JP3177366B2 - High-speed image playback system - Google Patents
High-speed image playback systemInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、MPEG(Moti
on Picture Experts Group)
と呼ばれるISOで規格化された動画像圧縮技術(IS
O 11172)によって圧縮された画像データを記録
した媒体を、高速で再生する高速画像再生システムに関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an MPEG (Moti)
on Picture Experts Group)
Moving image compression technology (IS) standardized by ISO
The present invention relates to a high-speed image reproduction system for reproducing a medium on which image data compressed by O. 11172) is recorded at a high speed.
【0002】[0002]
【従来の技術】MPEG(Motion Pictur
e Experts Group)と呼ばれるISOで
規格化された動画像圧縮技術(ISO 11172)に
よって圧縮された画像データは、画像単位内で圧縮符号
化されたI Pictureと、時間的に過去に位置す
る画像との相関及びその差分を用いて圧縮されたP P
ictureと、時間的に過去及び未来に位置するI
PictureもしくはP Pictureから相関及
び差分を取ることにより圧縮された画像であるBPic
tureとによって構成される。(これらの動画像圧縮
技術は、現在ISOによって規格化が進められている。
このうち、1.5MBPSの伝送速度で音声と画像の圧
縮を行うアルゴリズムはMPEG1と呼ばれ、ISO
11172として規格化されている。)MPEG方式に
よる動画像圧縮では、以下の様な手順が用いられる。こ
の様子を図2に示す。2. Description of the Related Art MPEG (Motion Picture)
The image data compressed by the moving image compression technology (ISO 11172) standardized by ISO called e Experts Group) includes an I Picture compressed and encoded in an image unit and an image located in the past in time. P P compressed using the correlation of
Icture and I located in the past and future in time
Picture or BPic, which is an image compressed by taking correlation and difference from P Picture
cure. (These video compression techniques are currently being standardized by ISO.
Among them, an algorithm for compressing audio and video at a transmission rate of 1.5 MBPS is called MPEG1, and is an ISO.
It is standardized as 11172. The following procedure is used in the moving image compression by the MPEG system. This is shown in FIG.
【0003】MPEG方式による動画像圧縮では、ま
ず、複数の画像の中から、画像単位内で圧縮を行う画像
であるI Picture(21)が圧縮される。これ
は、その圧縮データのみを用いて画像の復元が可能な圧
縮方法である。この圧縮方法としては、MPEGの場合
には、この画像データを一定の領域(8×8画素)に分
割し、その領域に対し二次元離散余弦変換等の直交変換
を行ない、周波数領域を求める。そして、人間の視覚特
性が高周波に対して鈍感なことを利用して、その重み付
けを行ない、低周波領域に多くの符号を割り当て、高周
波領域の符号割り当てを少なくすることにより、その圧
縮が行われる。これは、量子化と呼ばれる符号化の精度
を与える手段により行われる。これにより、数分の1程
度のデータ量であれば、I Pictureとしては実
用上問題無い画像が得られると言われている。そして、
このように圧縮されたI Pictureの画像データ
を参照することにより、その他の時間的に後続する画像
22,23の圧縮が行われる。In the moving image compression by the MPEG system, first, an I Picture (21) which is an image to be compressed in an image unit is compressed from a plurality of images. This is a compression method capable of restoring an image using only the compressed data. As a compression method, in the case of MPEG, this image data is divided into a certain area (8 × 8 pixels), and an orthogonal transformation such as a two-dimensional discrete cosine transformation is performed on the area to obtain a frequency domain. The compression is performed by making use of the fact that the human visual characteristics are insensitive to high frequencies, performing weighting, assigning many codes to low frequency regions, and reducing code allocation in high frequency regions. . This is performed by means for providing encoding accuracy called quantization. As a result, it is said that an image having no practical problem can be obtained as an I Picture if the data amount is about a fraction. And
The other temporally succeeding images 22 and 23 are compressed by referring to the I Picture image data thus compressed.
【0004】次に、参照による圧縮手法について説明す
る。通常、この方式で圧縮される画像には、過去の画像
から参照するだけの画像と、過去および未来の画像から
参照される画像とに分けられる。これらの符号化の手順
としては、まず、I Pictureが符号化され、次
に、過去の画像から参照されて圧縮・復号される画像で
ある、P Pictureが符号化される。そして、過
去及び未来の画像から参照することにより圧縮・復号さ
れる画像である、B Pictureが符号化されるこ
とになる。この画像は通常、時間的にこれら二つの画像
の間に存在し、I Picture及びP Pictu
reよりも少ない符号量しか与えない。このような画像
シーケンス例を図3に示す。ここで画像IはI Pic
ture、画像PはP Picture、画像BはB
Pictureである。この様に、この方式で圧縮され
た画像には、三つの形式の画像が存在し、まずI Pi
ctureが数枚から数十枚の画像中に一枚、そして過
去の画像データからのみ参照するP Pictureが
2〜3枚中に一枚、そしてそれ以外は過去及び未来から
参照される画像であるB Pictureということに
なる。ただし、これらの画像数は決定されたものではな
く、符号化器の状態や、符号化によってそれまでに発生
した情報量等によって決定される。Next, a compression method by reference will be described. Normally, images compressed by this method are classified into images that are referred to only from past images and images that are referred to from past and future images. As an encoding procedure, first, an I Picture is encoded, and then a P Picture, which is an image to be compressed and decoded with reference to a past image, is encoded. Then, B Picture, which is an image to be compressed and decoded by referring to past and future images, is encoded. This image is usually between the two images in time, and the I Picture and P Picture
It gives less code than re. FIG. 3 shows an example of such an image sequence. Here, image I is I Pic
cure, image P is P Picture, image B is B
Picture. As described above, there are three types of images in the image compressed by this method.
