JP3648460B2 - 圧縮画像再生方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮画像再生方法に関し、特に、圧縮画像のＭＰＥＧストリームを記録媒体から読み出し、読み出されたＭＰＥＧストリームを復号して画像情報を再現する圧縮画像再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオデータは、データレートが非常に高いため、データを加工することなく磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク等のディスク媒体又は半導体メモリに記録するのは困難である。そのため、ビデオデータやオーディオデータを高能率に符号化することにより、視覚的、聴覚的に劣化することなくデータレートをディスク媒体に記録可能なレートまで下げる方法が用いられている。
【０００３】
高能率符号化方式の例として、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）方式がある。
ＭＰＥＧの特徴は、静止画圧縮では不要であった「動き補償（ＭＣ：Motion Compensation）」を行うこと、及び動画像圧縮の前提条件としてフレームのランダム・アクセスができること、早送りによる再生や巻戻し再生（逆方向）ができることがあげられている。
【０００４】
また、ＭＰＥＧでは、上述のように、早送り、巻き戻し、途中からの再生が基本となっているため、ある単位の動画像をまとめてＧＯＰ（Group of Pictures ）を形成し、その単位での独立再生ができるようにしている。上記ＧＯＰ内の画面の予測構造として、動画のフレームを意味する１枚１枚の画像（ピクチャ）、Ｉ、Ｂ、Ｐピクチャを用いる。
【０００５】
上記ピクチャは、符号化される方式に従って以下のタイプに分類される。
(1)Ｉピクチャ（Intra-coded picture：ＩＮＴＲＡ符号化画像）
符号化されるときその画像１枚の中だけで閉じた情報のみを使う。換言すれば、復号化するときＩピクチャ自身の情報のみで画像が再構成できる。実際には、他の画像との差分をとらずそのままＤＣＴ（Discrete Cosine Transform）して符号化する。この符号化方式は、一般に効率が悪いが、これを随所に入れてＩピクチャだけを復号すればランダム・アクセスや高速再生が可能となる。さらに、Ｉピクチャを復号してメモリに蓄え、逆方向に読み出すことを繰り返せば逆転再生をも可能となる。
(2)Ｐピクチャ（Predictive-coded picture：前方予測符号化画像）
Ｐピクチャは、予測画像（差分をとる基準となる画像）として、入力で時間的に前に位置し既に復号化されたＩピクチャまたはＰピクチャを使う。すなわち、過去から現在の一方向に予測されるフレームである。実際には動き補償された予測画像との差を符号化するか差分をとらずに符号化する（ＩＮＴＲＡ符号化）か効率のよい方をマクロブロック単位で選択できる。
(3)Ｂピクチャ（Bidirectionally predictive-coded picture：両方向予測符号化画像）
Ｂピクチャは、予測画像として時間的に前に位置し既に復号化されＩピクチャまたはＰピクチャ、時間的に後ろに位置するすでに復号化されたＩピクチャまたはＰピクチャ、及びその両方から作られた補間画像の３種類を使う。
【０００６】
上記３種類の動き補償後の差分の符号化とＩＮＴＲＡ符号化の中で一番効率のよいものをマクロブロック単位に選択できる。
そして、ＧＯＰにおいて、Ｂピクチャを符号化または復号化するには、その予測画像となる時間的には後方にあるＩピクチャまたはＰピクチャが先に符号化されていなくてはならないため、ＧＯＰを構成するにはＩピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピクチャは所定の順序が必要であるが、Ｉピクチャの間隔、及びＰピクチャの間隔は自由でＧＯＰの内部でも変わってもよい。
【０００７】
ところで、ＭＰＥＧビデオやＭＰＥＧオーディオの符号化されたストリーム（ビット列）、さらに他の符号化ストリームも含めて実際のアプリケーションに適用する場合には、同期を含めて統合し１本化するとともに、そのストリームを蓄積メディアやネットワーク等が持つ、固有の物理フォーマットやプロトコルに適合したデータ形式にする必要がある。
【０００８】
ＭＰＥＧ２システムには、ＭＰＥＧ１と同様に１つのプログラムを構成するプログラム・ストリーム（ＭＰＥＧ２−ＰＳ，ＰＳ：Program Stream）と、複数のプログラムを構成できるトランスポート・ストリーム（ＭＰＥＧ２−ＴＳ，ＴＳ：Transport Stream）とがある。
【０００９】
ＭＰＥＧストリームは、１ビットのフラグも多数あるがヘッダなどの各単位ごとにバイト整列されたバイト・ストリームである。ＭＰＥＧシステム全体に共通した構造として固定長でないデータ部分には、長さを示す情報が先行して置かれ、不要な場合はその部分をスキップしたり、次のデータ群の先頭を確認して信頼性の高い分離処理ができるデータ構造となっている。
【００１０】
ＭＰＥＧ２符号化方式に準拠し、圧縮された映像、音声信号を受信する装置は、復号化側において映像、音声データのオーバーフロー、アンダーフローの防止するために、符号化側での映像、音声サンプリング周波数と、復号化側での映像、音声サンプリング周波数またはＳＴＣ（System Time Clock）を一致させる必要がある。
【００１１】
そのため、復号化装置ではＭＰＥＧ２システム規格（ＩＳＯ／ＩＥＣ規格１３８１８−１）で規定されたＰＣＲ（Program Clock Reference：プログラム時刻基準参照値）またはＳＣＲ（System Clock Reference：システム時刻基準参照値）を用いることにより、符号化側の映像、音声サンプリング周波数と復号化側の映像、音声サンプリング周波数を一致させていた。
【００１２】
図１３は、ＭＰＥＧ方式により動画像を圧縮する例を示す図である。
図１３において、複数の平行四辺形は、動画を構成するフレームを表している。図１３（ａ）の動画像をＭＰＥＧで圧縮する過程を図１３（ｂ）、図１３（ｃ）に示す。
ＭＰＥＧでは、数枚のフレームをまとめてＧＯＰと呼ぶ。図１３（ｂ）において、ＧＯＰ１０中のビデオフレームはＩフレーム、Ｐフレーム、Ｂフレームに分類される。Ｉフレームはフレーム内符号化されたことを示し、ＰフレームはＩフレームから前方向の予測符号化、又はＰフレームから前方向の予測符号化されたことを示す。ＢフレームはＩフレームとＰフレームの間もしくはＰフレーム間にあり、ＩフレームやＰフレームの両方向から予測符号化される。例として、Ｐフレーム１１、Ｂフレーム１２における予測の方向を矢印で示す。ＭＰＥＧでは、図１３（ｂ）のフレーム順序を図１３（ｃ）のように入れ換えて、ビデオ符号化データを作成する。
【００１３】
ＰフレームやＢフレームはＩフレームもしくはＩフレームから予測符号化されたビデオフレームから予測符号化するため、ＧＯＰ内の全てのビデオフレームを復号するには、まずＩフレームから復号する必要がある。すなわち、ランダムアクセスなどで、録画した動画像の途中から再生する場合には、Ｉフレームから復号する必要がある。
【００１４】
このようなＭＰＥＧ方式を採用したマルチメディア機器において、通常の再生の他、早送り等のいわゆるトリック再生ができることが好ましい。一般的に早送りでは、ＭＰＥＧストリーム中に含まれるいくつかのフレームのみを読み出し、復号再生を行うことが多い。
【００１５】
特に、Ｉフレームのみを抽出し、復号再生を行う手法がよく見られる。この際、Ｉフレームの開始位置と終了位置を特定する必要があるが、ＭＰＥＧで圧縮されたビデオストリームはフレーム毎の符号量が一定ではなく、開始位置、終了位置ともにわからないため、高速再生で表示するフレームデータのみを次々に読み込むことは困難である。
【００１６】
この目的を達成するため、特開平７−１２３３５７号公報記載の圧縮画像再生方法では、画像情報をフレーム単位に、フレーム内符号化、あるいはフレーム間符号化された圧縮画像のＭＰＥＧストリームを記録媒体から読み出し、読み出されたＭＰＥＧストリームを復号し画像情報を再現する圧縮画像再生装置において、前記記録媒体から読み出された前記ＭＰＥＧストリームから第１のフレーム内符号化画像データのヘッダを検出した後、継続する前記ＭＰＥＧストリームから前記第１のフレーム内符号化画像データの直後に続くフレーム間符号化データのヘッダの検出をもって、前記第１のフレーム内符号化データの読み出し完了と判断し、前記記録媒体の新たな記録位置からの新たな第２，第３のフレーム内符号化画像データの読み出しを繰り返し、また、予め先行して読み出されたＭＰＥＧストリーム内のフレーム内符号化画像データの出現間隔を計測し、前後のフレーム内符号化画像データの前記記録媒体上の記録位置を予測することでフレーム内符号化画像を選択再生している。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の圧縮画像再生方法では、以下のような問題点があった。まず、フレーム内符号化画像データの開始位置を特定するため、前記記録媒体から読み出されたデータから検出するのでは、検出するまで無駄に記録媒体へアクセスすることになり、また、最悪１ＧＯＰ分のデータをチェックしなければならないため、現実的でない。次に、フレーム内符号化データの間隔を予測するには、読み出されるストリームのビットレートに応じて予測値を変える必要があるため、装置の構成が複雑になってしまう。
