達成される圧縮の程度がより大きい。第３のタイプのＭＰＥＧフレームは、双方向符号化フレーム、すなわちＢフレームと呼ばれるもので、先行するフレームまたは後続のフレームのいずれかからの予測に基づいて圧縮される。この双方向符号化フレームは最大の圧縮の程度を有する。これら３つのタイプのＭＰＥＧフレームは、グループ・オブ・ピクチャ、すなわちＧＯＰ内に配置される。他のいかなるフレームに対する参照なしに復号可能であるのはイントラコード化フレームのみであるため、各ＧＯＰはＩフレームの復号に続いてのみ復号される。第１の予測フレーム、すなわちＰフレームは、格納されている、先行するＩフレームに対する修正に基づいて復号しかつ格納される。後続するＰフレームは、格納されている、先行するＰフレームから予測される。最後に、双方向符号化フレーム、すなわちＢフレームは、先行するフレームおよび／または後続のフレームから、例えば、格納されているＩフレームおよびＰフレームから予測を用いて復号される。ＭＰＥＧのグループ・オブ・ピクチャを含む符号化したフレームの階層的な性質は、ピクチャの各グループ、すなわち各ＧＯＰはピクチャのシーケンスに沿った正方向で復号されることを必要とする。したがって、逆方向プレイバックモードは、より前の先行するＩピクチャを変換するようにジャンプし、次いで正方向に進み、そのＧＯＰを終わりまで復号することによって、提供することができる。これらの復号されたフレームはすべて、フレームバッファメモリに格納される。このフレームバッファメモリは逆方向プログラム・モーション（動き）を達成させるために、復号した順とは逆の順序で読み出される。このため、逆方向プレイバックは容易となるが、ピクチャの各グループからの圧縮解除されたビデオピクチャを格納するために必要となるフレームバッファメモリの数のために生じるコストの不利益を伴う。
【０００４】
（発明の概要）
ディスク媒体からのＭＰＥＧ信号のトリックプレイ・モードによる再生は、復号済みピクチャのメモリサイズを増加させることなしに実現することができる。このピクチャメモリは、プレイモードではフレーム・ストレージ（記憶）としてシステム構成され、一方トリックモードに対してはフィールドを格納するように配置される。トリックプレイ・モードにおけるピクチャの予測は、格納されたフィールドから導出される、したがって動きベクトルはこれに応じて修正する必要がある。動きベクトルは、符号化されたピクチャ・タイプまたは隣接するブロックの類似性に応じて、適合させた修正または置換がなされる。ディスク媒体は、通常のモードおよびトリックプレイ・モードの間に使用するための動きベクトルを含むことがある。別法として、ディスクは格納されているフィールドと同一の単一フィールドを指すように制約された動きベクトルを含むことがある。
【０００５】
本発明の構成によれば、装置は、媒体から、デジタル符号化信号を再生（reproduce）し、各グループが特定のピクチャを含む複数のグループ・オブ・ピクチャを処理する。この装置は複数のグループ・オブ・ピクチャを復号して特定のピクチャを形成するための復号手段を備えている。メモリ手段がこの復号手段に結合され、特定のピクチャを格納する。ユーザのコマンドに応答し、このメモリ手段に制御可能に結合された制御手段を備えており、第１のユーザ選択に応じて、この制御手段はメモリ手段に特定のピクチャのフレームを格納するように制御し、かつ第２のユーザ選択に応じて、この制御手段にはメモリ手段に特定のピクチャの１つのフィールドのみを格納するように制御する。
【０００６】
本発明の別の構成によれば、装置はデジタル符号化信号を媒体から再生（reproduce）する。この装置はデジタル符号化信号のソースを備える。この信号はピクチャが処理されてデジタル符号化されたブロックからなる複数のグループを表し、この複数のグループの各グループは少なくとも１つのイントラコード化ピクチャおよび少なくとも１つの前方予測ピクチャおよび動き補償データを含む。デコーダ（復号器）がそのソースに結合され、その少なくとも１つのイントラコード化ピクチャを復号する。プロセッサが復号手段に結合され、デジタル符号化されブロック処理済みのイントラコード化ピクチャのブロックを処理し、ピクチャ中に表された空間周波数成分の値を決定する。本発明の別の構成によれば、装置は、媒体からイントラコード化ピクチャおよび予測符号化ピクチャを含む複数のグループ・オブ・ピクチャを表すデジタル符号化信号を再生するこの複数のグループの各グループは。この装置は、その媒体に結合された復号手段を備えて、このデジタル符号化信号を復号しイントラコード化ピクチャおよび予測符号化ピクチャを形成する。メモリ手段がこのデコーダに結合され、イントラコード化ピクチャのトップ・フィールドおよびボトム・フィールドのうちのただ１つのフィールドを格納する。制御手段がこの復号手段およびメモリ手段に結合され、予測符号化ピクチャに対応する動きベクトルとこのトップ・フィールドあるいはボトム・フィールドのうちのただ１つとの組み合わせに応動して予測符号化ピクチャの予測を制御する。不適当な組み合わせに応じて、この制御手段は、トップ・フィールドおよびボトム・フィールドのうちのこのただ１つのフィールドのみから生じるように予測を修正する。
【０００７】
本発明の別の構成では、記憶媒体（storage medium）には、正方向および逆方向用のパケット化されデジタル符号化された画像を表す信号が記録される。このデジタル符号化信号は、複数のグループ・オブ・ピクチャを備えており、この複数のグループのうちの１つのグループは少なくとも１つのイントラコード化ピクチャおよび予測ピクチャを含む。イントラコード化ピクチャ・タイプおよび１つの予測ピクチャ・タイプはそれぞれ、トップおよびボトム・フィールドを備えている。予測ピクチャ・タイプは、正方向で復号するための第１の動きベクトルを有し、また逆方向で復号するための第２の動きベクトルを有する。本発明の別の構成では、記憶媒体には、正方向および逆方向用のパケット化されデジタル符号化された画像を表す信号が記録される。デジタル符号化信号は、複数のグループ・オブ・ピクチャを備えており、前記複数のグループのうちの１つのグループは少なくとも１つのイントラコード化ピクチャおよび１つの予測ピクチャを含む。イントラコード化ピクチャおよび予測ピクチャは、トップ・フィールドおよびボトム・フィールドを備えている。デジタル符号化信号は、トップおよびボトム・フィールドのうちの予め定めたただ１つのフィールドから予測ピクチャを構成するための動きベクトルを備えている。
【０００８】
（詳細な説明）
ＭＰＥＧ２信号は、グループ・オブ・ピクチャ、すなわちＧＯＰ内に３つのタイプのピクチャが配置されるように構成されることがある。ピクチャのグループは、例えば、図１Ａに示すように配置した１２枚のフレームを含むことがある。Ｉで表されるイントラコード化したフレームは、他のいかなるフレームを参照することなしに復号することができる、またグループ・オブ・ピクチャの各々は、Ｉフレームに対する復号に続いてのみ復号することができる。第１の予測フレーム、すなわちＰフレームは、格納されている、先行するＩフレームに対する修正に基づいて復号しかつ格納することができる。後続するＰフレームは、格納されている先行するＰフレームからの予測に基づいて構成させることができる。Ｐフレームに対する予測は、図１Ａにおいては、先端を矢印とした湾曲した実線で表す。最後に、双方向符号化フレーム、すなわちＢフレームは、先行するフレームおよび／または後続のフレーム、例えば、格納されているＩフレームおよびＰフレームからの予測を用いて復号することができる。隣接する格納されているフレームからの予測によるＢフレームの復号は、図１Ａにおいては、先端を矢印とした湾曲した点線で表す。