The image is one out of several to several tens of images, the P Picture which is referenced only from the past image data is one out of two or three, and the others are images which are referenced from the past and the future. It will be B Picture. However, the number of these images is not determined, but is determined by the state of the encoder, the amount of information generated so far by encoding, and the like.
【0005】P Picture、B Picture
の圧縮符号化については、他の画像との相関を取ること
により行われる。ここでは、各画像を所定の領域に分割
し、その分割された領域データに最も近い画素値を持つ
領域を相関を取る画像から検索し、その位置の差を符号
化する。これを動きベクトルと呼ぶ。ただし、このよう
に選択された領域も、圧縮される領域と同じ値を持つ場
合は少ない。このため、この参照する領域と参照される
領域との画素値の差異データを符号化する必要がある。
このデータの符号化の際には、I Pictureで用
いられたのと同様の直交変換手段と量子化手段により圧
縮が行われる。[0005] P Picture, B Picture
Is performed by taking a correlation with another image. Here, each image is divided into predetermined regions, a region having a pixel value closest to the divided region data is searched for from an image having a correlation, and a difference between the positions is encoded. This is called a motion vector. However, the region selected in this way is less likely to have the same value as the region to be compressed. Therefore, it is necessary to encode the difference data of the pixel value between the reference area and the reference area.
At the time of encoding this data, compression is performed by the same orthogonal transformation means and quantization means as used in I Picture.
【0006】この圧縮手法により圧縮された動画像デー
タの、復号再生について説明する。図7は従来のMPE
G再生システムの例を示したものである。再生時には、
まず、I Pictureが復号化され、画像が形成さ
れる。記録媒体701に記録されたMPEGデータは、
記録媒体読出手段702により読み出される。この記録
媒体としては、光、磁気ディスク、光、磁気テープ、I
Cカード等の種々の記録媒体を用いることが可能であ
る。この記録媒体701から記録媒体読出手段702に
よってから読み出されたMPEGデータは、可変長復号
化手段713によって復号される。これらのデータは、
データ切換手段703によって動きベクトルデータと、
直交変換情報に分けられることになるが、I Pict
ureのデータは全て直交変換情報であるため、この場
合のデータは全ては逆量子化手段704に送られ、量子
化と逆の手順である、逆量子化が為される。そして、直
交変換情報復号手段705送られ、画像の各画素データ
が得られる。そしてI Pictureの場合には、前
述のように動きベクトルから発生するデータは存在しな
いため、加算器をそのまま通り、画像の復号が完了す
る。この復号されたIPictureは画像メモリ70
7に記憶される。The decoding and reproduction of moving image data compressed by this compression method will be described. FIG. 7 shows a conventional MPE.
1 shows an example of a G reproduction system. During playback,
First, the I Picture is decoded to form an image. The MPEG data recorded on the recording medium 701 is
It is read by the recording medium reading means 702. As this recording medium, optical, magnetic disk, optical, magnetic tape, I
Various recording media such as a C card can be used. The MPEG data read from the recording medium 701 by the recording medium reading means 702 is decoded by the variable length decoding means 713. These data are
The motion vector data by the data switching means 703;
It will be divided into orthogonal transform information.
Since all the ure data are orthogonal transform information, all of the data in this case is sent to the inverse quantization means 704, and inverse quantization, which is the reverse procedure of quantization, is performed. Then, it is sent to the orthogonal transformation information decoding means 705, and each pixel data of the image is obtained. In the case of I Picture, since there is no data generated from the motion vector as described above, decoding of the image is completed by passing through the adder as it is. This decrypted IP picture is stored in the image memory 70.
7 is stored.
【0007】そして、この画像を基に、他の圧縮画像
(P Picture、B Picture)を復元す
る。この復号では、まず復元される画像を、符号化の時
と同様の複数の領域として扱い、それぞれに復号を行
う。各領域毎のデータは、データ切換手段703に入力
され、動きベクトルのデータと、差異データとに分離さ
れる。[0007] Based on this image, another compressed image (P Picture, B Picture) is restored. In this decoding, first, an image to be restored is treated as a plurality of regions similar to those at the time of encoding, and decoding is performed on each of them. The data for each area is input to the data switching means 703 and separated into motion vector data and difference data.
【0008】そして、動きベクトルのデータは図内70
8もしくは図内710の動き補償手段に入力され、動き
補償が行われる。差異データは、量子化と逆の変換を行
う逆量子化手段704に入力され、その結果が直交情報
復号化手段705に入力され、差異データが復号される
ことになる。この二つの出力データを加算手段706で
加算することにより領域の復号が行われる。そして画像
内各領域の復号を行うことにより、一枚の画像の復号が
完了する。そして復号された画像の中で、他の画像によ
って参照される画像であるP Pictureは、順次
画像メモリ709に記憶され、他の画像の復元に用いら
れる。[0008] The data of the motion vector is 70
8 or 710 in the figure to perform motion compensation. The difference data is input to an inverse quantization unit 704 that performs inverse transform of quantization, and the result is input to an orthogonal information decoding unit 705, and the difference data is decoded. The area is decoded by adding these two output data by the adding means 706. Then, by decoding each area in the image, decoding of one image is completed. Among the decoded images, P Pictures, which are images referred to by other images, are sequentially stored in the image memory 709 and used for restoring other images.
【0009】そして、このMPEG方式ではI Pic
ture、P Picture、BPictureの順
で復号を行うため、復号の順序が必ずしも再生の順序で
はない。このため、復号された画像データを一端、70
7、709等の画像メモリに記憶し、他の画像の復号に
参照した後に画像として出力するという場合もありう
る。このため、これらの画像データを、切換える手段が
必要となる。この切換えを画像切換手段712で行なっ
ている。In the MPEG system, I Pic
Since decoding is performed in the order of “ture”, “P Picture”, and “B Picture”, the order of decoding is not necessarily the order of reproduction. For this reason, the decoded image data is stored
7, 709, etc., and may be output as an image after referring to decoding of other images. Therefore, means for switching these image data is required. This switching is performed by the image switching means 712.