【００１８】
フレーム内符号化データの終了位置を特定するために、次のフレームの開始位置を検出するには、フレーム内符号化データ分チェックをする必要がある。一般的に、フレーム内符号化データは他のフレームよりもデータ量が多いため、検出するためのチェック範囲は広いものとなってしまう。さらに、ストリームを加工し、続けてフレーム内符号化データのみを転送すると、送出するデータのビットレートが高くなるために、復号を行う装置のデコーダが間に合わず、バッファがあふれてしまうおそれがある。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、装置の構成が単純で、フレームの終了の検知や送出速度の制御が容易な圧縮画像再生方法を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧縮画像再生方法は、画像情報をフレーム単位に、フレーム内符号化、あるいはフレーム間符号化し、前記フレームを複数まとめてフレーム群とされた圧縮画像のＭＰＥＧストリームを記録媒体から読み出し、読み出されたＭＰＥＧストリームを復号して画像情報を再現する圧縮画像再生方法において、前記記録媒体上のＭＰＥＧストリーム中の、フレーム群データのヘッダの位置を格納したインデックスを用意し、前記記録媒体から前記ＭＰＥＧストリームを読み出す際、前記インデックスの示すフレーム群データのヘッダの位置からのデータを読み出し、継続する前記ＭＰＥＧストリームからフレーム間符号化データのヘッダの検出するまでの、データを読み出し、復号を行う装置へ転送することを特徴としている。
【００２０】
これにより、ＭＰＥＧストリームから、ＧＯＰの開始位置から読み出し、ストリーム途中から次のフレーム間符号化データのヘッダを検出するまでのデータを復号する装置へ転送することによって、ヘッダ検出処理を軽減することができる。
また、前記フレーム群データのヘッダは、シーケンスヘッダコード（ＳＨＣ）であり、前記フレーム間符号化データのヘッダは、ピクチャスタートコード（ＰＳＣ）であってもよい。
また、好ましくは、前記復号を行う装置では、最初のフレーム内符号化データのみを復号するものであってもよい。
【００２１】
本発明の圧縮画像再生方法は、フレーム間符号化データのヘッダ検出後のＭＰＥＧストリームの末尾にフレーム内符号化データの終了を表すコードを付加することで、抽出されたストリームの末尾を加工することで、復号を行う装置に対し、ピクチャの終了であることを示すことができる。
【００２２】
本発明の圧縮画像再生方法は、前記記録媒体から読み出された前記ＭＰＥＧストリームの末尾に制御コードを付加することで、抽出されたストリームを復号を行う装置へ転送する際に、制御コードを挿入した場合に、その後に抽出されたストリームの転送を遅らせることが可能となるため、復号を行う装置内のバッファをあふれさせることなくストリームを送出することができる。
【００２３】
本発明の圧縮画像再生方法は、前記制御コードは、制御用パケットであることで、制御コードをパケットとして出力することで、ストリームが固定長のパケットに分割されたＭＰＥＧ２トランスポートストリームのような形式においても、抽出されたストリームを復号を行う装置へ転送する際に、制御コードを挿入した場合に、その後に抽出されたストリームの転送を遅らせることが可能となるため、復号を行う装置内のバッファをあふれさせることなくストリームを送出することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な圧縮画像再生方法の実施の形態について詳細に説明する。
まず、本発明の基本的な考え方について説明する。
本発明では、記録媒体上でのストリーム中のシーケンスヘッダコード（以下、ＳＨＣという）の位置を格納したインデックスを用意し、インデックスの示す位置からのデータを読みこむ。
【００２５】
次に、フレーム内符号化データの終了位置を検出する必要があるが、フレーム内符号化データの直後のフレーム間符号化データの開始位置（ピクチャ開始コード：以下、ＰＳＣという）を検出するのでは、検出範囲が広くなってしまって処理負荷が高い。そこで本発明では、読みこんだデータの途中から、フレーム間符号化データのＰＳＣを検出する手法をとる。これにより、検索範囲を狭くすることができるため、処理負荷を低減することができる。検出された範囲には、複数のピクチャが含まれる場合もあるが、復号を行う装置によって最初のフレーム内符号化データのみを復号表示することで対処できる。なお、インデックスにＳＨＣだけでなく、ＰＳＣも登録しておくことでも対処することができるが、インデックスの容量が大きくなるため好ましくない。
【００２６】
また、本発明では、抽出されたストリームの末尾の加工を行う。抽出されたストリームは、復号を行う装置では、デコード中のピクチャの終了を次のピクチャの開始や、ＧＯＰの終了を表すシーケンス終了コード（以下、ＳＥＣという）の入力をもって判断する。したがって、１つのフレーム内符号化データを送出しただけでは、復号を行う装置は、デコードの終了を認識できず、画面に表示することができない。本発明では、抽出されたストリームの末尾にピクチャの終了を表すコードを付加することによって、復号装置にフレーム内符号化データの終了であることを示す。末尾に付加するコードは、ピクチャの終了を表す任意のコードであり、例えばＳＥＣ等が挙げられる。さらに本発明では、抽出されたストリームの末尾に制御コードを付加することによって、抽出されたストリーム間の間隔を制御し、復号を行う装置のバッファをあふれさせることなく、フレーム内符号化データ尾を連続的に送出する。
【００２７】
第１の実施の形態
本実施の形態は、ＭＰＥＧストリームから、ＧＯＰの開始位置から読み出し、ストリーム途中から次のフレーム間符号化データのヘッダを検出するまでのデータを復号する装置へ転送する圧縮画像再生方法を提供するものである。
【００２８】
図１は、上記基本的な考え方に基づく本発明の第１の実施の形態の圧縮画像再生方法の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、ディスクを用いた動画像再生方法を実現する装置に適用した例である。
図１において、ＭＰＥＧストリーム等の圧縮画像を記録するディスク１（記録媒体）と、ＭＰＥＧストリームの記録時にディスク１中のストリームのシーケンスヘッダ（ＳＨＣ）の位置を示すＳＨＣインデックス２と、ディスク１からＭＰＥＧストリームを読み出すディスク読出手段３と、ディスク１からディスク読出手段３で読み出されたＭＰＥＧストリームを一時格納するメモリ４と、ＭＰＥＧストリームからピクチャスタートコード（ＰＳＣ）の検出を行う検出手段５と、デコード手段７に対してＴＳパケットを送出する送出手段６と、画像ストリームをデコードし映像情報として出力するデコード手段７と、ディスク読出手段３、ヘッダ検出手段５及び送出手段６を各々管理制御する再生制御手段８とを備えて構成されている。
【００２９】
以下、上述のように構成された圧縮画像再生方法の動作を説明する。
図２は、上記ディスク１に記録されているＭＰＥＧストリームを示す図であり、図２（ａ）は従来のヘッダ位置（Ｂ１）の検出方法を示し、図２（ｂ）は本実施の形態のヘッダ位置（Ｂ２）の検出方法を示す。
フレーム内符号化画像のみを切り出すときには、図２（ａ）のＭＰＥＧストリーム３１のように、フレーム内符号化画像の先頭（Ａ１）からフレーム間符号化画像のヘッダ位置（Ｂ１）を検索することが必要であり、非常に負荷がかかる。
【００３０】
そこで本実施の形態では、図２（ｂ）のＭＰＥＧストリーム３２のように、フレーム内符号化画像データのヘッダ検出位置から適当にずらした位置（Ａ２）から、フレームデータのヘッダ位置（Ｂ２）の検出を行うようにする。フレーム内符号化画像に比べ、フレーム間符号化画像のデータ量は少ないことから、ヘッダ検出にかかる負荷が減少する。
【００３１】
図１において、まず、ディスク読出手段３は制御手段８からの指示を受け、ＳＨＣインデックス２で示された、ＧＯＰの始まり位置からメモリ４への記録されているＭＰＥＧストリームの読み出しを開始する。検出手段５では、メモリ４に読み出されたＭＰＥＧストリームの途中からＰＳＣの検出を行う。
【００３２】
図３は、ＭＰＥＧストリーム中からＰＳＣの検出を行う処理を示すフローチャートである。図中、Ｓはフローのステップを示す。