【０００９】
ＭＰＥＧのグループ・オブ・ピクチャを含む符号化したフレームの階層的な性質は、グループ・オブ・ピクチャ、すなわちＧＯＰの各々は正方向で復号されることを必要とする。したがって、逆方向プレイバックモードは、より前の先行するＩフレームまで事実上ジャンプ・バックし、次いでそのＧＯＰを最後まで正方向で復号することによって、提供することができる。復号されたフレームはフレームバッファメモリに格納し、所望の逆方向プログラムシーケンスを達成させるために復号した順とは逆の順序で読み出される。
【００１０】
図１Ｂでは、通常の再生速度で正方向の再生を、先端を矢印とした真っ直ぐな破線で表す。時刻ｔ０の前のある時刻では、逆方向３倍速度、トリックプレイ・モードが選択され、そしてある時刻ｔ０において開始され、ここでＩ−フレームＩ（２５）を復号し表示する。上述したように、逆方向トリックプレイの復号のために必要な次のフレームはＩ−フレームＩ（１３）であり、したがって、矢印Ｊ１で示すように、フレームＩ（１３）を取得するためにトランスデューサ（transducer）が移動する。次いで、図１Ｂで矢印Ｊ１により示したＩ（１３）を取得するシーケンスに続いて、信号のリカバリーおよび復号が行われ、Ｊ２でＰ（１６）を取得し、Ｊ３でＰ（１９）を、Ｊ４でＰ（２２）．．．Ｊｎと続く。
【００１１】
図２は、図１Ｂで表したフレームを復号し、格納しかつ出力するためのシーケンスを図示したものである。このシーケンスにより、使用するフレームバッファの数に関する制約無しに、３倍の再生速度での逆方向の再生が容易となる。上述したように、各ＧＯＰ内に存在する符号化された関係により、グループ・オブ・ピクチャの各々はＩ−フレーム、すなわちＩピクチャで始まる正方向で復号される必要がある。したがって、より前の先行するＩフレームまで事実上ジャンプバックし、次いでそのＧＯＰを最後まで正方向で復号することによって、逆方向モード機能を提供することができる。復号されたフレームは、逆の順序での連続読出しのためにフレームバッファメモリに格納される。図２では、このシーケンスは、ＳＴＡＲＴブロックで開始され、正方向プレイモードの状態でブロック１００で開始される。ブロック１００において正方向プレイモード用の復号および出力信号の生成はチャート化していない。ブロック２００において、逆方向３倍再生速度モードが選択され、これに続いて、ブロック２１０において、イントラコード化ピクチャＩ（Ｎ）が復号される。復号されたピクチャＩ（Ｎ）は、ブロック３１０において、フレームバッファ内に格納され、このピクチャは、ブロック３８０において、例えばＮＴＳＣまたはＰＡＬなどの標準出力信号を発生させるのに適したレートで読み出される。ピクチャＩ（Ｎ）の復号に続いて、ブロック２２０において、次の先行するピクチャＩ（Ｎ−１）が取得され、かつ復号され、さらにブロック３２０において第２のフレームバッファ内に格納される。出力信号生成は、復号および格納のシーケンスとは本質的に独立したブロック３８１に進み、ブロック３１０において格納されたピクチャＩ（Ｎ）が繰り返される。ピクチャＩ（Ｎ−１）の復号に続いて、ＧＯＰ Ｂの第１のＰピクチャＰ（Ｎ−３）がブロック２３０において復号され、ブロック３３０において第３のフレームバッファ内に格納される。出力信号生成はブロック３８２に進み、ブロック３１０において格納したピクチャＩ（Ｎ）を繰り返す。ブロック２３０における復号に続いて、ＧＯＰ Ｂの第２のＰピクチャＰ（Ｎ−２）がブロック２４０において復号され、さらにブロック３４０において第４のフレームバッファ内に格納される。第３のＰピクチャＰ（Ｎ−１）は、ブロック２５０において復号され、ブロック３５０において第５のフレームバッファ内に格納される。
【００１２】
ＧＯＢ  Ｂの復号および格納が完了したら、逆方向のシーン・モーション（scene motion）の描写がブロック３８３において開始され、フレームバッファブロック３５０からＰピクチャＰ（Ｎ−１）が出力される。次の出力ピクチャＰ（Ｎ−２）は、フレームバッファブロック３４０から読み取られ、ブロック３８４において出力される。同時に、ＧＯＰ  Ａの次の先行するＩピクチャＩ（Ｎ−２）が、ブロック２６０において取得されかつ復号され、ブロック３６０において格納される。多分、ピクチャＩ（Ｎ−２）は第１のフレームバッファ（ブロック３１０）内に格納することができる。それは、フレームＩ（Ｎ）はすでに表示されており、もはや必要がないからである。ブロック２６０に続いて、ＰピクチャＰ（Ｎ−６）がブロック２７０において復号され、さらに、フレームバッファブロック３７０内に格納される。フレームバッファブロック３７０は、例えば第５バッファとすることができる出力ブロック３８５において、次のピクチャＰ（Ｎ−３）がフレームバッファブロック３３０から読み取られ、さらに出力される。ＧＯＰ  Ｂの逆方向の描写は、ブロック３８６において出力されるブロック３２０からのピクチャＩ（Ｎ−１）により終了する。次の出力ピクチャＰ（Ｎ−４）はＧＯＰ  Ａから導入され、さらにブロック３８７において出力される。ＧＯＰ  Ａの復号および格納は、独立して進行され（先端が矢印となった破線で示す）、出力ピクチャを循環式に繰り返して構成するのと同時に進行されることは明らかである。
【００１３】
例示的な図２の逆方向再生シーケンスは、５つのフレームバッファ（ブロック３１０〜３５０）を使用して３倍の再生速度での逆方向再生を達成するように図示している。しかし、逆方向再生を容易にするだけのメモリ容量を提供することは、不必要な製造コストをもたらすことがあり、このコストは２つのフレームバッファメモリを利用する本発明による様々な配置により都合良く回避され。
【００１４】
図３に、簡略式のデジタルビデオディスクプレーヤが、時間的な生起（temporal occurrence）を異ならせていることを示す機能区画（partitioning）、およびプレーヤ内に存在すると見なされるデータ受け渡しとともに示されている。機能ブロック１は、ディスクと、光学式ピックアップと、駆動メカニズムと、ディスクおよび光学式ピックアップサーボシステムと、再生信号処理システムとを含む。機能ブロック２は、ＭＰＥＧデコーダと、メカニカルバッファと、フレームメモリとを含む。メカニカルバッファ、すなわちトラックバッファは、プレーヤのフロントエンドのディスク・メカニズムから処理された変換されたデータ信号に対するバッファ記憶（buffer storage）を提供するためのデジタルメモリである。したがって、ＭＰＥＧデコーダは、公称速度より大きな速度で回転するディスクからより大きなデータ受け渡しレートで間欠的にデータを受けることから一時的に結合が解除される。上述したように、ＭＰＥＧの復号は、制御ブロックの要求に応じて書込みおよび読取りを受けるフレームバッファメモリにより容易となる。ＤＶＤプレーヤでは、例えば、ＮＴＳＣまたはＰＡＬで符号化された出力信号を発生させることが必要となることがあり、これはフレームバッファメモリの循環的読取り（機能ブロック３）によって容易となる。したがって、例示的なＮＴＳＣ出力ピクチャは、図２のブロック３８０〜３８９で示すようなフレームバッファメモリを繰り返し読み出すことによって構成することができる。図３に示す簡略化した区画分け（partitioning）では、ＤＶＤ再生の間に生じる、間欠的で、一時的な切り離された動作（intermittent and temporally separate operation）を図示している。