【0010】このように、画像単位内で圧縮された画像
と、その画像データとの相関をとり、その差異データを
符号化することにより圧縮したデジタル動画像データの
再生装置においては、まず数枚〜十数枚の画像中に一枚
現われる画像単位内圧縮画像データ(I Pictur
e)がまず復号される。この画像データを基に、符号化
の際に得られた相関データを用い、再生画像のある領域
データに対し、最もこの画像から再生画像の領域に近い
画像が抽出される。そして、この画像領域データと実際
の画像データとの差分が符号化時に計算され、このデー
タを復元し、加算することにより再生画像(P Pic
tuer, B Picture)が得られる。[0010] As described above, in a reproduction apparatus of digital moving image data compressed by correlating an image compressed in an image unit with the image data and encoding the difference data, first, several images are reproduced. Compressed image data (I Pictur) within an image unit
e) is first decoded. Based on this image data, using the correlation data obtained at the time of encoding, an image closest to the area of the reproduced image is extracted from this image with respect to a certain area data of the reproduced image. Then, a difference between the image area data and the actual image data is calculated at the time of encoding, and the data is restored and added to obtain a reproduced image (P Pic).
tuer, B Picture) is obtained.
【0011】このように、このデータの再生装置におい
ては、そのほとんどの画像が、数枚〜十数枚の画像間に
一度出現するI Pictureを必須とし、I Pi
cture以外の画像の再生を行なう場合、このI P
ictureをまず形成し、それを参照して画像を形成
する必要がある。これらの相関の計算には動き補償と、
差分情報の直交変換という手段を用いている。この直交
変換手段としては、MPEG方式では二次元離散余弦変
換を行なっており、これを求めるためには膨大な計算量
を必要とする。このため、早送の高速再生を行う場合に
は、全ての画像データを得るための計算量が膨大なもの
になり、この結果通常の復号器の速度では計算できな
い。このため、その圧縮データだけで復元が可能な、I
Pictureだけを再生する事により早送り再生を
実現していた。この手法は、代表的なものとしては、特
開昭63−310293号公報において、画像単位内圧
縮された圧縮画像データ、つまり本発明におけるI P
ictureのみを復号、再生させる技術が発明されて
いる。しかしこの再生方法では、1秒間に多くても3枚
程度の画像しか得られず、動画としては非常に不自然か
つ不連続なぎこちない早送動画像しか得ることが出来な
いという欠点を持っていた。As described above, in the data reproducing apparatus, most of the images require the I Picture that appears once between several to several tens of images,
When reproducing an image other than the image, the IP
It is necessary to first form an image and to form an image with reference to it. Calculation of these correlations includes motion compensation,
A means called orthogonal transformation of difference information is used. As the orthogonal transform means, a two-dimensional discrete cosine transform is performed in the MPEG system, and a huge amount of calculation is required to obtain the orthogonal cosine transform. For this reason, when performing fast-forward high-speed playback, the amount of calculation for obtaining all image data becomes enormous, and as a result, calculation cannot be performed at a normal decoder speed. For this reason, I
Fast forward playback has been realized by playing back only the Picture. This method is typically described in JP-A-63-310293, in which compressed image data compressed within an image unit, that is, IP in the present invention.
A technique for decoding and reproducing only the title is devised. However, this reproduction method has a drawback that only about three images can be obtained at most per second, and only a very unnatural and discontinuous fast-moving moving image can be obtained as a moving image. .
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】前述で説明した従来の
高速再生方法では、I Pictureのみを再生する
ため、その画像中の動きは不自然もしくは不連続なもの
になり、特に単位時間辺りのI Pictureの数が
少ないデータではさらにその画像は不自然もしくは不連
続なぎこちないものしか得られないという問題がある。In the conventional high-speed reproduction method described above, since only the I Picture is reproduced, the motion in the image becomes unnatural or discontinuous. In the case of data having a small number of pictures, there is a further problem that the image can be obtained only in an unnatural or discontinuous and awkward state.
【0013】本発明はこのような問題に関して為された
ものであって、自己圧縮画像のみでなく、その他の画像
の復号化も同時に行うことにより、より滑らかな動きの
画像が得られる高速再生システムを提供するものであ
る。The present invention has been made in view of such a problem, and a high-speed reproduction system capable of obtaining a smoother moving image by simultaneously decoding not only a self-compressed image but also other images. Is provided.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】このような問題を解決す
るため本発明は、IピクチャーデータとPピクチャーデ
ータとBピクチャーデータで構成されるMPEGデータ
を所定の順序で記録して成る記録媒体を通常再生速度ま
たはN(N>=2)倍の速度で再生する再生手段と、前
記各ピクチャーの符号化データの差分成分を復号化し、
Iピクチャーの独立画像データ、Pピクチャー、Bピク
チャーの差分画像データとを出力する直交変換情報復号
手段と、前記Iピクチャーと前記Pピクチャーに対応し
て形成される画像データを順次更新記憶する画像メモリ
と、前記Pピクチャーデータと前記Bピクチャーデータ
中の動きベクトルデータを検出し、形成する画像データ
に対応する動きベクトルデータに合わせて前記画像メモ
リより画像データを読み出すデータ読出手段と、読み出
された画像データと前記差分画像データと加算して画像
データを出力する加算手段と、前記直交変換情報復号手
段より得られるIピクチャーの画像データと、前記画像
メモリより得られるPピクチャーの画像データと、前記
加算手段より得られるBピクチャーの画像データとを、
画像データの出力順序に合わせて選択する選択手段と
を、それぞれ設けて成る画像再生システムに於て、前記
再生手段のN倍速再生操作に連動して、Pピクチャーデ
ータとBピクチャーデータの再生期間中に前記直交情報
復号手段に対し、低次の領域の復号のみを選択的に行わ
せる制御手段を設けることを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve such a problem, the present invention provides a recording medium which records MPEG data composed of I picture data, P picture data and B picture data in a predetermined order. A reproducing means for reproducing at a normal reproducing speed or a speed of N times (N> = 2); and decoding a difference component of the encoded data of each picture,
Orthogonal transformation information decoding means for outputting independent image data of an I picture and differential image data of a P picture and a B picture, and an image memory for sequentially updating and storing image data formed corresponding to the I picture and the P picture If the detected P-picture data and moving-out vector data of the B in picture data, and a data reading means for reading the image data from the image memory in accordance with the motion vector data corresponding to the image data to be formed, is read Adding means for adding the obtained image data and the difference image data to output image data; I picture image data obtained from the orthogonal transformation information decoding means; and P picture image data obtained from the image memory. The image data of the B picture obtained by the adding means is
In an image reproducing system provided with a selecting means for selecting the image data in accordance with the output order of the image data, during the reproduction period of the P picture data and the B picture data in conjunction with the N-times speed reproduction operation of the reproducing means. A control means for selectively performing only decoding of a low-order area with respect to the orthogonal information decoding means.