検出手段５は図３のフローチャートに従い、まず、ステップＳ１１で検出開始位置をαとし、ステップＳ１２でストリーム又はシーケンスの終わりであるかを判別し、ストリーム又はシーケンスの終わりでなければステップＳ１３でＰＳＣが検出されたか否かを判別する。ＰＳＣが検出されなければ、ステップＳ１４で検出開始位置αを＋１インクリメントして上記ステップＳ１２に戻ってＰＳＣが検出されるまで検出処理を繰り返す。
【００３３】
ストリーム又はシーケンスの終わりか、あるいはＰＳＣが検出されたときにはステップＳ１５で検出された位置をその結果として制御手段８へ送って本フローを終了する。
制御手段８は、検出手段５によりＭＰＥＧストリームからＰＳＣが検出されると、図４に示すＭＰＥＧストリーム開始位置（Ａ３）からＰＳＣ検出位置（Ｂ３）までのＭＰＥＧストリームを送出するよう送出手段６に指示する。
【００３４】
図４は、送出手段６から、デコード手段７に送出されるＭＰＥＧストリームを示す図である。図中のＡ３からＢ３の区間がデコード手段７に転送される。
図１に戻って、送出手段６により送出されたＭＰＥＧストリームは、デコード手段７により復号され、映像情報として出力される。ＭＰＥＧストリームの送出指示が終了すると同時に制御手段８はディスク読出手段３に新たな位置からのＭＰＥＧストリームの読み出しを指示し、以降同様な動作が繰り返される。
【００３５】
以上のように、第１の実施の形態の圧縮画像再生方法は、ＭＰＥＧストリームの記録時にディスク１中のストリームのＳＨＣの位置を示すＳＨＣインデックス２を用意し、ディスク１からＭＰＥＧストリームを読み出す際、ＳＨＣインデックス２の示すＳＨＣの位置からのデータを読み出し、その後、継続するＭＰＥＧストリームからフレーム間符号化データのヘッダの検出するまでの、データを読み出し復号するようにしたので、ディスク読出手段３によって読み出されたストリームから、フレーム内符号化画像を含むＭＰＥＧストリームを容易に得ることができる。
【００３６】
また、フレーム内符号化画像に比べ、フレーム間符号化画像はデータの量が少ないことから、ＭＰＥＧストリームの先頭から順にＰＳＣの検出を行うことに比べ、図３のＰＳＣ検出フローチャートでの処理が少なくなるため、ＰＳＣの検出時間の短縮を実現することができる。
なお、本実施の形態では、フレーム群のヘッダとしてシーケンスヘッダ（ＳＨＣ）をインデックスとして用いたが、ＧＳＣ（Group Start Code：ＧＯＰ開始同期コード）や、ＰＳＣ（Picture Start Code）を使用してもよい。
【００３７】
第２の実施の形態
本実施の形態は、抽出されたＭＰＥＧストリームの末尾を加工することで、復号を行う装置に対し、ピクチャの終了であることを示すことができる圧縮画像再生方法を提供するものである。
【００３８】
図５は、本発明の第２の実施の形態の圧縮画像再生方法の構成を示すブロック図である。本実施の形態の説明にあたり、図１と同一構成部分には同一符号を付して重複部分の説明を省略する。
図５において、図１の構成に、切り出したＭＰＥＧストリームの末尾を書き換えてコードを付加する末尾加工手段９が追加されて構成されている。
以下、上述のように構成された圧縮画像再生方法の動作を説明する。
【００３９】
早送りなどのトリック再生時にＭＰＥＧストリームを切り出してデコード処理を行う時、ＭＰＥＧストリームからストリームを切り出す等のＭＰＥＧストリームに対しての加工を行うために、デコード手段７がフレームの終了を検知できない。そこで本実施の形態では、切り出したストリームの末尾を、ストリームの終了であることを知らせるコードを付加することによってデコード手段に対し、フレームの終了を告知する。
【００４０】
図６は、本実施の形態によって得られる末尾を加工したＭＰＥＧストリームを示す図である。
図６において、４１は本圧縮画像再生方法において得られるＭＰＥＧストリーム、４２はＭＰＥＧストリーム４１を末尾加工手段９でＭＰＥＧストリームの末尾を書き換えることで得られるＭＰＥＧストリームである。
【００４１】
第１の実施の形態で述べたＰＳＣ検出方法によってＰＳＣ検出の後、ＰＳＣ検出後に得られるＭＰＥＧストリームについて図５の末尾加工手段手段９で前記ＭＰＥＧストリームの末尾をシーケンスエンドコード（ＳＥＣ）等の制御コードに書き換えることで加工し、再生制御手段８は、加工したストリームを送出するよう送出手段６に指示する。
【００４２】
デコード手段７は、送出されるＭＰＥＧストリームから制御コードを検知すると、デコード処理を切り替える。これにより、強制的にフレームの終わりをデコード手段７に告知するので、デコード手段７がフレームの終わりを検知し損ねることがなくなり、フレームの終わりの検知の失敗による誤動作を防ぐことが実現できる。
【００４３】
以上のように、第２の実施の形態の圧縮画像再生方法では、切り出したＭＰＥＧストリームの末尾を書き換えてコードを付加する末尾加工手段９を備え、ＭＰＥＧストリームの末尾にフレーム内符号化データの終了を表すコードを付加することで、復号を行う装置に対し、確実にピクチャの終了であることを示すことができる。
なお、実施例においては書き換えるコードの例としてＳＥＣを挙げたが、フレームの終了を示すコードであれば任意である。
【００４４】
第３の実施の形態
本実施の形態は、抽出されたストリームの復号を行う装置へ転送する際に、制御コードを挿入した場合に、その後に抽出されたストリームの転送を遅らせることが可能となるため、復号を行う装置内のバッファをあふれさせることなくストリームを送出することができる圧縮画像再生方法を提供するものである。
【００４５】
図７は、本発明の第３の実施の形態の圧縮画像再生方法の構成を示すブロック図である。本実施の形態の説明にあたり、図１と同一構成部分には同一符号を付して重複部分の説明を省略する。
図７において、図１の構成に、切り出したＭＰＥＧストリームの末尾に制御コードを付加する制御コード付加手段１０が追加されて構成されている。
以下、上述のように構成された圧縮画像再生方法の動作を説明する。
【００４６】
早送りなどのトリック再生時にストリームを切り出してデコード処理を行う時、切り出したフレーム内符号化画像を含むＭＰＥＧストリームをデコード手段に送出するが、連続して送出を行うと、通常のストリームの状態よりフレーム内符号化画像が多くなる。そのため、ビットレートがデコード手段が想定しているものより大きくなることによるビットバッファあふれ等によるデータ喪失が生じる。そこで本実施の形態では、切り出したストリームの末尾に制御コードを付加することで送出手段の制御を行い、ストリームの送出速度を調整する。
【００４７】
図８は、本実施の形態によって得られる末尾に制御コードを付加したＭＰＥＧストリームを示す図である。
図８において、５１は本圧縮画像再生方法において得られるＭＰＥＧストリーム、５２はＭＰＥＧストリーム５１に制御コード付加手段１０でＭＰＥＧストリームの末尾に制御コードを付加することで得られるＭＰＥＧストリームである。
【００４８】
図９は、制御コードによる送出処理の例を示すフローチャートであり、制御コード付加手段１０によってＭＰＥＧストリームに付加された前記制御コードによって、送出手段６が制御される例を示す。
第１の実施の形態で述べたＰＳＣ検出方法によってＰＳＣ検出の後、ＰＳＣ検出後に得られるＭＰＥＧストリームについて図７の制御コード付加手段１０で前記ＭＰＥＧストリームの末尾に制御コードを付加することで加工し、再生制御手段８は、加工したストリームを送出するよう送出手段６に指示する。
【００４９】
まず、ステップＳ２１で送出手段６は再生制御手段８から送出開始命令により、ＭＰＥＧストリームの送出を開始し、ステップＳ２２で制御コードを検出したか否かを判別する。制御コードが検出されなければ、ステップＳ２３で制御コードを検知するまでは通常処理としてデコーダ手段７にＭＰＥＧストリームを送出する。
【００５０】
送出されるＭＰＥＧストリームから制御コードを検知すると、ステップＳ２４で送出処理を切り替え送出を中断し、ステップＳ２５で一定期間ウェイトし、一定期間経過後に後に続くデータを送出する。
これにより、送出するＭＰＥＧストリームの送出速度を制御することができるので、デコード処理時のバッファあふれ等によるデータ喪失を防ぐことができ、また、再生制御手段８は送出手段６の処理終了を待つことなく、別の処理を行うことができる。
【００５１】
第４の実施の形態
本実施の形態は、制御コードをパケットとして出力することで、ストリームが固定長のパケットに分割されたＭＰＥＧ２トランスポートストリームのような形式においても、抽出されたストリームの復号を行う装置へ転送する際に、制御コードを挿入した場合に、その後に抽出されたストリームの転送を遅らせることが可能となるため、復号を行う装置内のバッファをあふれさせることなくストリームを送出できる圧縮画像再生方法を提供するものである。
【００５２】
図１０は、本発明の第４の実施の形態の圧縮画像再生方法の構成を示すブロック図である。本実施の形態の説明にあたり、図１と同一構成部分には同一符号を付して重複部分の説明を省略する。