【００１５】
図４は、デジタルビデオディスクプレーヤの例示的なブロック図を表したものである。ブロック１０は、デジタルで記録されたディスク１４を収容し、モータ１２によって回転させることができるデッキを表したものである。デジタル信号は、それぞれの長さがそれぞれの信号データビットに応じて８／１６変調符号化により決定されたそれぞれのピット長のピット含む螺旋状のトラックとしてディスク１４上に記録される。ディスク１４上の記録は、反射したレーザ光を集めるピックアップ１５により読み取られる。この反射したレーザ光は光検出器または光学ピックアップデバイスにより収集される。ピックアップ１５の一部を形成しているイメージングデバイス、例えばレンズやミラーは、サーボ制御され、モータ１１による駆動を受けて記録されたトラックを追跡する。イメージングデバイスを迅速に位置決めし直すことにより、この記録の様々な部分にアクセスすることができる。サーボ制御されるモータ１１および１２は、集積回路駆動増幅器２０により駆動されている。ピックアップ１５は光前置増幅器、ブロック３０に結合されており、この光前置増幅器はレーザ照射装置用の駆動回路を含む。前置増幅器は、光学ピックアップデバイスからの反射信号出力に対して増幅および等化を提供することができる。光前置増幅器３０からの増幅されかつ等化された再生信号は、チャネルプロセッサブロック４０に結合されており、このブロック４０においてこの再生信号を利用して、記録用に利用された８／１６変調コードを復調させるのに使用される位相ロックループの同期をとる。復調させた再生データは、８／１６変調および記録の前にデータとともに包含されていたリードソロモン積符号化によってエラー訂正される。したがって、エラー訂正されたデータ信号ビットストリームは、１つのビットストリーム、トラック、すなわちメカニカルバッファメモリ６０Ａに結合されている。バッファメモリ６０Ａを使用することにより、復号されるときに、イメージングデバイス１５のディスク１４上での位置変更の間のデータ喪失が視認不可能とするに十分なデータを格納することができる。したがって、バッファメモリ６０Ａによって、観察者は最終の出力画像ストリームが連続している、すなわち中断が無くシームレスであると認識することができる。ビットストリームバッファメモリ６０Ａは、例えば、１６メガバイトの容量を有するなどの大きなメモリブロックの一部を形成することがある。こうした例示的な１６メガバイトメモリブロックは、例えばさらにパーティション分けし、２つの復号された画像フレームに対するストレージ（storage）を提供するフレームバッファ６０Ｃおよび６０Ｄを形成することができる。復号に先だって、圧縮したビデオビットストリームをバッファ６０Ｂ内に格納し、さらにオーディオビットストリームおよびその他のデータをそれぞれバッファ６０Ｅおよび６０Ｆに格納することができる。さらに、チャネルプロセッサ（４０）によりビットストリームバッファ６０Ａの読出しおよび書込みを制御できる。データは、例えば、トリックプレイ動作、「Ｄｉｒｅｃｔｏｒｓ ｃｕｔ」などのユーザ定義による再生ビデオ成分、保護者ガイダンス（ｐａｒｅｎｔａｌ ｇｕｉｄａｎｃｅ）の選択、さらにはユーザ選択可能な代替的なショットアングル（shot angles）に起因する再生トラックアドレスの変更の結果として、間欠的にビットストリームバッファに書き込むことができる。より迅速なアクセスおよび記録された信号のリカバリーを容易にするために、ディスク１４は速度を高めて回転させることができ、これにより変換されたビットストリームは間欠的となり、かつビットレートがより大きくなる。このハイ・スピードの間欠的に受け渡されるビットストリームは、バッファ６０Ａに対する書き込み、ならびにより低い一定のレートでのＭＰＥＧ復号に備えた読出しによって、事実上スムージングされる。
【００１６】
さらに、チャネルプロセッサブロック４０は、ブロック５０で表すサーボ制御集積回路に結合されており、このサーボ制御集積回路は、サーボモータ１１および１２に対して駆動および制御信号を提供する。モータ１２はディスク１４を回転させ、またサーボ制御による複数の速度での回転を提供できる。光ピックアップブロック１５の位置決めは、モータ１１によってサーボ制御され、モータ１１はさらに、ディスク表面上の別のトラック位置に迅速に位置変更、すなわちジャンプできるように制御することができる。
【００１７】
デジタルビデオディスクプレーヤは、ブロック５００の要素５１０である中央処理ユニット、すなわちＣＰＵによって制御されており、ＣＰＵは再生されたビットストリームおよびチャネルＩＣ４０からのエラーフラグを受け入れ、サーボＩＣ５０に対し制御命令を与える。さらに、ＣＰＵ５１０はユーザインタフェース９０からユーザの制御コマンドを受け入れ、ブロック５００のＭＰＥＧデコーダ要素５３０からＭＰＥＧデコーダ制御機能を受け入れる。システムバッファブロック８０はＣＰＵ５１０によりアドレスされ、ＣＰＵ５１０に対してデータを提供する。例えば、バッファ８０はＲＡＭメモリ位置とＰＲＯＭメモリ位置の双方を備えることができる。ＲＡＭを使用してデスクランブル情報または暗号情報、ビットストリームおよびフレームバッファメモリ管理データ、ならびに再生されたビットストリームから抽出したナビゲーションデータを格納することができる。ＰＲＯＭは、例えば、正方向および逆方向の速度選択におけるトリックプレイ用のピックアップジャンプアルゴリズムを含むことがある。
【００１８】
ＭＰＥＧで符号化されたビットストリームは、符号化されたビットストリームからオーディオ、ビデオおよび制御情報を分離させるような分離またはデマルチプレクス（多重分離）のためにＣＰＵ５１０から結合されている。このデマルチプレクス動作はハードウェア内またはＣＰＵ５１０により制御されているソフトウェアによって実行させることができる。分離された圧縮ビデオビットはビットバッファ６０Ｂ内に格納され、また分離された圧縮オーディオビットはバッファ６０Ｅ内に格納される。グループ・オブ・ピクチャの各々からのいくつかの復号されたフレームは、各ＧＯＰの他のフレームを導出する際に引き続き使用するためにフレームバッファ６０Ｃおよび６０Ｄに書き込まれる。フレームバッファ６０Ｃおよび６０Ｄはビデオフレーム２つ分の記憶容量を有し、トリックプレイ動作の間に４つのピクチャからのフィールドを格納するために都合良くアドレス付けされる。これについてはより完全に以降で記載する。分離されたオーディオパケットは、ブロック１１０でのオーディオ復号のために読み出され、かつ結合されているバッファ６０Ｅ内に格納される。ＭＰＥＧまたはＡＣ３オーディオ復号に続いて、デジタル化されたオーディオ信号が得られる、この信号はデジタル対アナログ変換および様々なベースバンドオーディオ信号出力の発生を行うためにオーディオポストプロセッサ１３０に結合される。デジタルビデオ出力はデコーダ１００から、デジタル対アナログ変換を提供し、ベースバンドビデオ成分および符号化されたビデオ信号を発生させるエンコーダ１２０に結合されている。
【００１９】