【0015】[0015]
【作用】本発明では、MPEG方式により圧縮されたデ
ータを再生する再生システムにおいて、高速再生を行う
場合に、I Picture間に直交情報の低域成分の
みを復号し、動き補償されたデータで構成される画像が
間挿される。According to the present invention, in a reproduction system for reproducing data compressed by the MPEG method, when performing high-speed reproduction, only low-frequency components of orthogonal information are decoded between I-pictures and composed of motion-compensated data. The interpolated image is interpolated.
【0016】[0016]
【実施例】以下、本発明の詳細を図を用いて説明する。
本発明の構成図を図1に示す。MPEGデータが記録さ
れた記録媒体101から、早送再生が可能なディスクプ
レーヤー又はテーププレーヤを可とする、読出手段10
2によって圧縮符号化された画像データが読み出され
る。このMPEGデータが記録された記録媒体として
は、高速読出が可能なものであればよく、光、磁気ディ
スク、光、磁気テープ等、種々の高速読出が可能な記録
媒体を用いることが可能である。そして、これらの記録
媒体から読み出されたデータは可変長復号手段113に
よって可変長復号が為され、その復号結果によってデー
タが動きベクトルとしてか、直交変換情報としてかの復
号を切換える判断を行う必要がある。この出力データが
データ切換手段103に送られる。そして、同時に、こ
のデータ中の画像の種類を決めるヘッダの検出が108
のヘッダ検出手段で行われる。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
FIG. 1 shows a configuration diagram of the present invention. A reading means 10 for enabling a disc player or a tape player capable of fast-forward reproduction from a recording medium 101 on which MPEG data is recorded.
2, the image data compressed and encoded is read. As the recording medium on which the MPEG data is recorded, any medium capable of high-speed reading may be used, and various recording media capable of high-speed reading, such as an optical disk, a magnetic disk, an optical disk, and a magnetic tape, may be used. . The data read from these recording media is subjected to variable-length decoding by the variable-length decoding means 113, and it is necessary to determine whether to switch the decoding of the data as a motion vector or as orthogonal transformation information based on the decoding result. There is. This output data is sent to the data switching means 103. At the same time, detection of a header that determines the type of image in the data is performed at 108
Is performed by the header detecting means.
【0017】通常再生の場合、まず、この装置では、I
Pictureが復元される。この画像の圧縮データ
は全て量子化の逆の変換を行う逆量子化器104を経
て、逆量子化が為され、直交変換情報復号器105に入
力され、復号される。この様にして復元されたI Pi
ctureデータは、画像として出力され、また、次の
画像を復元するためのデータとして、画像メモリ106
に入力される。In the case of normal reproduction, first, in this apparatus, I
Picture is restored. All the compressed data of this image undergoes inverse quantization via an inverse quantizer 104 which performs inverse transform of quantization, and is input to an orthogonal transform information decoder 105 to be decoded. The IPi restored in this way
The result data is output as an image, and is stored in the image memory 106 as data for restoring the next image.
Is input to
【0018】次にこのI Pictureのデータを用
い、P Pictureの復元が行われる。入力された
データはデータ切換手段103により振り分けが行われ
る。入力されたデータには、前記領域間の動き情報に関
するデータと、その場合の差異に関するデータとが含ま
れている。この動き情報に関するデータは動き補償手段
107に送られる。ここで、前記動き情報を用いて前画
像データから最適な領域の取り出しが行われる。差異に
関するデータは逆量子化器104に入力され、その出力
が直交変換情報復号器105に送られる。ここでは、M
PEG1の場合には、逆DCT演算が行われる。また、
ここでは、その他の変換、例えばHaar変換、アダマ
ール変換、フーリエ変換、WAVELET変換等の空間
からの周波数変換が用いられる場合もある。これにより
領域間の差分の値が復元され、この二つのデータを加算
手段108で加算する事により画像領域データが復元さ
れる。この作業を対象画像の全領域に対して行い、全画
像が復元される。I Pictureを参照することに
よって復元される画像は画像メモリ110に記憶され
る。Next, the P Picture is restored using the I Picture data. The input data is sorted by the data switching unit 103. The input data includes data relating to motion information between the regions and data relating to differences in that case. Data relating to the motion information is sent to the motion compensating means 107. Here, an optimal area is extracted from the previous image data using the motion information. Data regarding the difference is input to the inverse quantizer 104, and the output is sent to the orthogonal transform information decoder 105. Here, M
In the case of PEG1, an inverse DCT operation is performed. Also,
Here, other transforms, for example, a Haar transform, a Hadamard transform, a Fourier transform, a WAVELET transform or the like frequency transform from space may be used. As a result, the value of the difference between the regions is restored, and the image data is restored by adding these two data by the adding means 108. This operation is performed for the entire area of the target image, and the entire image is restored. The image restored by referring to the I Picture is stored in the image memory 110.