図１０において、図１の構成に、切り出したＭＰＥＧ２トランスポートストリームの末尾に、ＭＰＥＧトランスポートストリームパケットと同じ長さの制御パケットを付加する制御パケット付加手段１１が追加されて構成されている。
以下、上述のように構成された圧縮画像再生方法の動作を説明する。
【００５３】
ストリームが固定長パケットに分割されたＭＰＥＧ２トランスポートストリームのような場合において、抽出されたストリームの末尾に付加する制御コードも固定長のパケットであることが望ましい。そこで本実施の形態では、切り出したストリームの末尾に制御パケットを付加することで送出手段の制御を行い、ストリームの送出速度を調整する。
【００５４】
図１１は、本実施の形態によって得られる末尾に制御パケットを付加したＭＰＥＧストリームを示す図である。
図１１において、６１は本圧縮画像再生方法において得られるＭＰＥＧストリーム、６２はＭＰＥＧストリーム６１に前記制御パケット付加手段１１でＭＰＥＧストリームの末尾に制御パケットを付加することで得られるＭＰＥＧストリームである。
【００５５】
図１２は、制御パケットによる送出処理の例を示すフローチャートであり、制御コード付加手段１１によってＭＰＥＧストリームに付加された前記制御コードによって、送出手段６が制御される例を示す。
第１の実施の形態で述べたＰＳＣ検出方法によってＰＳＣ検出の後、ＰＳＣ検出後に得られるＭＰＥＧストリームについて図１０の制御パケット付加手段１１で前記ＭＰＥＧストリームの末尾に制御パケットを付加することで加工し、制御手段８は、加工したストリームを送出するよう送出手段６に指示する。
【００５６】
まず、ステップＳ３１で送出手段６は再生制御手段８から送出開始命令により、ＭＰＥＧストリームの送出を開始し、ステップＳ３２で制御パケットを検出したか否かを判別する。制御パケットが検出されなければ、ステップＳ３３で制御コードを検知するまでは通常処理としてデコーダ手段７にＭＰＥＧストリームを送出する。
送出されるＭＰＥＧストリームから制御パケットを検知すると、ステップＳ３４で送出処理６を切り替え、制御パケットを抜き取り、ステップＳ３５でＮｕｌｌパケットを送出する。
【００５７】
ステップＳ３６では、再生制御手段８からＮｕｌｌパケット送出停止指示があるか否かを判別し、Ｎｕｌｌパケット送出停止指示がなければステップＳ３５に戻って再生制御手段８からＮｕｌｌパケット送出停止指示を受けるまでＮｕｌｌパケット送出を続ける。再生制御手段８からＮｕｌｌパケット送出停止指示を受けると、ステップＳ３２に戻って送出手段６は通常処理に戻る。
これにより、送出するＭＰＥＧストリームの送出速度を制御することができるので、デコード処理時のバッファあふれ等によるデータ喪失を防ぐことができる。
【００５８】
また、制御コードがＴＳパケットの形式をしているので、パケットの同期ずれ等による誤動作を防ぐことができる。
なお、本実施の形態では、付加する制御パケットの例として送出手段のＮｕｌｌパケット送出切り替えを挙げたが、デコード処理の切り替え等、他の利用も考えられる。
【００５９】
なお、上記各実施の形態では、ＭＰＥＧ２システムにおいて映像、音声信号を入出力する圧縮画像再生方法に適用しているが、ＭＰＥＧシステムに限るものでなく、他の圧縮画像再生装置に適用できる。また、ディスクから転送するデータストリームは、どのような形式のものでもよい。
【００６０】
また、本実施の形態ではＭＰＥＧシステムを、例えばコンピュータ本体により行うことができる、ＭＰＥＧアルゴリズムに基づく動画像符号化装置にはすべて適用でき、例えばこの手法を実現するために必要な環境としてはワークステーションやパーソナルコンピュータ以外にＭＰＥＧデコーダなどを外付けにした専用マシンでもよい。
【００６１】
また、記録装置の種類や記録方法等は限定されず、全ての装置に適用可能である。例えば、記録装置として、ＨＤＤのほかＤＶＤ（Digital Video Disc）やＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＭＤ（Mini Disc）に記録するものでもよい。特に、データ転送速度やランダム・アクセス性能が高く、高速アクセスが可能なＨＤＤを記録媒体に用いれば、長時間記録した番組の中から所望の番組を瞬時に検索し、直ぐに利用することが可能になる。また、光磁気ディスク等ＨＤＤ以外の記録装置を用いてもよく、同様の効果を得ることができる。
さらに、上記圧縮画像再生方法を構成する回路や部材の数、種類などは前述した実施の形態に限られないことは言うまでもなく、ソフトウェアにより実現するようにしてもよい。
【００６２】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明によれば、装置の構成が単純で、フレームの終了の検知や送出速度の制御が容易な圧縮画像再生方法を実現することができる。具体的には、以下のような効果を得ることができる。
請求項１乃至３記載の発明では、ＭＰＥＧストリームから、ＧＯＰの開始位置から読み出し、ストリーム途中から次のフレーム間符号化データのヘッダを検出するまでのデータを復号する装置へ転送することによって、ヘッダ検出処理を軽減することができる。
【００６３】
請求項４記載の発明では、抽出されたストリームの末尾を加工することで、復号を行う装置に対し、ピクチャの終りであることを確実に示すことができる。
請求項５記載の発明では、抽出されたストリームの復号を行う装置へ転送する際に、制御コードを挿入した場合に、その後に抽出されたストリームの転送を遅らせることが可能となるため、復号を行う装置内のバッファをあふれさせることなくストリームを送出することができる。
【００６４】
請求項６記載の発明では、制御コードをパケットとして出力することで、ストリームが固定長のパケットに分割されたＭＰＥＧ２トランスポートストリームのような形式においても、抽出されたストリームの復号を行う装置へ転送する際に、制御コードを挿入した場合に、その後に抽出されたストリームの転送を遅らせることが可能となるため、復号を行う装置内のバッファをあふれさせることなくストリームを送出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の圧縮画像再生方法の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態の圧縮画像再生方法のディスクに記録されているＭＰＥＧストリームを示す図である。
【図３】本実施の形態の圧縮画像再生方法のＭＰＥＧストリーム中からＰＳＣの検出を行う処理を示すフローチャートである。
【図４】本実施の形態の圧縮画像再生方法の送出手段からデコード手段に送出されるＭＰＥＧストリームを示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の圧縮画像再生方法の構成を示すブロック図である。
【図６】本実施の形態によって得られる末尾を加工したＭＰＥＧストリームを示す図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態の圧縮画像再生方法の構成を示すブロック図である。
【図８】本実施の形態の圧縮画像再生方法の末尾に制御コードを付加したＭＰＥＧストリームを示す図である。
【図９】本実施の形態の圧縮画像再生方法の制御コードによる送出処理の例を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第４の実施の形態の圧縮画像再生方法の構成を示すブロック図である。
【図１１】本実施の形態の圧縮画像再生方法の末尾に制御パケットを付加したＭＰＥＧストリームを示す図である。
【図１２】本実施の形態の圧縮画像再生方法の制御パケットによる送出処理の例を示すフローチャートである。
【図１３】本実施の形態の圧縮画像再生方法のＭＰＥＧ方式により動画像を圧縮する例を示す図である。
【符号の説明】
１ ディスク（記録媒体）
２ ＳＨＣインデックス
３ ディスク読出手段
４ メモリ
５ 検出手段
６ 送出手段
７ デコード手段
８ 制御手段
９ 末尾加工手段
１０ 制御コード付加手段
１１ 制御パケット付加手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮画像再生方法に関し、特に、圧縮画像のＭＰＥＧストリームを記録媒体から読み出し、読み出されたＭＰＥＧストリームを復号して画像情報を再現する圧縮画像再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオデータは、データレートが非常に高いため、データを加工することなく磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク等のディスク媒体又は半導体メモリに記録するのは困難である。そのため、ビデオデータやオーディオデータを高能率に符号化することにより、視覚的、聴覚的に劣化することなくデータレートをディスク媒体に記録可能なレートまで下げる方法が用いられている。