図３に示すバッファメモリの要件を回避するために、本発明の方法によるフレームバッファ・アロケーションが利用されており、これを図４および５を参照しながら記載する。図５では、フレームバッファ６０Ｃおよび６０Ｄは、正方向プレイモードでのＩピクチャおよびＰピクチャのフレーム記憶および表示能力を提供できるように都合良く制御でき、逆方向トリックプレイ・モードに対しては４種類の復号されたピクチャから単一のフィールドを記憶できるようにシステム構成することができる。したがって、フレームバッファをフィールドメモリとしてアドレス付けすることにより、復号されたピクチャを格納できる数が２倍になる。図５では、フレームバッファ６０Ｃおよび６０Ｄをプレイモードフレームバッファ１および２として表しており、例示的なラスタ線からなる部分的なアレイで図示している。逆方向トリックプレイ動作の間は、この例示的なラスタ線は交互にアドレス付けされ、４つの復号されたピクチャから単一のフィールドを格納することができる。例示的な第１の、すなわちトップ・フィールドは、斜め線で陰影付けして表しており、例示的な第２の、すなわちボトム・フィールドは陰影付け無しで表す。４つのフィールドを格納できるようにするためのフレームバッファ６０Ｂおよび６０Ｃのシステム構成更では、同じフレームバッファ内に格納される他のフィールドに影響を及ぼさずに、メモリの個々のフィールドを書き込める能力が前提となる。別法として、フレームバッファ１および２は、４種類の復号されたピクチャから２つのフレームまたは個別のフィールドのいずれかのストレージ（storage）提供するように制御を受けるアドレス付けを備えたランダムアクセスメモリのブロックによって容易とすることができる。トリックプレイ動作中に、フレームではなくフィールドのストレージを提供するこの都合良い制御は、復号されたピクチャに減少した垂直空間解像度をもたらす。
【００２０】
フレームではなく復号されたフィールドを格納するため、ある種のエンコーディング予測では、疑似ピクチャ生成を回避するために、予測ソースの方向に向いている動きベクトルを修正する、すなわち変更する必要がある場合がある。こうした疑似ピクチャ、すなわちエラー・ピクチャ生成は、動きベクトルの指示先が、４つのフィールドバッファのうちの１つに格納するように選択されなかった先行する予測ソース、例えばフィールド、である場合に起こることがある。こうしたエラー・ピクチャが生じる原因は、動きベクトルアドレスに格納された情報が、エンコーディングの間にプレディクタ（predictor）として選択された情報から遠く時間的に離れたフィールドからのものだからである。例えば、図５Ｂは、出力フィールド４〜１０の期間中にそれぞれのコンテンツをもつフィールドメモリ１、２、３および４を表したものであり、また、エラー・ピクチャ形成は図７を参照して検討することができる。出力フィールド期間４の間では、ピクチャＰ（１９）がピクチャＰ（１６）の単一のフィールドから導出される予測を用いて復号され、フィールドバッファ２内に格納されることになる。しかし、ピクチャＰ（１９）のピクチャＰ（１６）からの形成を記載するＭＰＥＧエンコーディングの間に構成される動きベクトルは、格納されていない、廃棄されたＰ（１６）のフィールドを指示していることがある。ピクチャＰ（１６）の単一のフィールドはピクチャＩ（２５）の単一のフィールドに隣接して格納されているため、動きベクトルが誤って遠く時間的に離れたピクチャのフィールドを指示することを回避するように修正する必要がある。
【００２１】
動きベクトルの修正の必要性は、動きベクトルのフラグ、ｍｏｔｉｏｎ＿ｖｅｒｔｉｃａｌ＿ｆｉｅｌｄ＿ｓｅｌｅｃｔ（動き垂直フィールド選択）が予め定めて格納されたフィールド・タイプ、例えばトップ・フィールドまたはボトム・フィールドとの組合わせまたは類似（matching or parity）をテストするＭＰＥＧデコーダ内で決定される。ベクトルが指しているフィールドと格納されている予測フィールドが不一致である場合には、動きベクトルは修正される。第１の修正方法（１）では、例示システムは、格納のためにボトム・フィールドのみが選択され、現行のマクロブロックはフレーム予測を使用するものと仮定している。動きベクトルは２つの成分ｘおよびｙで表される、ここでｘは水平方向の値またｙは垂直方向の値である。各動きベクトルは１２ビットの最大値を有する。不一致を防ぐために、ＭＶの垂直成分ｙは、ビット０、すなわちＬＳＢおよびビット１をゼロに設定することにより変化させる。ビット０をゼロに設定した結果、１／２のピクセル垂直内挿オフセットが削除される。ビット１をゼロに設定することにより、復号中のｍａｃｒｏ＿ｂｌｏｃｋのボトム・フィールドが、格納されている、例示的なボトムの予測フィールドから、符号化された際の定義付けの如何によらず確実に予測されるようにする。
【００２２】
ボトム・フィールドのみを格納する例示的なシステムにおいて、現行のマクロブロックがフィールド予測を利用しており、フラグｍｏｔｉｏｎ＿ｖｅｒｔｉｃａｌ＿ｆｉｅｌｄ＿ｓｅｌｅｃｔ＝０である場合には、トップ・フィールドから予測が導出される。したがって、ボトム・フィールドから予測を導出するには、ｍｏｔｉｏｎ＿ｖｅｒｔｉｃａｌ＿ｆｉｅｌｄ＿ｓｅｌｅｃｔ＝１となるようにフラグをリセットする必要がある。この場合、動きベクトルは現在のまま使用することがある。
【００２３】
第２の方法（２）は、格納されている予測フィールド（predictor field）と動きベクトルが指示するフィールドとが不一致を起こす場合に、この例示的なシステムで使用することができる。この第２の方法では、予測の各ラインがメモリからの読取りに従って繰り返されるように、プレディクタ・メモリ（predictor memory）の読取りアドレスを修正する。
【００２４】
動きベクトルは、動きベクトルの水平成分ｘおよび垂直成分ｙの算術的スケーリングを利用する第３の方法（３）で修正することができる。図５Ｃは、ピクチャ４のボトム・フィールド内で、マクロブロックＭＢ４が動きベクトル（ｘ４，ｙ４）を使用して復号を受け、ピクチャ１の格納されたボトム・フィールドからの予測により復号する必要があるような一連のピクチャを図示したものである。マクロブロックＭＢ４がフィールド予測され、かつフラグｍｏｔｉｏｎ＿ｖｅｒｔｉｃａｌ＿ｆｉｅｌｄ＿ｓｅｌｅｃｔ＝０であって、トップ・フィールドからの予測であることが指示されている場合には、ピクチャ１のボトム・フィールドのみが格納されていることから、その動きベクトルは修正されねばならない。修正された動きベクトルは、ボトム・フィールドを予測するために、それぞれのフィールドの間の時間差に比例したスケーリングによって計算される。このスケーリング方法は、フィールド間の画像の動きが直線的であったとの前提に基づく。スケーリング計算は、（ｘ，ｙ）を伝達される動きベクトルとし、（ｘ′，ｙ′）を修正された値として、次式により行うことができる。
【００２５】
【数１】
0004191385.tif 000002
【００２６】
【数２】
0004191385.tif 000003
【００２７】
例えば、図５Ｃでは、現在のフィールドと予測フィールドの間に２つのＢフレームが存在しており、このため、
【００２８】
【数３】
0004191385.tif 000004
【００２９】
ＭＶ（ｘ′，ｙ′）を生成するために伝達された動きベクトルをスケーリングし終わったら、フラグｍｏｔｉｏｎ＿ｖｅｒｔｉｃａｌ＿ｆｉｅｌｄ＿ｓｅｌｅｃｔは１に設定される。例示的なマクロブロックＭＢ４がすでにフレーム予測されており、方法（１）がより実施が簡単である場合には、トップ・フィールドまたはボトム・フィールドからの予測の間に時間差が存在しないため、得られる画像において視認可能な画像欠陥を実質的になくすことができる。
【００３０】