【0019】そして、時間的に後続するP Pictu
reは、この記憶されたP Pictureを用いて順
次復号されることになる。次にB Pictureの復
号の際には、この画像メモリ106、110に記憶され
た二つの画像データを用いてP Pictureの場合
と同様に画像の復号が行われる。但し、この場合には二
つの画像のデータが取出されることになるため、その画
素値の配分比が、動き補償107、111もしくは加算
器108によって決定される。Then, the P Pictu that follows in time is
re will be sequentially decoded using this stored P Picture. Next, at the time of decoding the B Picture, the image is decoded using the two image data stored in the image memories 106 and 110 in the same manner as in the case of the P Picture. However, in this case, since data of two images is extracted, the distribution ratio of the pixel values is determined by the motion compensation 107, 111 or the adder 108.
【0020】そして、このMPEG方式ではI Pic
ture、P Picture、BPictureの順
で復号を行うため、復号の順序が必ずしも再生の順序で
はない。このため、復号された画像データを一端10
6、110等の画像メモリに記憶し、他の画像の復号に
参照した後に画像として出力するという場合もありう
る。このため、これらの画像データを、切換える手段が
必要となる。この切換えを画像切換手段104で行なっ
ている。In this MPEG system, I Pic
Since decoding is performed in the order of “ture”, “P Picture”, and “B Picture”, the order of decoding is not necessarily the order of reproduction. For this reason, the decoded image data is
6, 110, etc., and may be output as an image after referring to decoding of other images. Therefore, means for switching these image data is required. This switching is performed by the image switching unit 104.
【0021】次に早送再生時の動作について説明する。
まず、記録媒体から高速の読み出しが行なわれる。再生
速度が速ければ速い程、そのデータの読み出しを速くす
る必要がある。早送の速度に応じて、制御手段109が
直交変換情報復号手段105に指示を出す事により、そ
の早送再生が行われる。この指示の内容を以下に説明す
る。Next, the operation at the time of fast forward reproduction will be described.
First, high-speed reading from a recording medium is performed. The faster the reproduction speed, the faster the data must be read. The control means 109 issues an instruction to the orthogonal transformation information decoding means 105 in accordance with the fast-forward speed, whereby the fast-forward reproduction is performed. The contents of this instruction will be described below.
【0022】まず、I Pictureに関しては、全
ての画像の基準となるものであるため、これは全ての情
報を復号することになる。そして、P Pictur
e、BPictureに関しては、再生速度に応じ、制
御手段109は直交変換情報復号手段105に対し、そ
の復号する直交変換情報の割合を指定する。比較的再生
速度が遅い場合、直交変換情報のうち、一部の復元しや
すいデータである低次のデータのみを復元させる。この
低次のデータの割合としては、高速再生の速度と、その
復号に必要な計算時間によって決まることになる。差異
データの符号化には、二次元余弦変換(DCT変換) や
周波数変換などの複雑な計算を用いる場合が多く、これ
は多くの計算量及び計算時間を必要とする。そして、高
速再生の場合、例えば三倍速の高速再生が必要な場合に
は、直交情報の変換を通常再生の三分の一の時間で行わ
なければならない。この三分の一で復号が可能な成分を
判断し復号が行われる。その段階としては、例えば、通
常再生の場合の半分の情報、もしくは四分の一の情報、
もしくは直流成分のみの情報という形で速度に応じ、ま
た復号器の性能に応じて変化させることになる。これら
の復号に必要な時間が、倍速度分の一よりも小さい範囲
で、最も多くの直交変換情報が復号できるような動作を
選び、制御手段109が直交変換情報復号手段105に
指定することになる。これに対し、動き補償手段により
画像領域のデータを取り出す処理については、メモリー
の読み出しのアドレスを変更すればよいことになり、処
理は直交変換情報の復号に比較して非常に高速で済む。
この結果、これらの画像形成は非常に短い時間で行うこ
とが可能になる。これにより、若干正式な再生画像より
も画質は落ちるものの、高速再生には十分な画像を、I
Picture以外の画像として提供することができ
る。First, since I Picture is a reference for all images, it decodes all information. And P Pictur
For e and BPicture, the control unit 109 specifies the ratio of the orthogonal transform information to be decoded to the orthogonal transform information decoding unit 105 according to the reproduction speed. When the reproduction speed is relatively slow, only the low-order data, which is part of the orthogonal transform information, which is easily restored, is restored. The ratio of the lower-order data is determined by the speed of high-speed reproduction and the calculation time required for decoding the data. In many cases, complicated calculations such as two-dimensional cosine transform (DCT transform) and frequency transform are used to encode the difference data, and this requires a large amount of calculation and a long calculation time. In the case of high-speed reproduction, for example, when triple-speed high-speed reproduction is required, the orthogonal information must be converted in one-third the time of normal reproduction. A component that can be decoded by one third is determined, and decoding is performed. At that stage, for example, half the information in the case of normal playback, or quarter information,
Alternatively, it is changed according to the speed in the form of information of only the DC component and according to the performance of the decoder. The operation required to decode the most orthogonal transform information in a range where the time required for decoding is smaller than one times the double speed is selected, and the control means 109 designates the orthogonal transform information decoding means 105. Become. On the other hand, in the process of retrieving the data of the image area by the motion compensating means, it is sufficient to change the read address of the memory, and the process can be performed at a much higher speed than the decoding of the orthogonal transform information.
As a result, these images can be formed in a very short time. As a result, although the image quality is slightly lower than the officially reproduced image, a sufficient image for high-speed reproduction is obtained.
It can be provided as an image other than the Picture.