【０００３】
高能率符号化方式の例として、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）方式がある。
ＭＰＥＧの特徴は、静止画圧縮では不要であった「動き補償（ＭＣ：Motion Compensation）」を行うこと、及び動画像圧縮の前提条件としてフレームのランダム・アクセスができること、早送りによる再生や巻戻し再生（逆方向）ができることがあげられている。
【０００４】
また、ＭＰＥＧでは、上述のように、早送り、巻き戻し、途中からの再生が基本となっているため、ある単位の動画像をまとめてＧＯＰ（Group of Pictures ）を形成し、その単位での独立再生ができるようにしている。上記ＧＯＰ内の画面の予測構造として、動画のフレームを意味する１枚１枚の画像（ピクチャ）、Ｉ、Ｂ、Ｐピクチャを用いる。
【０００５】
上記ピクチャは、符号化される方式に従って以下のタイプに分類される。
(1)Ｉピクチャ（Intra-coded picture：ＩＮＴＲＡ符号化画像）
符号化されるときその画像１枚の中だけで閉じた情報のみを使う。換言すれば、復号化するときＩピクチャ自身の情報のみで画像が再構成できる。実際には、他の画像との差分をとらずそのままＤＣＴ（Discrete Cosine Transform）して符号化する。この符号化方式は、一般に効率が悪いが、これを随所に入れてＩピクチャだけを復号すればランダム・アクセスや高速再生が可能となる。さらに、Ｉピクチャを復号してメモリに蓄え、逆方向に読み出すことを繰り返せば逆転再生をも可能となる。
(2)Ｐピクチャ（Predictive-coded picture：前方予測符号化画像）
Ｐピクチャは、予測画像（差分をとる基準となる画像）として、入力で時間的に前に位置し既に復号化されたＩピクチャまたはＰピクチャを使う。すなわち、過去から現在の一方向に予測されるフレームである。実際には動き補償された予測画像との差を符号化するか差分をとらずに符号化する（ＩＮＴＲＡ符号化）か効率のよい方をマクロブロック単位で選択できる。
(3)Ｂピクチャ（Bidirectionally predictive-coded picture：両方向予測符号化画像）
Ｂピクチャは、予測画像として時間的に前に位置し既に復号化されＩピクチャまたはＰピクチャ、時間的に後ろに位置するすでに復号化されたＩピクチャまたはＰピクチャ、及びその両方から作られた補間画像の３種類を使う。
【０００６】
上記３種類の動き補償後の差分の符号化とＩＮＴＲＡ符号化の中で一番効率のよいものをマクロブロック単位に選択できる。
そして、ＧＯＰにおいて、Ｂピクチャを符号化または復号化するには、その予測画像となる時間的には後方にあるＩピクチャまたはＰピクチャが先に符号化されていなくてはならないため、ＧＯＰを構成するにはＩピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピクチャは所定の順序が必要であるが、Ｉピクチャの間隔、及びＰピクチャの間隔は自由でＧＯＰの内部でも変わってもよい。
【０００７】
ところで、ＭＰＥＧビデオやＭＰＥＧオーディオの符号化されたストリーム（ビット列）、さらに他の符号化ストリームも含めて実際のアプリケーションに適用する場合には、同期を含めて統合し１本化するとともに、そのストリームを蓄積メディアやネットワーク等が持つ、固有の物理フォーマットやプロトコルに適合したデータ形式にする必要がある。
【０００８】
ＭＰＥＧ２システムには、ＭＰＥＧ１と同様に１つのプログラムを構成するプログラム・ストリーム（ＭＰＥＧ２−ＰＳ，ＰＳ：Program Stream）と、複数のプログラムを構成できるトランスポート・ストリーム（ＭＰＥＧ２−ＴＳ，ＴＳ：Transport Stream）とがある。
【０００９】
ＭＰＥＧストリームは、１ビットのフラグも多数あるがヘッダなどの各単位ごとにバイト整列されたバイト・ストリームである。ＭＰＥＧシステム全体に共通した構造として固定長でないデータ部分には、長さを示す情報が先行して置かれ、不要な場合はその部分をスキップしたり、次のデータ群の先頭を確認して信頼性の高い分離処理ができるデータ構造となっている。
【００１０】
ＭＰＥＧ２符号化方式に準拠し、圧縮された映像、音声信号を受信する装置は、復号化側において映像、音声データのオーバーフロー、アンダーフローの防止するために、符号化側での映像、音声サンプリング周波数と、復号化側での映像、音声サンプリング周波数またはＳＴＣ（System Time Clock）を一致させる必要がある。
【００１１】
そのため、復号化装置ではＭＰＥＧ２システム規格（ＩＳＯ／ＩＥＣ規格１３８１８−１）で規定されたＰＣＲ（Program Clock Reference：プログラム時刻基準参照値）またはＳＣＲ（System Clock Reference：システム時刻基準参照値）を用いることにより、符号化側の映像、音声サンプリング周波数と復号化側の映像、音声サンプリング周波数を一致させていた。
【００１２】
図１３は、ＭＰＥＧ方式により動画像を圧縮する例を示す図である。
図１３において、複数の平行四辺形は、動画を構成するフレームを表している。図１３（ａ）の動画像をＭＰＥＧで圧縮する過程を図１３（ｂ）、図１３（ｃ）に示す。
ＭＰＥＧでは、数枚のフレームをまとめてＧＯＰと呼ぶ。図１３（ｂ）において、ＧＯＰ１０中のビデオフレームはＩフレーム、Ｐフレーム、Ｂフレームに分類される。Ｉフレームはフレーム内符号化されたことを示し、ＰフレームはＩフレームから前方向の予測符号化、又はＰフレームから前方向の予測符号化されたことを示す。ＢフレームはＩフレームとＰフレームの間もしくはＰフレーム間にあり、ＩフレームやＰフレームの両方向から予測符号化される。例として、Ｐフレーム１１、Ｂフレーム１２における予測の方向を矢印で示す。ＭＰＥＧでは、図１３（ｂ）のフレーム順序を図１３（ｃ）のように入れ換えて、ビデオ符号化データを作成する。
【００１３】
ＰフレームやＢフレームはＩフレームもしくはＩフレームから予測符号化されたビデオフレームから予測符号化するため、ＧＯＰ内の全てのビデオフレームを復号するには、まずＩフレームから復号する必要がある。すなわち、ランダムアクセスなどで、録画した動画像の途中から再生する場合には、Ｉフレームから復号する必要がある。
【００１４】
このようなＭＰＥＧ方式を採用したマルチメディア機器において、通常の再生の他、早送り等のいわゆるトリック再生ができることが好ましい。一般的に早送りでは、ＭＰＥＧストリーム中に含まれるいくつかのフレームのみを読み出し、復号再生を行うことが多い。
【００１５】
特に、Ｉフレームのみを抽出し、復号再生を行う手法がよく見られる。この際、Ｉフレームの開始位置と終了位置を特定する必要があるが、ＭＰＥＧで圧縮されたビデオストリームはフレーム毎の符号量が一定ではなく、開始位置、終了位置ともにわからないため、高速再生で表示するフレームデータのみを次々に読み込むことは困難である。
【００１６】
この目的を達成するため、特開平７−１２３３５７号公報記載の圧縮画像再生方法では、画像情報をフレーム単位に、フレーム内符号化、あるいはフレーム間符号化された圧縮画像のＭＰＥＧストリームを記録媒体から読み出し、読み出されたＭＰＥＧストリームを復号し画像情報を再現する圧縮画像再生装置において、前記記録媒体から読み出された前記ＭＰＥＧストリームから第１のフレーム内符号化画像データのヘッダを検出した後、継続する前記ＭＰＥＧストリームから前記第１のフレーム内符号化画像データの直後に続くフレーム間符号化データのヘッダの検出をもって、前記第１のフレーム内符号化データの読み出し完了と判断し、前記記録媒体の新たな記録位置からの新たな第２，第３のフレーム内符号化画像データの読み出しを繰り返し、また、予め先行して読み出されたＭＰＥＧストリーム内のフレーム内符号化画像データの出現間隔を計測し、前後のフレーム内符号化画像データの前記記録媒体上の記録位置を予測することでフレーム内符号化画像を選択再生している。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の圧縮画像再生方法では、以下のような問題点があった。まず、フレーム内符号化画像データの開始位置を特定するため、前記記録媒体から読み出されたデータから検出するのでは、検出するまで無駄に記録媒体へアクセスすることになり、また、最悪１ＧＯＰ分のデータをチェックしなければならないため、現実的でない。次に、フレーム内符号化データの間隔を予測するには、読み出されるストリームのビットレートに応じて予測値を変える必要があるため、装置の構成が複雑になってしまう。
【００１８】