第４の方法（４）では、例示的なマクロブロックＭＢ４に対する動きベクトル（ｘ４，ｙ４）は、ある種の制約を条件として、現在復号しているフィールドの先行するマクロブロックからのＭＶでの置換によって変更される。図５Ｄは、例示的なマクロブロックＭＢ４と隣接するマクロブロックを図示したものである。例示的なマクロブロックＭＢ４に対してフィールド予測が使用されており、ＭＢ４を構成する動きベクトルが前のトップ・フィールドを指示している場合で、ＭＢ２が動き補償を使用して符号化されていればマクロブロックＭＢ２からの動きベクトルを用いることができる。しかし、マクロブロックＭＢ２がフレーム予測されている場合、その垂直動きベクトル成分は２で割る必要がある。さらに、マクロブロックＭＢ２がフィールド予測されたものであれば、マクロブロックＭＢ２のボトム・フィールドが前のフレームのボトム・フィールドから予測されたものである場合のみ、その動きベクトルを使用することができる。さらに、動き補償を使用して符号化されている場合、マクロブロックＭＢ３によりマクロブロックＭＢ４に対する代わりの動きベクトルが提供される。したがって、ＭＶ置換が許容されている場合には、フラグｍｏｔｉｏｎ＿ｖｅｒｔｉｃａｌ＿ｆｉｅｌｄ＿ｓｅｌｅｃｔは１に設定される。現在のピクチャ内での動きベクトル修正に関するこれらの置換方法は、計算の実施が単純であり、また、シミュレーションにより低い空間周波数成分をもつシーン部分でのブロック歪みの視認性を低下させるのに有用であることが示されている。
【００３１】
動きベクトルに対する修正の必要性は、格納された予測フィールド（predictor field）と動きベクトルによって指示されるフィールドとの比較によって、上述のようにして容易に決定できる。しかし、使用される修正方法の間での決定、すなわち選択は、再生の間にｍａｃｒｏ＿ｂｌｏｃｋベースに適応して容易になされる。ＭＶ修正方法に関するこうした適応した決定は、ＭＰＥＧビットストリーム内のヘッダのステータスをモニタすることにより得られる。例えば、素材源（material origin）のインジケータは、シーケンスヘッダ内に存在するｆｒａｍｅ＿ｒａｔｅ＿ｖａｌｕｅから得ることができる。例えば、２４ｆｐｓというフレームレートは、素材（material）がフィルムに由来するものであることを示している。したがってフィルム起源であることとフレームに基づく予測であるならば、第１の方法（１）を利用してほとんど視認可能な欠陥から大きくかけ離れた画像を生成することができる。こうしたほとんどエラーのないパフォーマンスが得られる理由は、修正した動きベクトルが現在誤ったフィールド、すなわち、トップ・フィールドの場合とボトム・フィールドの場合があるが、に向いていても、実際のオブジェクト、または構成しようとする画像要素はラスタラインピッチまたはこれ未満の値だけ空間的に位置がずれていてもよいからである。例えば、図５Ｃのピクチャ１では、時間枠ｔ１の間で、ｍａｃｒｏ＿ｂｌｏｃｋ  ＭＢ１がフィルムから導出されている場合、トップおよびボトム・フィールドの双方ともが、単一の一時的なイベントの結果により得られる１つの共通の画像から導出されたものであるため、時間枠ｔ２の間の位置は、ラスタラインピッチまたはこれ未満を単位として変更されている。したがって、フィールド間の動きに起因する画像の置き換えは存在しない。
【００３２】
ＭＶ修正の別の適応制御インジケータとして、ＭＰＥＧビデオビットストリームのｓｅｑｕｅｎｃｅ＿ｈｅａｄｅｒ内に配置されたｓｅｑｕｅｎｃｅ＿ｅｘｔｅｎｓｉｏｎを利用することができる。ｓｅｑｕｅｎｃｅ＿ｅｘｔｅｎｓｉｏｎは、フラグが１に設定された場合に元のソース・マテリアルが順次走査されたことを示すようなｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ＿ｓｅｑｕｅｎｃｅフラグを含む。したがって、順次走査される画像ソースのこの符号化されたインジケータは、動きベクトル修正に対して方法１または２を選択することに利用できる。しかし、インターレースされた画像ソースの検出、すなわち０に設定されたｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ＿ｓｅｑｕｅｎｃｅフラグの検出により、指令することができる修正の選択を方法３または方法４になるように指令することができる。例えば、図５Ｃのピクチャ１では、時間間隔ｔ１の間で、ＭＢ１により位置特定されたｍａｃｒｏ＿ｂｌｏｃｋがテレビカメラから導出されたものである場合、時間間隔ｔ２においてその位置は、ＭＢ２により位置特定された新たな位置までの動きを示す矢印で示すように、ラスタラインピッチと比べてかなり大きな値だけ変更されていることがある。ＴＶカメラ、特にＣＣＤイメージャ付きのカメラでは、トップおよびボトム・フィールドは別々に露光され、恐らく１フィールド未満の露光期間を有する可能性が高く、このためシーン内の任意の動きがトップおよびボトム・フィールドの間で目に見えて異なるようになることが保証される。
【００３３】
方法１および２は実施が簡単であり、例えば、空などの低い空間周波数コンテンツのシーン・エリア内で、恐らく最も有用であろう。方法４は修正の最も簡単な形態のように見えるが、隣接するｍａｃｒｏ＿ｂｌｏｃｋが同様のイメージ・コンテンツを含むときに、視認可能な欠陥の排除が達成できる。さらに方法４は隣接するｍａｃｒｏ＿ｂｌｏｃｋタイプの評価に続いてのみ利用可能である。方法３は他の方法と比較して計算がより複雑であるが、シミュレーションの結果により、方法４と比較して中程度から高い空間周波数コンテンツをもつシーン上での視認可能な予測エラーがより少ないことが示されている。
【００３４】
適応制御のための別の方法では、ある対応するｍａｃｒｏ＿ｂｌｏｃｋに隣り合う、すなわち隣接する対応するｍａｃｒｏ＿ｂｌｏｃｋまたは複数のｍａｃｒｏ＿ｂｌｏｃｋ内が同様の成分であることに基づくことがある。動きベクトル修正の適応される選択は、イントラコード化ピクチャの各ｍａｃｒｏ＿ｂｌｏｃｋ内で離散コサイン変換係数により表される空間周波数成分のクラス分けにより導出することができる。例えば、図５Ｄのｍａｃｒｏ＿ｂｌｏｃｋであるＭＢ２およびＭＢ３に対しては、各ｍａｃｒｏ＿ｂｌｏｃｋ内で水平方向、垂直方向および斜め方向に生じるエネルギーを表す係数をグループ分けすることにより、空間周波数成分の解析をすることができる。平均高周波数成分が各方向に対して計算され、同様に各方向に対する最小値対最大値が計算される。平均高周波数成分の値を用いてｍａｃｒｏ＿ｂｌｏｃｋを、空間周波数の高い成分および低い成分を表すグループに分離することができる。高い成分のグループはさらに、テクスチャのｍａｃｒｏ＿ｂｌｏｃｋまたはエッジのｍａｃｒｏ＿ｂｌｏｃｋのいずれかを形成するようにクラス分けされる。例えば、あるテクスチャのタイプ、すなわち第２のタイプのｍａｃｒｏ＿ｂｌｏｃｋは、高周波数成分を豊富に供給する格子パターンまたは繰り返しパターンの画像を表すことがある。エッジのタイプ、すなわち第３のタイプのｍａｃｒｏ＿ｂｌｏｃｋは、高い空間周波数成分をかなり有するが、この成分はエッジの遷移を含む画像を表しているので、それゆえ１つのブロックの方向以外の複数のブロック方向には存在することはない。クラス分けは、算出した平均パラメータ値のしきい値に対する比較により実行させることができる。例えば、ｍａｃｒｏ＿ｂｌｏｃｋは、各方向に対する平均高周波数成分があらかじめ決定したしきい値未満である場合には平滑なタイプ、すなわち第１のタイプにクラス分けすることができる。テクスチャのタイプ、すなわち第２のタイプのｍａｃｒｏ＿ｂｌｏｃｋは、各方向に対する平均高周波数コンテンツがあらかじめ決定したしきい値を超え、各方向の最小成分値はあらかじめ決定した第２の値より大きく、また各方向の最小成分値の最大成分値に対する比は第３のしきい値を超える場合に特定されることができる。平滑およびテクスチャのいずれにもクラス分けされないｍａｃｒｏ＿ｂｌｏｃｋは、エッジ・タイプ、すなわち第３のタイプのｍａｃｒｏ＿ｂｌｏｃｋとして特定することができる。