【0023】[0023]
【0024】[0024]
【0025】続いて、早送再生を行う場合について説明
する。例えば二倍速再生の場合、復号器全体の動きとし
ては、記録媒体からの読み出しが通常再生の二倍で行わ
れる。そして、二倍速再生の場合には画像シーケンスの
中で、二分の一の数の画像を再生することが望ましい。
この場合、まずI Pictureが復号される。そし
て、このI Pictureを参照するP Pictu
reが復元される。しかし、その画像の情報全体を用い
て画像を復元することは復号器の速度として不可能な場
合が存在するため、参照のみを用いて、もしくは直交変
換情報の低次の情報を高速再生に間に合う成分のみを用
いて差異データを復号し、画像の復元が行われる。この
ため、この画像は実際に最終的に復元される画像より
も、画質は低く、I Pictureの該当部分を貼り
合わせたモザイク的な画像となる。しかし、早送再生の
場合には画像の雰囲気が使用者に伝わればよいため、こ
の画像で十分なものと考えられる。次にこの画像のみを
参照して、もしくは直交変換情報の低次の情報を高速再
生に間に合う成分のみを用いて差異データを復号し、P
Pictureが復元され、順次画像が復元される。Next, a description will be given of a case where fast-forward playback is performed. For example, in the case of double-speed reproduction, as a motion of the entire decoder, reading from a recording medium is performed at twice the normal reproduction. Then, in the case of double speed reproduction, it is desirable to reproduce half of the images in the image sequence.
In this case, first, the I Picture is decoded. Then, the P Picture which refers to this I Picture
re is restored. However, there is a case where it is impossible to restore the image using the entire information of the image as the speed of the decoder, so that only the reference or the low-order information of the orthogonal transform information can be reproduced at high speed. The difference data is decoded using only the components, and the image is restored. Therefore, this image has a lower image quality than the image that is actually finally restored, and is a mosaic image in which the corresponding portions of the I Picture are pasted together. However, in the case of fast-forward playback, it is sufficient that the atmosphere of the image is transmitted to the user, and thus this image is considered to be sufficient. Next, the difference data is decoded by referring to only this image or by using only components that are in time for high-speed reproduction of lower-order information of the orthogonal transformation information.
Pictures are restored, and images are restored sequentially.
【0026】これらを用いた実際の再生速度の可変状況
について説明する。まず再生速度が1倍に近い領域で
は、復号器の能力の及ぶ範囲内で差分データの一部を復
号しつつ、画像を再現する。しかし、全ての画像を再現
しても、例えば1.2倍の再生速度であった場合には、
NTSC方式であれば、30枚中の1.2分の1、つま
り25枚の画像しかハード的に出力することができな
い。このため、5枚の画像はまびいて出力することとな
る。これにはまず、B Pictureをまびいて計算
する、すなわち、一部のB Pictureに対しては
復号を行わないことになる。そして、復号器が差分を計
算出来ない領域まで再生速度が及んだ場合、差分データ
を復号しない、もしくは復号が可能な低次の直交変換情
報のみを復号することになる。そして、画像の間引は、
例えば2倍速で行なわれる場合には、NTSC方式であ
れば15枚分の画像の間引が行われる。これは、ほとん
どのBPictureを間引くことになる。B Pic
tureの存在自体は他の画像によって復号用の参照画
像として参照されることが無く、他の画像の再生に影響
を及ぼすことが無い。また、B Pictureは前述
した通り、その復元に二枚分の画像メモリを必要とす
る。これらの理由から、まず、B Pictureの再
生出力をを最初に制限することになる。このように、そ
の処理の簡略化のためには、P Pictureのみを
再生するというシステム構成が簡単である。ただし、P
Pictureのみを再生するといった場合にも、全
てのP Pictureは動き予測のみの再生を行う必
要がある。これはP Pictureは全て過去に存在
する最も近い位置の存在するP Pictureを参照
することによって再生が行われているためであり、一枚
でも途中が抜けると、以降のP Pictureが再生
できなくなるためである。A description will be given of the actual situation in which the reproduction speed is varied using the above. First, in an area where the reproduction speed is close to one time, an image is reproduced while decoding a part of the difference data within the range of the capability of the decoder. However, even if all the images are reproduced, for example, if the reproduction speed is 1.2 times,
In the case of the NTSC system, only one out of thirty images out of thirty, that is, twenty-five images can be output as hardware. For this reason, the five images are output in a blurred manner. For this purpose, first, the calculation is performed by rounding the B Picture, that is, decoding is not performed on some B Pictures. When the reproduction speed reaches a region where the difference cannot be calculated by the decoder, the difference data is not decoded or only the low-order orthogonal transform information that can be decoded is decoded. And the thinning of the image is
For example, in the case of double speed, in the case of the NTSC system, thinning of 15 images is performed. This will thin out most BPictures. B Pic
The existence of “ture” itself is not referred to by other images as a reference image for decoding, and does not affect reproduction of other images. As described above, B Picture requires two image memories for restoration. For these reasons, the reproduction output of B Picture is first limited. As described above, in order to simplify the processing, a system configuration in which only the P Picture is reproduced is simple. Where P
Even when only pictures are reproduced, all P pictures need to reproduce only motion prediction. This is because all the P Pictures are reproduced by referring to the P Picture at the closest position existing in the past, and if one of the pictures is interrupted, the subsequent P Pictures cannot be reproduced. It is.
【0027】ただ、以降のP Pictureを再生し
なくても良い場合、例えば、8倍速で再生を行うといっ
た場合には、これらのI Pictureから次のI
Pictureまでの間には一枚しか画像を再生しなく
てもよいことになるため、一枚のみ出力されたP Pi
cture以外は再生を行う必要がなくなることにな
り、この限りではない。However, if it is not necessary to reproduce the subsequent P Picture, for example, if the reproduction is performed at 8 × speed, the next I Picture is reproduced from these I Pictures.