フレーム内符号化データの終了位置を特定するために、次のフレームの開始位置を検出するには、フレーム内符号化データ分チェックをする必要がある。一般的に、フレーム内符号化データは他のフレームよりもデータ量が多いため、検出するためのチェック範囲は広いものとなってしまう。さらに、ストリームを加工し、続けてフレーム内符号化データのみを転送すると、送出するデータのビットレートが高くなるために、復号を行う装置のデコーダが間に合わず、バッファがあふれてしまうおそれがある。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、装置の構成が単純で、フレームの終了の検知や送出速度の制御が容易な圧縮画像再生方法を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧縮画像再生方法は、画像情報をフレーム単位に、フレーム内符号化、あるいはフレーム間符号化し、前記フレームを複数まとめてフレーム群とされた圧縮画像のＭＰＥＧストリームを記録媒体から読み出し、読み出されたＭＰＥＧストリームを復号して画像情報を再現する圧縮画像再生方法において、前記記録媒体上のＭＰＥＧストリーム中の、フレーム群データのヘッダの位置を格納したインデックスを用意し、前記記録媒体から前記ＭＰＥＧストリームを読み出す際、前記インデックスの示すフレーム群データのヘッダの位置からのデータを読み出し、継続する前記ＭＰＥＧストリームからフレーム間符号化データのヘッダの検出するまでの、データを読み出し、復号を行う装置へ転送することを特徴としている。
【００２０】
これにより、ＭＰＥＧストリームから、ＧＯＰの開始位置から読み出し、ストリーム途中から次のフレーム間符号化データのヘッダを検出するまでのデータを復号する装置へ転送することによって、ヘッダ検出処理を軽減することができる。
また、前記フレーム群データのヘッダは、シーケンスヘッダコード（ＳＨＣ）であり、前記フレーム間符号化データのヘッダは、ピクチャスタートコード（ＰＳＣ）であってもよい。
また、好ましくは、前記復号を行う装置では、最初のフレーム内符号化データのみを復号するものであってもよい。
【００２１】
本発明の圧縮画像再生方法は、フレーム間符号化データのヘッダ検出後のＭＰＥＧストリームの末尾にフレーム内符号化データの終了を表すコードを付加することで、抽出されたストリームの末尾を加工することで、復号を行う装置に対し、ピクチャの終了であることを示すことができる。
【００２２】
本発明の圧縮画像再生方法は、前記記録媒体から読み出された前記ＭＰＥＧストリームの末尾に制御コードを付加することで、抽出されたストリームを復号を行う装置へ転送する際に、制御コードを挿入した場合に、その後に抽出されたストリームの転送を遅らせることが可能となるため、復号を行う装置内のバッファをあふれさせることなくストリームを送出することができる。
【００２３】
本発明の圧縮画像再生方法は、前記制御コードは、制御用パケットであることで、制御コードをパケットとして出力することで、ストリームが固定長のパケットに分割されたＭＰＥＧ２トランスポートストリームのような形式においても、抽出されたストリームを復号を行う装置へ転送する際に、制御コードを挿入した場合に、その後に抽出されたストリームの転送を遅らせることが可能となるため、復号を行う装置内のバッファをあふれさせることなくストリームを送出することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な圧縮画像再生方法の実施の形態について詳細に説明する。
まず、本発明の基本的な考え方について説明する。
本発明では、記録媒体上でのストリーム中のシーケンスヘッダコード（以下、ＳＨＣという）の位置を格納したインデックスを用意し、インデックスの示す位置からのデータを読みこむ。
【００２５】
次に、フレーム内符号化データの終了位置を検出する必要があるが、フレーム内符号化データの直後のフレーム間符号化データの開始位置（ピクチャ開始コード：以下、ＰＳＣという）を検出するのでは、検出範囲が広くなってしまって処理負荷が高い。そこで本発明では、読みこんだデータの途中から、フレーム間符号化データのＰＳＣを検出する手法をとる。これにより、検索範囲を狭くすることができるため、処理負荷を低減することができる。検出された範囲には、複数のピクチャが含まれる場合もあるが、復号を行う装置によって最初のフレーム内符号化データのみを復号表示することで対処できる。なお、インデックスにＳＨＣだけでなく、ＰＳＣも登録しておくことでも対処することができるが、インデックスの容量が大きくなるため好ましくない。
【００２６】
また、本発明では、抽出されたストリームの末尾の加工を行う。抽出されたストリームは、復号を行う装置では、デコード中のピクチャの終了を次のピクチャの開始や、ＧＯＰの終了を表すシーケンス終了コード（以下、ＳＥＣという）の入力をもって判断する。したがって、１つのフレーム内符号化データを送出しただけでは、復号を行う装置は、デコードの終了を認識できず、画面に表示することができない。本発明では、抽出されたストリームの末尾にピクチャの終了を表すコードを付加することによって、復号装置にフレーム内符号化データの終了であることを示す。末尾に付加するコードは、ピクチャの終了を表す任意のコードであり、例えばＳＥＣ等が挙げられる。さらに本発明では、抽出されたストリームの末尾に制御コードを付加することによって、抽出されたストリーム間の間隔を制御し、復号を行う装置のバッファをあふれさせることなく、フレーム内符号化データ尾を連続的に送出する。
【００２７】
第１の実施の形態
本実施の形態は、ＭＰＥＧストリームから、ＧＯＰの開始位置から読み出し、ストリーム途中から次のフレーム間符号化データのヘッダを検出するまでのデータを復号する装置へ転送する圧縮画像再生方法を提供するものである。
【００２８】
図１は、上記基本的な考え方に基づく本発明の第１の実施の形態の圧縮画像再生方法の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、ディスクを用いた動画像再生方法を実現する装置に適用した例である。
図１において、ＭＰＥＧストリーム等の圧縮画像を記録するディスク１（記録媒体）と、ＭＰＥＧストリームの記録時にディスク１中のストリームのシーケンスヘッダ（ＳＨＣ）の位置を示すＳＨＣインデックス２と、ディスク１からＭＰＥＧストリームを読み出すディスク読出手段３と、ディスク１からディスク読出手段３で読み出されたＭＰＥＧストリームを一時格納するメモリ４と、ＭＰＥＧストリームからピクチャスタートコード（ＰＳＣ）の検出を行う検出手段５と、デコード手段７に対してＴＳパケットを送出する送出手段６と、画像ストリームをデコードし映像情報として出力するデコード手段７と、ディスク読出手段３、ヘッダ検出手段５及び送出手段６を各々管理制御する再生制御手段８とを備えて構成されている。
【００２９】
以下、上述のように構成された圧縮画像再生方法の動作を説明する。
図２は、上記ディスク１に記録されているＭＰＥＧストリームを示す図であり、図２（ａ）は従来のヘッダ位置（Ｂ１）の検出方法を示し、図２（ｂ）は本実施の形態のヘッダ位置（Ｂ２）の検出方法を示す。
フレーム内符号化画像のみを切り出すときには、図２（ａ）のＭＰＥＧストリーム３１のように、フレーム内符号化画像の先頭（Ａ１）からフレーム間符号化画像のヘッダ位置（Ｂ１）を検索することが必要であり、非常に負荷がかかる。
【００３０】
そこで本実施の形態では、図２（ｂ）のＭＰＥＧストリーム３２のように、フレーム内符号化画像データのヘッダ検出位置から適当にずらした位置（Ａ２）から、フレームデータのヘッダ位置（Ｂ２）の検出を行うようにする。フレーム内符号化画像に比べ、フレーム間符号化画像のデータ量は少ないことから、ヘッダ検出にかかる負荷が減少する。
【００３１】
図１において、まず、ディスク読出手段３は制御手段８からの指示を受け、ＳＨＣインデックス２で示された、ＧＯＰの始まり位置からメモリ４への記録されているＭＰＥＧストリームの読み出しを開始する。検出手段５では、メモリ４に読み出されたＭＰＥＧストリームの途中からＰＳＣの検出を行う。
【００３２】
図３は、ＭＰＥＧストリーム中からＰＳＣの検出を行う処理を示すフローチャートである。図中、Ｓはフローのステップを示す。
検出手段５は図３のフローチャートに従い、まず、ステップＳ１１で検出開始位置をαとし、ステップＳ１２でストリーム又はシーケンスの終わりであるかを判別し、ストリーム又はシーケンスの終わりでなければステップＳ１３でＰＳＣが検出されたか否かを判別する。ＰＳＣが検出されなければ、ステップＳ１４で検出開始位置αを＋１インクリメントして上記ステップＳ１２に戻ってＰＳＣが検出されるまで検出処理を繰り返す。
【００３３】
ストリーム又はシーケンスの終わりか、あるいはＰＳＣが検出されたときにはステップＳ１５で検出された位置をその結果として制御手段８へ送って本フローを終了する。
制御手段８は、検出手段５によりＭＰＥＧストリームからＰＳＣが検出されると、図４に示すＭＰＥＧストリーム開始位置（Ａ３）からＰＳＣ検出位置（Ｂ３）までのＭＰＥＧストリームを送出するよう送出手段６に指示する。
【００３４】
図４は、送出手段６から、デコード手段７に送出されるＭＰＥＧストリームを示す図である。図中のＡ３からＢ３の区間がデコード手段７に転送される。