【００３５】
図６は、各ｍａｃｒｏ＿ｂｌｏｃｋの空間周波数成分を特徴付けるための１つの方法を表す例示的なフローチャートである。図６では、並列処理演算によってＤＣＴ係数の値を上述したように解析する方法を表す。しかし、こうした処理は、ブロック・タイプのクラス分けに先だって一時的に格納された各方向の解析の結果を用いて、逐次方式でうまく実行することができる。上述したように、ステップ２１５、２５５および２７５でのしきい値処理の結果はステップ２２０、２６０および２８０のそれぞれにおいて結合させ、ｍａｃｒｏ＿ｂｌｏｃｋクラス分けタイプを生成させ、次いでこのタイプは、動きベクトル修正方法の選択を適応的に決定する引き続く使用のために格納される。例えば、目標とする、すなわち現在の復号中のｍａｃｒｏ＿ｂｌｏｃｋに隣接する予測フィールド（predictor field）のｍａｃｒｏ＿ｂｌｏｃｋ、例えば、図５ＤのＭＢ２、ＭＢ３のいずれかが平滑であるとクラス分けされる場合には、ＭＶ修正方法１または４を利用することができる。隣接するｍａｃｒｏ＿ｂｌｏｃｋがエッジブロックであるとクラス分けされる場合には、方法１、２または３を選択することができる。隣接するブロックがテクスチャにクラス分けされると、方法１または２のいずれかが選択されることになる。
【００３６】
ＭＰＥＧエンコーディングの間に、動きベクトルは時間的に直近のＩまたはＰアンカーピクチャから導出することができる。図５ＣのＰ−ピクチャ４内のｍａｃｒｏ＿ｂｌｏｃｋ  ＭＢ４を考えると、予測はＩ−ピクチャ１から導出されることになる。Ｉ−ピクチャ１がフィルム上に起源をもつ場合には、時刻ｔ１および時刻ｔ２において生じる画像またはフィールドからの予測の差はほとんどない。しかし、原ピクチャのソースがインターレース式のＣＣＤカメラである場合には、時刻ｔ１と時刻ｔ２におけるフィールド間にはかなりの差が存在する。したがって、マクロブロックＭＢ４を参照すると、ボトムフィールドピクチャは、時刻ｔ８において生じるピクチャ４に、例えば、概ね１／６０秒だけ時間的に接近しているため、エンコーダ予測は、統計的には、時刻ｔ２のピクチャ１から導出される可能性が大きい。さらに、ピクチャ１の時刻ｔ１とｔ２の間で動きが生じて捕捉されることがあるため、時刻ｔ２の間に生じるピクチャは一致の確率がより大きいか、またはマクロブロックＭＢ４の取りだし元としてより相応しいベースを提供できる。したがって、デコーダメモリのサイズが単一のフィールド・プレディクタ（predictor）のみを格納するように制約されている場合には、以上の検討に鑑みて、格納用としてボトム・フィールドを選択することは、符号化された動きベクトルが先行するボトム・フィールドから導出される確率をより大きくできる。例えば、マクロブロックＭＢ４は、時刻ｔ１よりも時刻ｔ２でのピクチャ１から予測される確率がより大きい。したがって、格納用としてボトム・フィールドのみを選択することは、単一のフィールドをプレディクタ（predictor）として格納するときに、動きベクトルの値を修正する必要を、大きく減少させ、あるいはほとんど不要とする。
【００３７】
別の方法では、トリックモードでの疑似ピクチャの復号は、トリックモード再生を容易とするようにディスクを都合良く符号化することによって、回避することができる。例えば、ＭＰＥＧエンコーディングの間に、動きベクトル生成を１つのフィールドのみ、すなわちトリックプレイ動作中に格納される単一のフィールドに制約することができる。動きベクトル生成に対するこうしたエンコーディングの制約は、同じフィールドを格納せねばならないというデコーダに関する同様の制約を必要とすることは明らかである。動きベクトル生成をフィルム起源のマテリアル（素材）の単一のフィールドに制約することは、例えばディスク上のプログラム時間の減少で表されるような、圧縮効率を低下させる結果になることはない。しかし、ＴＶに起源を有するマテリアルでは、インターレースされたフィールド同士の間にかなりの動きが存在することがあるため、動きベクトル生成に対するこうした単一フィールドの制約は、圧縮効率を低下させることになるので１ディスクあたりいくらかのプログラム時間（program length）が失われることになる。プログラム時間の消失または圧縮効率の低下は、トリックプレイ動作中の使用に限定して、動きベクトルの組を別々に符号化することにより都合良く回避できる。この余分に、すなわち冗長に符号化されたデータは、ディスク領域を必要とする、しかしながら、これらのトリックプレイ動きベクトルは通常の再生速度と比べてより大きな時間レートでの復号を可能とするため、これらは比例して小さなデータ量を表す。例えば、３倍の再生速度では、トリックプレイ動きベクトルの数は、再生速度の動作の場合の少なくとも３分の１である。さらに、上述したように、こうしたトリックプレイ動きベクトルはエンコーダが格納していないフィールドからの予測を選択した場合のみに生成されることになる、したがって冗長に記録されることになるデータ量はさらに減少する。さらに、３倍速度のトリックプレイ動きベクトルは別のトリックプレイ速度、例えば６倍速度で利用できるので有利である。
【００３８】
１フィールドの期間中に１つのフレーム全体を復号するのに十分な処理速度を有するようなＭＰＥＧ信号ストリーム用デコーダはすでに提案されている。さらにこうしたデコーダは、２つのフレームバッファのみを利用して、正方向で、例えば、通常の再生速度での復号を容易にしている。こうしたデコーダでは、２つの基準ピクチャ、すなわちフレーム、例えばＩまたはＰ、が格納されるようにして、そこからＢ−フレームが復号されるようにしている。したがって、２つのフレームメモリのみでＢ−フレームの復号を可能にするためには、そのデコーダはＴＶフィールド期間内にＢ−フレームを構成する必要がある。Ｂ−フレームをこのように格納なしに復号することは、「オンザフライでの復号（decoding on the fly）」としても知られており、以下の例ではこの復号機能を前提としている。さらに、ＭＰＥＧ復号中のこれら３つのタイプのＭＰＥＧフレーム算出の複雑さを考えると、Ｂ−フレーム復号は最大の処理タスクを表す。したがって、Ｂ−フレームが１フィールド間隔内で格納なしに復号できると仮定しているため、ＩフレームおよびＰフレームもまた１フィールド期間内に復号できることがさらに仮定される。
【００３９】