Since only one image needs to be reproduced before the Picture, the P Pi output only once is output.
There is no need to perform reproduction except for the "cure."
【0028】これらのP Pictureを再生、出力
するパターンについて以下に説明する。例えば、図4の
ような場合を考える。これは、図内41はI Pict
ure、42,43,44,45,46は過去からのみ
参照する画像(P Picture)であり、その他は
過去及び未来から参照される画像(B Pictur
e)である。この場合、41から42までは1画像分し
か時間があいておらず、42から43、43から44ま
では3画像分の時間があいており、44から45、45
から46までは2画像分の時間があいている。このまま
再生すると、画像の再生段階において画像データの再生
自体は、例えばNTSC方式であれば、一秒間に約30
枚の表示速度でしか再生できないため、二倍速再生では
不具合が発生してしまう。このため、これらの画像を時
間的に後にずらして再生する事により再生に適合した速
度で画像データを出力することになる。この様子を図5
に示す。ここで、画像53は2回の再生が行われること
になる。このように若干時間的にズレが生じるが、ほぼ
時間シーケンスを再現し、かつI Picture以外
の画像を再生する事が可能となる。The pattern for reproducing and outputting these P Pictures will be described below. For example, consider the case as shown in FIG. This is because I Pict 41 in the figure
ure, 42, 43, 44, 45, and 46 are images (P Pictures) that are referenced only from the past, and the others are images (B Pictur) that are referenced from the past and the future.
e). In this case, only one image is available from 41 to 42, and three images are available from 42 to 43 and 43 to 44, and 44 to 45 and 45 are available.
To 46 have time for two images. When the image is reproduced as it is, the reproduction of the image data itself in the image reproduction stage is, for example, about 30 per second in the case of the NTSC system.
Since playback can be performed only at the display speed of a single sheet, a problem occurs in double speed playback. For this reason, by reproducing these images at a later time, image data is output at a speed suitable for reproduction. Figure 5 shows this situation.
Shown in Here, the image 53 is reproduced twice. As described above, although the time is slightly shifted, it is possible to reproduce the time sequence almost and reproduce an image other than the I Picture.
【0029】次に三倍速の場合を考える。三倍速の場合
も二倍速の場合と同様に記録媒体からの三倍速での読み
出し、及びI Pictureの復元、及び画像の簡易
的な復元が行われる。これらの簡易的な復元自体はほと
んど時間を必要としないため、数倍程度の再生速度であ
れば、I Pictureが復元できれば、全ての過去
からのみ参照する画像を復元することが可能である場合
がある。しかし、二倍速の場合と同様に、過去からのみ
参照する画像(P Picture)の数は画像シーケ
ンス内で一定ではないため再生の段階において、不具合
が生じることになる。このため、これらの画像を時間的
に後にずらして再生する事により再生に適合した速度で
画像データを出力することになる。この様子を図6に示
す。この場合、画像65は再生されないことになる。Next, consider the case of triple speed. In the case of the triple speed, similarly to the case of the double speed, readout from the recording medium at the triple speed, restoration of the I Picture, and simple restoration of the image are performed. Since these simple restorations require little time, if the I Picture can be restored at a reproduction speed of several times, it is possible to restore the images to be referenced only from all the past. is there. However, as in the case of the double speed, the number of images (P Pictures) referred to only from the past is not constant in the image sequence, so that a problem occurs at the stage of reproduction. For this reason, by reproducing these images at a later time, image data is output at a speed suitable for reproduction. This is shown in FIG. In this case, the image 65 will not be reproduced.
【0030】ある画像を何回再生するかという考慮を行
なう場合には、まず、その画像の再生以前に、何単位
(No)時間的に前に画像が再生されたかを知る必要が
ある。そして、その画像の後何単位(Nd)時間的に後
に復元できるのかを知る必要がある。これは、この間に
早送再生の倍速度(Sn)以下の画像単位しか無い場合
には、前に再生された画像の次に再生される画像は、該
当する画像の次に復元できる画像が再生されてしまうこ
とになる。逆に、この間に早送もしくは巻戻し再生の倍
速度(Sn)数以上の画像単位が存在する場合には、該
当画像を再生しなくてはならない事になる。特にこの倍
速度(Sn)の倍以上数の画像単位が存在する場合に
は、該当画像を二回再生することになる。このため、こ
の場合の再生回数(Dn)は、以下の式で与えられる。When considering how many times an image is to be reproduced, it is necessary first to know how many units (No) of time before the image was reproduced before the image was reproduced. Then, it is necessary to know how many units (Nd) time can be restored after the image. This is because if there is only an image unit that is equal to or less than the double speed (Sn) of the fast-forward reproduction during this time, the image reproduced next to the previously reproduced image is the image that can be restored next to the corresponding image. Will be done. Conversely, if there is an image unit that is at least the double speed (Sn) number of the fast-forward or rewind reproduction during this time, the corresponding image must be reproduced. In particular, when there are image units that are at least twice the double speed (Sn), the corresponding image is reproduced twice. Therefore, the number of times of reproduction (Dn) in this case is given by the following equation.
【0031】[0031]
【数1】 (Equation 1)
【0032】この様に、その画像の再生以前に、いつそ
の画像が再生されたかを記憶しておき、また、次に再生
できる画像がどの位先にあるかを理解することができれ
ば、その再生回数が決定することになる。この様に、記
録媒体からの高速読出が可能で、画像単位内で圧縮され
た画像(I Picture)が復元できる速度領域に
おいては、過去からのみ参照する画像(P Pictu
re)が容易に復元できるため、その時間軸上で再生、
非再生の判断を行うことにより、早送として要請された
任意の速度による画像の出力が可能であり、任意速度か
らの滑らかな再生速度の可変が可能となる。As described above, when the image is reproduced before the reproduction of the image, and when it is possible to understand the position of the next reproducible image, the reproduction is performed. The number of times will be determined. As described above, in a speed region where high-speed reading from a recording medium is possible and a compressed image (I Picture) in an image unit can be restored, an image (P Picture) to be referred only from the past is used.
re) can be easily restored, so playback on that time axis,
By performing the non-reproduction determination, an image can be output at an arbitrary speed requested for fast-forwarding, and the reproduction speed can be smoothly changed from the arbitrary speed.
