JP2003209801A - 動画像符号化装置および動画像記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ランダムアクセスの再生時に画面を表示する
までのピクチャ処理枚数の増加を防ぐとともに、つなぎ
編集時の自由度を高め、さらに、ＭＰＥＧ以外の圧縮形
態に対しても同様の符号化を行うことを可能とする。 【解決手段】 符号化する動画像信号が直前または直後
のフレームの動画像信号と同一であるか否かを検出する
ための画像切り替え検出手段（画面切り替え検出回路
３）で検出された情報に基づいて、動画像信号を符号化
して動画像符号化データを生成するための動画像符号化
手段（符号化制御部５）から出力される符号化データ
と、差分０符号化データ生成手段（差分０のＢおよびＰ
ピクチャ符号化データ生成部４）から出力される符号化
データのいずれか一方を選択する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スロー再生のよう
に、連続した同一画像の再生を一部に含む動画像信号を
符号化する機能を有する動画像符号化装置およびこれを
用いた動画像記録再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、よく知られたＭＰＥＧ等の動画像
圧縮技術を用いて、動画像信号に対して符号化処理を行
い、磁気記録テープ、ハードディスク、ＤＶＤ−ＲＡＭ
等の記録媒体に動画像符号化データを記録するシステム
や、記録媒体に記録されている動画像符号化データに対
して復号化処理を行い、動画像信号として再生するシス
テムが開発されている。

【０００３】このようなシステムにおいて、記録媒体に
記録された動画像符号化データを再生し、他の機器へ伝
送する機能を備えた装置も開発されているが、このよう
な機器同士の接続においては、送信機器側において、受
信機器側で扱うことができる動画像符号化データ形式に
変換して送出する必要があり、サーチやスローなどのト
リックプレイ状態を行う場合には工夫を要する。

【０００４】例えば、ＤＶＤへＭＰＥＧプログラムスト
リーム（以下、ＭＰＥＧ＿ＰＳと記す）形式で記録され
た信号を、ＭＰＥＧトランスポートストリーム（以下、
ＭＰＥＧ＿ＴＳと記す）形式に変換して、ＩＥＥＥ１３
９４経由でセットトップボックス（以下、ＳＴＢと記
す）へ送信するシステムにおいて、ノーマル再生であれ
ば、トランスコーディングと呼ばれる技術を用いて、符
号化したままの状態でＭＰＥＧ＿ＰＳ形式からＭＰＥＧ
＿ＴＳ形式に変換することは比較的容易である。しかし
ながら、スロー再生時などは、特別な仕組みを持たない
ＳＴＢの復号化器で復号できる形式のＭＰＥＧ＿ＴＳ形
式に変換することは困難である。

【０００５】したがって、あらゆる再生モードに対応で
きるように、一旦、復号化した動画像をＭＰＥＧ＿ＴＳ
形式に符号化できる動画像符号化装置を追加することが
容易な解決方法となるが、ＭＰＥＧの動画像符号化装置
には、大規模な回路を必要とする動き補償予測符号化回
路が実装されているため、大幅なコスト増を招いてしま
うという問題があった。このような問題を解決する方法
の一例として、符号化データを復号化した動画像信号に
対して再符号化を行う動画像再符号化装置において、復
号化前の動画像圧縮データに含まれる符号化パラメータ
を用いて符号化することにより、動き補償予測に必要な
動きベクトル検出回路を省略しながらも、高画質な再符
号化を実現可能とした動画像再符号化装置が、特開２０
００−２４４９２９号公報に開示されている。

【０００６】ここで、特開２０００−２４４９２９号公
報に開示されている技術を、図８〜図１０を用いて具体
的に説明する。図８は、動画像再符号化装置を含むシス
テムの構成を示すブロック図、図９は、動画像再符号化
装置内のビデオエンコーダの構成例を示すブロック図、
図１０は、動画像再符号化装置の動作タイミング例を示
す模式図である。

【０００７】図８において、１１０はデータ分離部、１
１１は音声データバッファメモリ、１１２は動画像デー
タバッファメモリ、１１３は副映像データバッファメモ
リ、１１４はナビゲーションデータバッファメモリ、１
１５はオーディオデコーダ、１１６はビデオデコーダ、
１１７は副映像デコーダ、１１８は映像オーバレイ処理
部、１１９は加算部、１２０はＧＵＩ画像信号発生部、
１２１はオーディオエンコーダ、１２２はビデオエンコ
ーダ、１２３はフレームメモリ、１２４は再符号化部音
声データバッファメモリ、１２５は再符号化部動画像デ
ータバッファメモリ、１２６は多重化部、１２７はＩＥ
ＥＥ１３９４インターフェース、１２８は再符号化部、
１２９は音声信号用Ｄ／Ａ変換器、１３０は映像信号用
Ｄ／Ａ変換器、１３１はデータメモリ、１５０は光ディ
スク装置である。