図１に戻って、送出手段６により送出されたＭＰＥＧストリームは、デコード手段７により復号され、映像情報として出力される。ＭＰＥＧストリームの送出指示が終了すると同時に制御手段８はディスク読出手段３に新たな位置からのＭＰＥＧストリームの読み出しを指示し、以降同様な動作が繰り返される。
【００３５】
以上のように、第１の実施の形態の圧縮画像再生方法は、ＭＰＥＧストリームの記録時にディスク１中のストリームのＳＨＣの位置を示すＳＨＣインデックス２を用意し、ディスク１からＭＰＥＧストリームを読み出す際、ＳＨＣインデックス２の示すＳＨＣの位置からのデータを読み出し、その後、継続するＭＰＥＧストリームからフレーム間符号化データのヘッダの検出するまでの、データを読み出し復号するようにしたので、ディスク読出手段３によって読み出されたストリームから、フレーム内符号化画像を含むＭＰＥＧストリームを容易に得ることができる。
【００３６】
また、フレーム内符号化画像に比べ、フレーム間符号化画像はデータの量が少ないことから、ＭＰＥＧストリームの先頭から順にＰＳＣの検出を行うことに比べ、図３のＰＳＣ検出フローチャートでの処理が少なくなるため、ＰＳＣの検出時間の短縮を実現することができる。
なお、本実施の形態では、フレーム群のヘッダとしてシーケンスヘッダ（ＳＨＣ）をインデックスとして用いたが、ＧＳＣ（Group Start Code：ＧＯＰ開始同期コード）や、ＰＳＣ（Picture Start Code）を使用してもよい。
【００３７】
第２の実施の形態
本実施の形態は、抽出されたＭＰＥＧストリームの末尾を加工することで、復号を行う装置に対し、ピクチャの終了であることを示すことができる圧縮画像再生方法を提供するものである。
【００３８】
図５は、本発明の第２の実施の形態の圧縮画像再生方法の構成を示すブロック図である。本実施の形態の説明にあたり、図１と同一構成部分には同一符号を付して重複部分の説明を省略する。
図５において、図１の構成に、切り出したＭＰＥＧストリームの末尾を書き換えてコードを付加する末尾加工手段９が追加されて構成されている。
以下、上述のように構成された圧縮画像再生方法の動作を説明する。
【００３９】
早送りなどのトリック再生時にＭＰＥＧストリームを切り出してデコード処理を行う時、ＭＰＥＧストリームからストリームを切り出す等のＭＰＥＧストリームに対しての加工を行うために、デコード手段７がフレームの終了を検知できない。そこで本実施の形態では、切り出したストリームの末尾を、ストリームの終了であることを知らせるコードを付加することによってデコード手段に対し、フレームの終了を告知する。
【００４０】
図６は、本実施の形態によって得られる末尾を加工したＭＰＥＧストリームを示す図である。
図６において、４１は本圧縮画像再生方法において得られるＭＰＥＧストリーム、４２はＭＰＥＧストリーム４１を末尾加工手段９でＭＰＥＧストリームの末尾を書き換えることで得られるＭＰＥＧストリームである。
【００４１】
第１の実施の形態で述べたＰＳＣ検出方法によってＰＳＣ検出の後、ＰＳＣ検出後に得られるＭＰＥＧストリームについて図５の末尾加工手段手段９で前記ＭＰＥＧストリームの末尾をシーケンスエンドコード（ＳＥＣ）等の制御コードに書き換えることで加工し、再生制御手段８は、加工したストリームを送出するよう送出手段６に指示する。
【００４２】
デコード手段７は、送出されるＭＰＥＧストリームから制御コードを検知すると、デコード処理を切り替える。これにより、強制的にフレームの終わりをデコード手段７に告知するので、デコード手段７がフレームの終わりを検知し損ねることがなくなり、フレームの終わりの検知の失敗による誤動作を防ぐことが実現できる。
【００４３】
以上のように、第２の実施の形態の圧縮画像再生方法では、切り出したＭＰＥＧストリームの末尾を書き換えてコードを付加する末尾加工手段９を備え、ＭＰＥＧストリームの末尾にフレーム内符号化データの終了を表すコードを付加することで、復号を行う装置に対し、確実にピクチャの終了であることを示すことができる。
なお、実施例においては書き換えるコードの例としてＳＥＣを挙げたが、フレームの終了を示すコードであれば任意である。
【００４４】
第３の実施の形態
本実施の形態は、抽出されたストリームの復号を行う装置へ転送する際に、制御コードを挿入した場合に、その後に抽出されたストリームの転送を遅らせることが可能となるため、復号を行う装置内のバッファをあふれさせることなくストリームを送出することができる圧縮画像再生方法を提供するものである。
【００４５】
図７は、本発明の第３の実施の形態の圧縮画像再生方法の構成を示すブロック図である。本実施の形態の説明にあたり、図１と同一構成部分には同一符号を付して重複部分の説明を省略する。
図７において、図１の構成に、切り出したＭＰＥＧストリームの末尾に制御コードを付加する制御コード付加手段１０が追加されて構成されている。
以下、上述のように構成された圧縮画像再生方法の動作を説明する。
【００４６】
早送りなどのトリック再生時にストリームを切り出してデコード処理を行う時、切り出したフレーム内符号化画像を含むＭＰＥＧストリームをデコード手段に送出するが、連続して送出を行うと、通常のストリームの状態よりフレーム内符号化画像が多くなる。そのため、ビットレートがデコード手段が想定しているものより大きくなることによるビットバッファあふれ等によるデータ喪失が生じる。そこで本実施の形態では、切り出したストリームの末尾に制御コードを付加することで送出手段の制御を行い、ストリームの送出速度を調整する。
【００４７】
図８は、本実施の形態によって得られる末尾に制御コードを付加したＭＰＥＧストリームを示す図である。
図８において、５１は本圧縮画像再生方法において得られるＭＰＥＧストリーム、５２はＭＰＥＧストリーム５１に制御コード付加手段１０でＭＰＥＧストリームの末尾に制御コードを付加することで得られるＭＰＥＧストリームである。
【００４８】
図９は、制御コードによる送出処理の例を示すフローチャートであり、制御コード付加手段１０によってＭＰＥＧストリームに付加された前記制御コードによって、送出手段６が制御される例を示す。
第１の実施の形態で述べたＰＳＣ検出方法によってＰＳＣ検出の後、ＰＳＣ検出後に得られるＭＰＥＧストリームについて図７の制御コード付加手段１０で前記ＭＰＥＧストリームの末尾に制御コードを付加することで加工し、再生制御手段８は、加工したストリームを送出するよう送出手段６に指示する。
【００４９】
まず、ステップＳ２１で送出手段６は再生制御手段８から送出開始命令により、ＭＰＥＧストリームの送出を開始し、ステップＳ２２で制御コードを検出したか否かを判別する。制御コードが検出されなければ、ステップＳ２３で制御コードを検知するまでは通常処理としてデコーダ手段７にＭＰＥＧストリームを送出する。
【００５０】
送出されるＭＰＥＧストリームから制御コードを検知すると、ステップＳ２４で送出処理を切り替え送出を中断し、ステップＳ２５で一定期間ウェイトし、一定期間経過後に後に続くデータを送出する。
これにより、送出するＭＰＥＧストリームの送出速度を制御することができるので、デコード処理時のバッファあふれ等によるデータ喪失を防ぐことができ、また、再生制御手段８は送出手段６の処理終了を待つことなく、別の処理を行うことができる。
【００５１】
第４の実施の形態
本実施の形態は、制御コードをパケットとして出力することで、ストリームが固定長のパケットに分割されたＭＰＥＧ２トランスポートストリームのような形式においても、抽出されたストリームの復号を行う装置へ転送する際に、制御コードを挿入した場合に、その後に抽出されたストリームの転送を遅らせることが可能となるため、復号を行う装置内のバッファをあふれさせることなくストリームを送出できる圧縮画像再生方法を提供するものである。
【００５２】
図１０は、本発明の第４の実施の形態の圧縮画像再生方法の構成を示すブロック図である。本実施の形態の説明にあたり、図１と同一構成部分には同一符号を付して重複部分の説明を省略する。
図１０において、図１の構成に、切り出したＭＰＥＧ２トランスポートストリームの末尾に、ＭＰＥＧトランスポートストリームパケットと同じ長さの制御パケットを付加する制御パケット付加手段１１が追加されて構成されている。
以下、上述のように構成された圧縮画像再生方法の動作を説明する。
【００５３】
ストリームが固定長パケットに分割されたＭＰＥＧ２トランスポートストリームのような場合において、抽出されたストリームの末尾に付加する制御コードも固定長のパケットであることが望ましい。そこで本実施の形態では、切り出したストリームの末尾に制御パケットを付加することで送出手段の制御を行い、ストリームの送出速度を調整する。
【００５４】
図１１は、本実施の形態によって得られる末尾に制御パケットを付加したＭＰＥＧストリームを示す図である。
図１１において、６１は本圧縮画像再生方法において得られるＭＰＥＧストリーム、６２はＭＰＥＧストリーム６１に前記制御パケット付加手段１１でＭＰＥＧストリームの末尾に制御パケットを付加することで得られるＭＰＥＧストリームである。