【0033】この様にして、早送再生時において、画像
単位内で圧縮された画像(I Picture)以外の
画像、例えばP Picture,B Picture
を再生し、比較的滑らかな動きの早送再生画像を提供す
る。As described above, at the time of fast-forward playback, an image other than the image (I Picture) compressed in the image unit, for example, P Picture, B Picture
To provide a fast-forward playback image with a relatively smooth motion.
【0034】[0034]
【0035】本発明に依れば、MPEG方式により圧縮
された画像圧縮データを記録した記録媒体を再生する再
生システムにおいて、その高速再生時にI Pictu
re以外の画像である、P Picture, B P
ictureの再生に際し、直交変換情報を部分的にし
か使用せずに復号することにより、I Picture
以外の画像を再生することができ、滑らかな高速再生時
の画像を提供することができる。According to the present invention, in a reproducing system for reproducing a recording medium on which image compressed data compressed by the MPEG system is recorded, the I Pictu at the time of high-speed reproduction.
P Picture, BP which are images other than re
In the reproduction of the picture, the decoding is performed by using the orthogonal transform information only partially, so that the I Picture can be reproduced.
Other images can be reproduced, and a smooth image at the time of high-speed reproduction can be provided.
【図1】本発明のデジタル動画像再生装置のブロック図
である。FIG. 1 is a block diagram of a digital video playback device of the present invention.
【図2】MPEG方式による動画像圧縮例を示す説明図
である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of moving image compression by the MPEG method.
【図3】画像の圧縮シーケンスを示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an image compression sequence.
【図4】早送再生例、画像データの圧縮の一形態を示す
説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of fast-forward playback and a form of image data compression.
【図5】2倍速再生を行う場合の画像データの再生時間
の割り合てを示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a division of a reproduction time of image data when performing double speed reproduction.
【図6】3倍速再生を行う場合の画像データの再生時間
の割り合てを示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a division of a reproduction time of image data when performing triple speed reproduction.
【図7】従来のMPEG動画像圧縮規格による、再生装
置の回路ブロック図である。FIG. 7 is a circuit block diagram of a reproducing apparatus according to a conventional MPEG moving image compression standard.
101:記録媒体 102:記録媒体読出手段 103:データ切換手段、 104:逆量子化器 105:直交変換情報復号手段 106:画像メモリ 107:動き補償手段 108:加算器 109:制御手段、 110:画像メモリ 111:動き補償手段 112:画像メモリ 113:画像切換手段、 114:可変長復号手段 101: recording medium 102: recording medium reading means 103: data switching means, 104: inverse quantizer 105: orthogonal transform information decoding means 106: image memory 107: motion compensation means 108: adder 109: control means, 110: image Memory 111: motion compensation means 112: image memory 113: image switching means, 114: variable length decoding means
Claims (1)
タとBピクチャーデータで構成されるMPEGデータを
所定の順序で記録して成る記録媒体を通常再生速度また
はN(N>=2)倍の速度で再生する再生手段と、 前記各ピクチャーの符号化データの差分成分を復号化
し、Iピクチャーの独立画像データ、Pピクチャー、B
ピクチャーの差分画像データとを出力する直交変換情報
復号手段と、 前記Iピクチャーと前記Pピクチャーに対応して形成さ
れる画像データを順次更新記憶する画像メモリと、 前記Pピクチャーデータと前記Bピクチャーデータ中の
動きベクトルデータを検出し、形成する画像データに対
応する動きベクトルデータに合わせて前記画像メモリよ
り画像データを読み出すデータ読出手段と、 読み出された画像データと前記差分画像データと加算し
て画像データを出力する加算手段と、 前記直交変換情報復号手段より得られるIピクチャーの
画像データと、前記画像メモリより得られるPピクチャ
ーの画像データと、前記加算手段より得られるBピクチ
ャーの画像データとを、画像データの出力順序に合わせ
て選択する選択手段とを、 それぞれ設けて成る高速画像再生システムに於て、 前記再生手段のN倍速再生操作に連動して、Pピクチャ
ーデータとBピクチャーデータの再生期間中に前記直交
情報復号手段に対し、低次の領域の復号のみを選択的に
行わせる制御手段を設けることを特徴とする、高速画像
再生システム。1. A recording medium in which MPEG data composed of I picture data, P picture data and B picture data are recorded in a predetermined order, is reproduced at a normal reproduction speed or a speed of N (N> = 2) times. And decoding means for decoding the difference components of the coded data of each picture to obtain independent picture data of I picture, P picture, and B picture.
Orthogonal transform information decoding means for outputting difference image data of a picture; an image memory for sequentially updating and storing image data formed corresponding to the I picture and the P picture; the P picture data and the B picture data detects <br/> motion-out vector data in a data reading means for reading the image data from the image memory in accordance with the motion vector data corresponding to the image data to be formed, and the read image data and the difference image Adding means for adding image data to output image data; I picture image data obtained from the orthogonal transform information decoding means; P picture image data obtained from the image memory; and B picture data obtained from the adding means. Means for selecting image data of the picture in accordance with the output order of the image data. In the high-speed image reproducing system provided in each of the above, in conjunction with the N-times speed reproducing operation of the reproducing means, a low-order area is provided to the orthogonal information decoding means during the reproduction period of P picture data and B picture data. A high-speed image reproduction system characterized by including a control means for selectively performing only decoding of the image.
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