【０００８】図９において、１７０は動き補償部、１７
２は動き補償モードおよびＤＣＴタイプ決定部、１７３
はレート制御部、１７４はＤＣＴ処理部、１７５は量子
化部、１７６は逆量子化部、１７７は逆ＤＣＴ処理部、
１７８は可変長符号化部である。

【０００９】図１０において、（ａ）は動画像符号化デ
ータの復号化タイミング、（ｂ）はビデオデコーダ１１
６による１／３倍速のスロー再生時の復号化タイミン
グ、（ｃ）は１／３倍速のスロー再生として復号化され
た動画像信号、（ｄ）は動画像再符号化処理タイミン
グ、（ｅ）は再復号化信号である。

【００１０】上述した構成からなる動画像再符号化装置
を含むシステムの動作について簡単に説明する。光ディ
スク装置１５０は例えばＤＶＤ規格のものであり、音声
データ、符号化された動画像データ、副映像データ、ナ
ビゲーションデータ等が多重化されて記録されている。
この光ディスク装置１５０から再生される信号は、デー
タ分離部１１０に入力され、音声データ１５１、動画像
データ１５２、副映像データ１５３、ナビゲーションデ
ータ１５４の各データヘと分離される。分離された各デ
ータ１５１、１５２、１５３、１５４は、バッファメモ
リ１１１、１１２、１１３、１１４をそれぞれ経由し
て、オーディオデコーダ１１５、ビデオデコーダ１１
６、副映像デコーダ１１７により復号化される。

【００１１】ビデオデコーダ１１６により動画像データ
を復号化して得られた動画像信号１５６に対して、副映
像デコーダ１１７により副映像データを復号化して得ら
れた副映像信号１５７と、再生装置がＧＵＩ（Ｇｒａｐ
ｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）画像信号
発生部１２０によりユーザのオペレーション１６０に対
応して独自に発生させるＧＵＩ画像信号１５９とが、加
算部１１９を介して映像オーバレイ処理部（ＯＳＤ）１
１８によってオーバレイ（合成）処理される。

【００１２】そして、オーディオデコーダ１１５で音声
データを復号化して得られた音声信号１５５と、映像オ
ーバレイ処理部１１８でオーバレイ処理された動画像信
号１５８は、それぞれＤ／Ａ変換器１２９、１３０によ
りアナログ信号１６１、１６２に変換されて外部へ出力
される。さらに、これらの音声信号１５５とオーバレイ
処理後の動画像信号１５８は、それぞれオーディオエン
コーダ１２１、ビデオエンコーダ１２２により再符号化
される。この再符号化により得られた音声データおよび
動画像データは、それぞれバッファメモリ１２４、１２
５を経由して、多重化部１２６によりトランスポートス
トリームに多重化され、さらにＩＥＥＥ１３９４インタ
ーフェース１２７からディジタル出力される。

【００１３】また、ビデオデコーダ１１６からは、復号
化と同時にマクロブロック毎の動きベクトル、符号化モ
ード、量子化ステップ等の復号化前の動画像データ１５
２に含まれる符号化パラメータ１６４が抽出され、この
符号化パラメータ１６４はデータメモリ１３１に一時記
憶される。ビデオエンコーダ１２２には、データメモリ
１３１に一時記憶された符号化パラメータデータから、
再符号化を行う画像フレームおよびマクロブロックに対
応する符号化パラメータが読み出され、外部から与えら
れる既定の動きベクトル情報１６５とともに入力され
る。

【００１４】図９に、動画像再符号化装置内のビデオエ
ンコーダ１２２の構成例を示す。なお、図９において、
図８に示す構成要素と同一の部分には、同一の符号を付
している。ビデオエンコーダ１２２は、ＭＰＥＧ２等に
代表される動き補償予測直交変換符号化方式に基づいて
おり、図９に示すように、動き補償部１７０、動き補償
モード（符号化モード）およびＤＣＴタイプ決定部１７
２、ＤＣＴ処理部１７４、量子化部１７５、逆量子化部
１７６、逆ＤＣＴ処理部１７７、フレームメモリ１２
３、レート制御部１７３、可変長符号化部１７８から構
成される。