図７は、逆方向で３倍の再生速度により動作するトリックプレイ・モードを図示したチャートである。このチャートは、４つの復号されたＭＰＥＧフレームからの個々のフィールドを格納するように編成された１つのＭＰＥＧデコーダと２つのフレームバッファメモリとの有利な利用を図示したものである。この例示的なチャートはＭＰＥＧ符号化したＩ−フレームすなわちＩピクチャおよびＰフレームすなわちＰピクチャを表す縦列を有する。これらのＩピクチャおよびＰピクチャは、グループ・オブ・ピクチャ、すなわちＧＯＰ  Ａ、ＧＯＰ  ＢおよびＧＯＰ  Ｃを含む。この例では、ＩフレームおよびＰフレームのみが復号される。したがってこれらのみしか図示していない。図７は、そのピクチャの番号をかっこ内に示す、２５枚の符号化されたピクチャからなるシーケンスを表したものである。デコーダ要件は、より詳細には後で説明する。図７に示すチャートは、１２フレームＧＯＰ構造、例えば、ＩＢＢＰＢＢＰＢＢＰＢＢというビデオシーケンスにより、再生速度の３倍による逆方向でのトリックプレイ再生を図示したものである。このビデオは２４フレーム／秒のフィルムフレームレートで記録されたものであると仮定している。したがって、例示的な図７は３倍の再生速度での動作を表すため、公称の３０フレーム毎秒というＮＴＳＣ標準のＴＶフレームレートを得るためには、各ＧＯＰあたり１０個の出力フィールドを生成し表示する必要がある。チャートの縦列は、２つの連続するＧＯＰ内のＩピクチャおよびＰピクチャを表しており、また左から右に向かって正方向の表示順序でリストしてある。最も右の縦列は、出力フィールド番号を示している。チャートの垂直軸はフィールド期間を単位とする時間を表す。図７で用いているシンボル記号は以下の通りである。
【００４０】
ボックス内の大文字の表記Ｄは、そのボックスを含む縦列の先頭のピクチャが、そのボックスを含む横列によって表されるフィールドの期間中に復号されることを意味している。
【００４１】
ここで、ｉは１、２、３または４となり得る表記Ｄ＞ｉは、復号されるピクチャのフィールドの１つがフィールドバッファｉ内に書き込まれ、復号済みのその他のフィールドの方は廃棄されることを意味している、（フィールドバッファ１、２、３および４は図５で示している）。
【００４２】
ここで、ｉ，ｊは１、２であるか３、４であるかのいずれかである表記Ｄ＞ｉ，ｊは、復号されるピクチャの２つのフィールドの双方がフィールドバッファｉおよびｊ内に書き込まれることを意味している。
【００４３】
ここで、ｉは１、２、３または４となり得る表記Ｐｉは、復号されるピクチャのこの２つのフィールドに対する予測がフィールドバッファｉから得られることを示している。
【００４４】
ここで、ｉ，ｊは１、２であるか３、４であるかのいずれかである表記Ｐｉ，ｊは、その予測がフィールドバッファｉおよびｊから得られることを示している。
【００４５】
ボックス内の表記ｄｉは、そのボックスを含む縦列により表されるピクチャからのフィールドが、フィールドバッファｉに格納され、そのボックスを含む横列により表されるフィールド期間中に表示されることを示している。
【００４６】
図７を参照すると、例示的な逆方向復号処理はピクチャＩ（２５）で、時刻ｔ０で開始され、出力フィールド期間１に指定されている。ピクチャＩ（２５）は復号され、フィールドバッファ１および２内に書き込まれる。さらに、フィールド期間１の間に、ピクチャＩ（２５）のうちの１つのフィールドが表示される。デコーダが１つのフィールドに対して同時に復号し、表示し、かつメモリに書き込む能力をもたない場合には、表示動作は１／６０秒だけ、すなわち１フィールドだけ遅延することがある。同じフィールド期間内で、１つのフィールドを復号し、表示し、かつメモリに書き込む能力は、この例示的な逆方向プレイバックモードの間のどのような時点においても必要ではない。出力フィールド期間２の間に、ピクチャＩ（１３）は復号され、フィールドバッファ３および４内に書き込まれ、一方ピクチャＩ（２５）の第２のフィールドが表示される。ピクチャＩ（１３）を得るために、トランスデューサは先行するＧＯＰに位置変更され、さらにデータがディスクから復元される。Ｉ（１３）を表すこのデータは、ＭＰＥＧデコーダが必要とするまで、トラックバッファ、すなわち機構バッファ内に格納される。以下の記述においては、復号のために必要なピクチャは、上述したようにディスクからすでに復元され、バッファリングされていると仮定している。出力フィールド期間３の間に、フィールドバッファ１内に格納されていたピクチャＩ（２５）からの１つのフィールドが表示される。同時に、ピクチャＰ（１６）が復号され、このピクチャの１つのフィールドがフィールドバッファ２内に書き込まれ、その他のフィールドは廃棄される。ピクチャＰ（１６）を復号するためのプレディクタ（predictor）はフィールドバッファ３および４から得られる。出力フィールド期間４の間に、ピクチャＰ（１９）が復号される。ピクチャＰ（１９）からの１つのフィールドがフィールドバッファ４内に書き込まれ、その他のフィールドは廃棄される。フレームＰ（１９）の復号と同時に、ピクチャＩ（２５）からの１つのフィールドが、最終の時間で、フィールドバッファ１から、表示される。
【００４７】
ピクチャＰ（１９）は、ピクチャＰ（１６）の単一のフィールドから導出されたプレディクタ（predictor）で復号し、フィールドバッファ２内に格納する必要がある。しかし、ピクチャＰ（１９）のピクチャＰ（１６）からの形成を記述するＭＰＥＧエンコーディングの間に生成された動きベクトルは、廃棄されたＰ（１６）のフィールドの方に向いていることがある。したがって、各フレームバッファが遠く時間的に離れたピクチャからのフィールドを含むことがあるため、動きベクトルを上述のように修正し、大幅にエラーとなるピクチャの再構成を回避している。図５Ｂは（図７の）出力フィールド４〜１０の間のフィールドバッファ１〜４の内容を表しており、広い時間間隔を有するピクチャを例示したものである。先行する基準ピクチャ、例えば、図７のフレームＰ（１６）の格納されているフィールド、に特定の予測を提供するよう動きベクトルを修正することにより、逆方向トリックプレイ中のスプリアス（疑似）ピクチャ復号を回避できる。上述した様々な方法は、廃棄したフィールドを予測（predictor）として選択するたびに、適応させて選択することができる。
【００４８】
出力フィールド期間５の間に、ピクチャＰ（２２）はＰ（１９）の単一のフィールドを使用して復号され、予測のためにバッファ４内に格納される。上述したように、動きベクトルには適応作業が必要である。ピクチャＰ（２２）のうちの１つのフィールドが、復号されたので表示される。出力フィールド期間６の間に、ピクチャＰ（２２）は、ビットストリームバッファ６０Ａの読取りアドレスを操作してＰ（２２）のビットストリームを繰り返すことにより、２度に渡って復号される。ピクチャＰ（２２）の復号の期間に、１つのフィールドがディスプレイに結合され、またいずれのフィールドも格納されない。出力フィールド期間７から１０までの間では、ピクチャＰ（１９）およびＰ（１６）からのフィールドが、それぞれフィールドバッファ４および２内に格納され、表示される。出力フィールド期間７以後のある時点で、トランスデューサはビットストリームバッファ６０Ａ内に格納されているピクチャＩ（１）を読み取るように位置変更される。しかし、フィールド期間１１において、フレームバッファ２は有効になっており、また次の先行するＧＯＰ（Ａ）のＩ（１）が復号され、フィールドバッファ１および２内に書き込まれる。出力フィールド１１はピクチャＩ（１３）から導出されて表示され、フィールドバッファ３内に格納される。次いで、ＧＯＰ（Ａ）の残りを復号するために上述の処理が繰り返される。
【００４９】