【００５５】
図１２は、制御パケットによる送出処理の例を示すフローチャートであり、制御コード付加手段１１によってＭＰＥＧストリームに付加された前記制御コードによって、送出手段６が制御される例を示す。
第１の実施の形態で述べたＰＳＣ検出方法によってＰＳＣ検出の後、ＰＳＣ検出後に得られるＭＰＥＧストリームについて図１０の制御パケット付加手段１１で前記ＭＰＥＧストリームの末尾に制御パケットを付加することで加工し、制御手段８は、加工したストリームを送出するよう送出手段６に指示する。
【００５６】
まず、ステップＳ３１で送出手段６は再生制御手段８から送出開始命令により、ＭＰＥＧストリームの送出を開始し、ステップＳ３２で制御パケットを検出したか否かを判別する。制御パケットが検出されなければ、ステップＳ３３で制御コードを検知するまでは通常処理としてデコーダ手段７にＭＰＥＧストリームを送出する。
送出されるＭＰＥＧストリームから制御パケットを検知すると、ステップＳ３４で送出処理６を切り替え、制御パケットを抜き取り、ステップＳ３５でＮｕｌｌパケットを送出する。
【００５７】
ステップＳ３６では、再生制御手段８からＮｕｌｌパケット送出停止指示があるか否かを判別し、Ｎｕｌｌパケット送出停止指示がなければステップＳ３５に戻って再生制御手段８からＮｕｌｌパケット送出停止指示を受けるまでＮｕｌｌパケット送出を続ける。再生制御手段８からＮｕｌｌパケット送出停止指示を受けると、ステップＳ３２に戻って送出手段６は通常処理に戻る。
これにより、送出するＭＰＥＧストリームの送出速度を制御することができるので、デコード処理時のバッファあふれ等によるデータ喪失を防ぐことができる。
【００５８】
また、制御コードがＴＳパケットの形式をしているので、パケットの同期ずれ等による誤動作を防ぐことができる。
なお、本実施の形態では、付加する制御パケットの例として送出手段のＮｕｌｌパケット送出切り替えを挙げたが、デコード処理の切り替え等、他の利用も考えられる。
【００５９】
なお、上記各実施の形態では、ＭＰＥＧ２システムにおいて映像、音声信号を入出力する圧縮画像再生方法に適用しているが、ＭＰＥＧシステムに限るものでなく、他の圧縮画像再生装置に適用できる。また、ディスクから転送するデータストリームは、どのような形式のものでもよい。
【００６０】
また、本実施の形態ではＭＰＥＧシステムを、例えばコンピュータ本体により行うことができる、ＭＰＥＧアルゴリズムに基づく動画像符号化装置にはすべて適用でき、例えばこの手法を実現するために必要な環境としてはワークステーションやパーソナルコンピュータ以外にＭＰＥＧデコーダなどを外付けにした専用マシンでもよい。
【００６１】
また、記録装置の種類や記録方法等は限定されず、全ての装置に適用可能である。例えば、記録装置として、ＨＤＤのほかＤＶＤ（Digital Video Disc）やＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＭＤ（Mini Disc）に記録するものでもよい。特に、データ転送速度やランダム・アクセス性能が高く、高速アクセスが可能なＨＤＤを記録媒体に用いれば、長時間記録した番組の中から所望の番組を瞬時に検索し、直ぐに利用することが可能になる。また、光磁気ディスク等ＨＤＤ以外の記録装置を用いてもよく、同様の効果を得ることができる。
さらに、上記圧縮画像再生方法を構成する回路や部材の数、種類などは前述した実施の形態に限られないことは言うまでもなく、ソフトウェアにより実現するようにしてもよい。
【００６２】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明によれば、装置の構成が単純で、フレームの終了の検知や送出速度の制御が容易な圧縮画像再生方法を実現することができる。具体的には、以下のような効果を得ることができる。
請求項１乃至３記載の発明では、ＭＰＥＧストリームから、ＧＯＰの開始位置から読み出し、ストリーム途中から次のフレーム間符号化データのヘッダを検出するまでのデータを復号する装置へ転送することによって、ヘッダ検出処理を軽減することができる。
【００６３】
請求項４記載の発明では、抽出されたストリームの末尾を加工することで、復号を行う装置に対し、ピクチャの終りであることを確実に示すことができる。
請求項５記載の発明では、抽出されたストリームの復号を行う装置へ転送する際に、制御コードを挿入した場合に、その後に抽出されたストリームの転送を遅らせることが可能となるため、復号を行う装置内のバッファをあふれさせることなくストリームを送出することができる。
【００６４】
請求項６記載の発明では、制御コードをパケットとして出力することで、ストリームが固定長のパケットに分割されたＭＰＥＧ２トランスポートストリームのような形式においても、抽出されたストリームの復号を行う装置へ転送する際に、制御コードを挿入した場合に、その後に抽出されたストリームの転送を遅らせることが可能となるため、復号を行う装置内のバッファをあふれさせることなくストリームを送出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の圧縮画像再生方法の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態の圧縮画像再生方法のディスクに記録されているＭＰＥＧストリームを示す図である。
【図３】本実施の形態の圧縮画像再生方法のＭＰＥＧストリーム中からＰＳＣの検出を行う処理を示すフローチャートである。
【図４】本実施の形態の圧縮画像再生方法の送出手段からデコード手段に送出されるＭＰＥＧストリームを示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の圧縮画像再生方法の構成を示すブロック図である。
【図６】本実施の形態によって得られる末尾を加工したＭＰＥＧストリームを示す図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態の圧縮画像再生方法の構成を示すブロック図である。
【図８】本実施の形態の圧縮画像再生方法の末尾に制御コードを付加したＭＰＥＧストリームを示す図である。
【図９】本実施の形態の圧縮画像再生方法の制御コードによる送出処理の例を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第４の実施の形態の圧縮画像再生方法の構成を示すブロック図である。
【図１１】本実施の形態の圧縮画像再生方法の末尾に制御パケットを付加したＭＰＥＧストリームを示す図である。
【図１２】本実施の形態の圧縮画像再生方法の制御パケットによる送出処理の例を示すフローチャートである。
【図１３】本実施の形態の圧縮画像再生方法のＭＰＥＧ方式により動画像を圧縮する例を示す図である。
【符号の説明】
１ ディスク（記録媒体）
２ ＳＨＣインデックス
３ ディスク読出手段
４ メモリ
５ 検出手段
６ 送出手段
７ デコード手段
８ 制御手段
９ 末尾加工手段
１０ 制御コード付加手段
１１ 制御パケット付加手段
Claims (6)
- 画像情報をフレーム単位に、フレーム内符号化、あるいはフレーム間符号化し、前記フレームを複数まとめてフレーム群とされた圧縮画像のＭＰＥＧストリームを記録媒体から読み出し、読み出されたＭＰＥＧストリームを復号して画像情報を再現する圧縮画像再生方法において、
前記記録媒体上のＭＰＥＧストリーム中の、フレーム群データのヘッダの位置を格納したインデックスを用意し、
前記記録媒体から前記ＭＰＥＧストリームを読み出す際、前記インデックスの示すフレーム群データのヘッダの位置から所定量ずらした位置からのデータを読み出し、
継続する前記ＭＰＥＧストリームからフレーム間符号化データのヘッダの検出するまでの、データを読み出し、復号を行う装置へ転送することを特徴とする圧縮画像再生方法。 - 前記フレーム群データのヘッダは、シーケンスヘッダコード（ＳＨＣ）であり、前記フレーム間符号化データのヘッダは、ピクチャスタートコード（ＰＳＣ）であることを特徴とする請求項１記載の圧縮画像再生方法。
- 前記復号を行う装置では、最初のフレーム内符号化データのみを復号することを特徴とする請求項１記載の圧縮画像再生方法。
- 前記フレーム間符号化データのヘッダ検出後のＭＰＥＧストリームの末尾にフレーム内符号化データの終了を表すコードを付加することを特徴とする請求項１記載の圧縮画像再生方法。
- 前記記録媒体から読み出された前記ＭＰＥＧストリームの末尾に制御コードを付加することを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮画像再生方法。
- 前記制御コードは、制御用パケットであることを特徴とする請求項５記載の圧縮画像再生方法。
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