【００１５】このビデオエンコーダ１２２は、通常のＭ
ＰＥＧ２エンコーダ等の動画像符号化装置で必要な動き
ベクトル検出回路が無いことが特徴となっている。通常
の動画像符号化装置では、マクロブロック毎に動きベク
トルを検出するために、膨大なブロックマッチング演算
を必要とする。一般に、動きベクトル検出回路が符号化
装置全体に占めるハードウェアリソースは非常に高い比
率を占めるが、ビデオエンコーダ１２２では、このよう
なハードウェア規模の大きい動きベクトル検出部が不要
である。すなわち、この動画像再符号化装置では、復号
化前の動画像データ１５２から抽出した符号化パラメー
タ１６４の動きベクトル情報と、外部から与えられる既
定の動きベクトル情報１６５との両者を用いて動き補償
を行う。

【００１６】次に、動き補償モードおよびＤＣＴタイプ
決定部１７２により、それぞれの動き補償による予測誤
差信号のパワーまたは大きさと、符号化対象画像信号の
パワーまたは大きさから、符号化パラメータ１６４の動
きベクトル情報あるいは動きベクトル情報１６５のいず
れを用いるか、あるいはイントラ符号化を行うかをマク
ロブロック毎に決定する。次に、復号化前の動画像デー
タ１５２から抽出した符号化パラメータ１６４の動きベ
クトル情報による予測符号化が選択されたマクロブロッ
クについては、後述するＤＣＴタイプを復号化前の動画
像データ１５２から抽出したＤＣＴタイプと一致させ、
また、それ以外の場合は、最適なＤＣＴタイプの検出を
行う。

【００１７】レート制御部１７３では、量子化部１７５
で使用するマクロブロック毎の量子化ステップの決定を
行う。すなわち、まず復号化前の動画像データ１５２か
ら抽出した符号化パラメータ１６４の動きベクトル情報
による予測符号化が選択されたマクロブロックについて
は、出力ビットレートの制約を受けない場合は、動画像
データ１６２から柚出した量子化ステップをそのまま利
用し、出力ビットレートの制約を受ける場合は、所望の
ビットレートとなるように、発生符号量１８０を参照し
て量子化ステップを決定する。また、外部からの既定の
動きベクトル情報１６５が選択されたマクロブロック、
あるいはイントラ符号化が選択されたマクロブロックに
ついて、出力ビットレートの制約を受けない場合は、動
画像データ１５２から抽出した量子化ステップ、または
予め定められた所定の量子化ステップを用い、出力ビッ
トレートの制約を受ける場合は、所望のビットレートと
なるように、発生符号量１８０を参照して量子化ステッ
プを決定する。

【００１８】以上のように構成された動画像再符号化装
置において、ビデオデコーダ１１６に入力される動画像
符号化データに対してスロー再生処理を行って復号化す
る方法と、前記スロー再生処理を行った復号化データに
対する再符号化手順について詳細に説明する。なお、説
明の都合上、スロー再生速度を１／３としてある。

【００１９】ここで、ＭＰＥＧ方式の符号化、復号化方
法の特徴について簡単に説明する。ＭＰＥＧ方式の符号
化は、動き補償予測、ＤＣＴ処理および量子化処理から
なり、時間軸の予測方向によって、Ｉピクチャ、Ｐピク
チャ、Ｂピクチャの３種類に分類され、１枚のＩピクチ
ャと０枚以上のＰピクチャおよびＢピクチャからなるＧ
ＯＰ構造に基づいて行われる。Ｉピクチャはフレーム内
符号化画像、Ｐピクチャは時間的に先のＩピクチャまた
はＰピクチャから予測されるフレーム間予測符号化画
像、Ｂピクチャは時間的に後ろおよび先のＩピクチャお
よびＰピクチャ、またはその一方から予測されるフレー
ム間予測符号化画像である。このため、Ｐピクチャを復
号するためには予測の元になるＩピクチャが、Ｂピクチ
ャを再生するためには予測の元になるＩピクチャおよび
Ｐピクチャが必要となる。