６倍の再生速度での逆方向トリックプレイを図８Ａに示す。２グループよりやや多いグループ・オブ・ピクチャからなる記録されたシーケンスを表しており、ＩフレームおよびＰフレーム、すなわちＩピクチャおよびＰピクチャはトップのエッジに、Ｂフレームは最下部寄りに示してある。上述したように、各ＧＯＰ内のピクチャはＩピクチャ、例えばＩ（１）、Ｉ（１３）またはＩ（２５）で始まり、順序通りに復号する必要がある。したがって、逆方向画像の動きを構成するためには、ジャンプバックおよび正方向再生をさせて各ＧＯＰの成分ピクチャを復元しかつ格納するための制御シーケンスが必要であり、これにより、この成分ピクチャが続いて逆順で読み出される。この例示的なトリックプレイシーケンスでは、ＩピクチャおよびＰピクチャのみが復号される。６倍逆方向再生のためのジャンプバックおよび正方向再生のシーケンスは、Ｉピクチャであるように配置することができる時刻ｔ０で開始するように表されている。矢印Ｊ１は、ピクチャＩ（２５）から直ぐ前の先行するＩフレームであるピクチャＩ（１３）の方を向くように示されている。ピクチャＩ（１３）は復号され、この結果は格納される。矢印Ｊ２は、ＧＯＰシーケンス内でのピクチャＩ（１３）から、Ｉ（１３）をプレディクタ（predictor）として用いて復号されるピクチャＰ（１６）への正方向ジャンプである。ピクチャＰ（１６）からの復号の結果は格納され、矢印Ｊ３により位置を示すピクチャＰ（１９）に対するプレディクタ（predictor）として提供される。したがって、ピクチャＰ（１９）を復号し格納し終えた後、逆方向での再生は、格納されたピクチャが格納したのと逆順で読み出される表示シーケンスに示されるようにして開始される。ピクチャＰ（１６）はプレディクタ（predictor）を提供するために格納したのであるが、６倍再生速度の表示シーケンスではこれは必要がないことに留意されたい。ＧＯＰ  Ｂを復号し、格納し、出力し終えたのち、矢印Ｊｎはピクチャ（ＧＯＰ  Ａ）の次の先行するグループにジャンプバックし、ピクチャＩ（１）を指し示す。上述した方法は繰り返され、図８Ａに示す逆方向のピクチャ表示シーケンスが得られる。
【００５０】
図８Ｂに示すチャートは、通常の６倍の速度での逆方向トリックプレイを容易にするために、４つのフィールドストアを利用する方法を示している。チャートの縦列は、連続する１２フレームのＧＯＰ（図８ＡのＡ、ＢおよびＣ）内のＩピクチャおよびＰピクチャを表し、正方向の表示順序で、左から右に向かってリストしてある。右側の縦列は出力フィールド番号を示している。チャートの垂直軸はフィールド期間を単位とする時間を表す。チャートのシンボル記号は図７に関して記述したのと同じ意味を有しており、そのデコーダは上記で検討したのと同じ特性を有する。
【００５１】
図８Ｂでは、逆方向トリックプレイは、ＧＯＰ  ＣのピクチャＩ（２５）で開始される。ピクチャＩ（２５）は復号されてフィールドメモリ１および２内に格納される、また同時に、１つのフィールドが出力フィールド１として表示される。出力フィールド２では、復号されたピクチャＩ（２５）からの格納された別のフィールドが表示される。出力フィールド２の期間中で、トランスデューサはピクチャＩ（２５）を含むトラックから変換されて例示的なトラックバッファ６０Ａ内に格納されている先行するＧＯＰ（Ｂ）のピクチャＩ（１３）を含むトラックに位置変更される。トラックバッファを使用することにより、再生信号の変換と復号のためのピクチャデータの読出しの間での一時的な不連続が許容される。したがってピクチャの取得はトラックまたはバッファ読出しのいずれかを表すことがある。ピクチャＩ（１３）は復号されてフィールドメモリ３および４内に格納される。しかし、出力フィールド３は、最終使用のピクチャＩ（２５）を表しており、フィールドメモリ１から読み取られる。出力フィールド３の表示と同時に、ピクチャＰ（１６）が取得されかつピクチャＩ（１３）の両方のフィールドをプレディクタ（predictor）として使用して復号される。復号されたピクチャＰ（１６）からのフィールドのただ１つのフィールドをフィールドメモリ２内に格納し、これ以外は廃棄する。出力フィールド４において、ピクチャＰ（１９）を取得し格納されているピクチャＰ（１６）の単一のフィールドからの予測により復号すると同時に、ピクチャＰ（１９）の単一のフィールドをフィールド４として出力するという有利な復号特性を利用している。出力フィールド５は、ピクチャＰ（１６）の単一のフィールドを含むメモリ２を読み取ることにより取得される。出力フィールド５の間に、ＧＯＰ  ＡのピクチャＰ（１）が取得され、復号され、かつフィールドメモリ１および２内に格納される。
【００５２】
出力フィールド６において、ピクチャＩ（１３）の１つのフィールドがメモリ３から読み取られ、フィールド６として出力される。出力フィールド６の間に、ピクチャＰ（４）が取得され、ピクチャＩ（１）の両フィールドからの予測を用いて復号され、かつメモリ４内に格納される。出力フィールド７は、メモリ４からピクチャＰ（１３）のその他のフィールドを読み取ることにより導出される。出力フィールド７の間に、ピクチャＰ（７）が取得され、格納されているピクチャＰ（４）のフィールドからの予測を用いて復号され、かつメモリ２内に格納される。出力フィールド８において、同時にピクチャＰ（１０）が取得され、ピクチャＰ（７）からの予測により復号され、かつ出力フィールド８を形成するように出力されるようにして、有利な復号特性が繰り返される。出力フィールド９は、ピクチャＰ（７）の単一のフィールドを含むフィールドメモリ２から読み取られる、また出力フィールド１０はピクチャＰ（４）を含むメモリ４から取得される。出力フィールド１１および１２は、復号されたピクチャＰ（１）を含むそれぞれフィールドメモリ１および２から読み取られる。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】  ＭＰＥＧ２のグループ・オブ・ピクチャを示す図である。
【図１Ｂ】  再生および３倍速度での逆方向トリックプレイの間の記録されているグループ・オブ・ピクチャを示す図である。
【図２】  機能の区画分けを示したデジタルビデオディスクプレーヤの簡略ブロック図である。
【図３】  ３倍の再生速度で、逆方向に、ピクチャを復号し、格納し、かつ出力するのためのシーケンスを示す図である。
【図４】  本発明による構成を含む、例示的なデジタルビデオディスクプレーヤのブロック図である。
【図５Ａ】  再生および逆方向トリックプレイ動作モードを容易にするための２つのフレームバッファメモリに対する本発明による割り当てを表した図である。
【図５Ｂ】  再生および逆方向トリックプレイ動作モードを容易にするための２つのフレームバッファメモリに対する本発明による割り当てを表した図である。
【図５Ｃ】  再生および逆方向トリックプレイ動作モードを容易にするための２つのフレームバッファメモリに関し、ｍａｃｒｏ＿ｂｌｏｃｋの予測を説明する図である。
【図５Ｄ】  再生および逆方向トリックプレイ動作モードを容易にするための２つのフレームバッファメモリに関し、ｍａｃｒｏ＿ｂｌｏｃｋの予測を説明する図である。
【図６】  ブロック・タイプを決定するための機能ステップの図である。
【図７】  ４つのフィールド・バッファメモリを利用して通常の３倍の速度での逆方向トリックプレイ再生を容易にするようにした本発明による構成を表したチャートである。
【図８Ａ】  通常の再生および６倍速度での逆方向トリックプレイの間の記録されているグループ・オブ・ピクチャを表した図である。
【図８Ｂ】  ４つのフィールド・バッファメモリの配置を用いて通常の６倍の速度での逆方向トリックプレイ再生を容易にする本発明の方法を表したチャートである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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