【００２０】図１０において、Ｉ、Ｂ、Ｐはそれぞれの
ピクチャの種類、その後ろについている数字は表示順序
を示しており、例えばＩ２ピクチャはフレーム内符号化
画像、Ｐ５ピクチャはＩ２ピクチャから予測されるフレ
ーム間予測符号化画像、Ｂ０ピクチャ、Ｂ１ピクチャは
Ｉ２ピクチャから予測されるフレーム間予測符号化画
像、Ｂ３ピクチャ、Ｂ４ピクチャはＩ２ピクチャとＰ５
ピクチャから予測されるフレーム間予測符号化画像であ
る。したがって、Ｐ５ピクチャの復号にはＩ２ピクチャ
が必要であり、Ｂ０ピクチャとＢ１ピクチャの復号には
Ｉ２ピクチャが必要であり、Ｂ３ピクチャとＢ４ピクチ
ャの復号にはＩ２ピクチャとＰ６ピクチャが必要であ
る。

【００２１】上述した復号化方法に沿って復号化を行っ
た場合、一般的なＭＰＥＧの動画像の復号化タイミング
は、図１０（ａ）に示すようになる。Ｂ０ピクチャ、Ｂ
１ピクチャはＩ２ピクチャの処理が行われるまで参照で
きず、Ｂ３ピクチャ、Ｂ４ピクチャはＩ２ピクチャとＰ
５ピクチャの処理が行われるまで参照できないからであ
る。１／３倍速のスロー再生を行う場合、同一フレーム
のデータを３回ずつ繰り返して表示すればよいが、図１
０（ｂ）に示すように、３フレーム間隔でＭＰＥＧデー
タを受け取っても、特別な仕掛けを持たないＭＰＥＧデ
コーダを備えた装置では上手く表示することができな
い。

【００２２】そこで、符号化された動画像データにスロ
ー再生処理を行って復号化を行う場合には、フレーム周
期の整数倍のタイミングで複合化を行い（１／３倍速の
スロー再生を実現する場合では３倍）、復号化をしてい
ない時には同一の表示フレームを繰り返し表示すること
でスロー再生が実現され、復号化された動画像信号は、
図１０（ｃ）に示すようになる。なお、図１０（ｃ）に
おいて、数字のみを付した部分が、同じ数字を付した
Ｉ、Ｐ、Ｂピクチャと同一フレームのデータを繰り返し
表示している部分である。

【００２３】一方、１／３倍速のスロー再生として、復
号化された動画像信号である図１０（ｃ）に示す信号に
対して再符号化を行った場合、再符号化出力は符号化手
順とフレーム間予測の構造を考慮して、間１０（ｄ）に
示すようなタイミングで再符号化処理が行われる。符号
化データを復号化した時に抽出した符号化パラメータを
使用して再符号化を行うため、Ｂ０ピクチャ、Ｂ１ピク
チャはＩ２ピクチャの処理が行われるまで処理できない
からである。

【００２４】ここで、Ｂ０ピクチャ、Ｂ１ピクチャのフ
レームは、同一の動画像フレームを繰り返しＢピクチャ
として再符号化しており、またＰ２’ピクチャはＩ２ピ
クチャと同一の動画像フレームをＰピクチャとして再符
号化したもので、そのとき参照画像と予測画像が一致す
るため、ゼロベクトルの動き補償予測符号化を行うこと
により、予測誤差信号は常にゼロとなり符号化効率の非
常に高い符号化を行うことができるとされている。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術で示した方法では、Ｉピクチャと同一の同
画像フレームをゼロベクトルを用いた動き補償予測符号
化を用いてＰ’ピクチャとして再符号化する場合、Ｐ’
ピクチャの差分は、既に再復号化されたＩピクチャの動
画像信号と、動画像信号であるＰピクチャ（つまり再符
号化前のＩピクチャ）との差分として求められるため、
ゼロベクトルを用いた動き補償予測符号化を行っても、
図９に示すＤＣＴ処理部１７４、量子化部１７５による
処理を行うために、誤差が生じる可能性があり、差分は
常に０にはならない。よって、再復号化されたＰ’ピク
チャと再復号化されたＩピクチャとは同一画像になら
ず、再復号化された動画像信号は、図１０（ｅ）に示す
ようになる。

【００２６】また、動画像データの復号化をフレーム周
期の整数倍のタイミングで行い（１／３倍速のスロー再
生を実現する場合では３倍）、復号化していないときは
同一の表示フレームを繰り返し表示しているため、再符
号化時のＧＯＰを構成するピクチャ数がフレーム周期の
整数倍だけ（１／３倍速のスロー再生に対しての再符号
化である場合には３倍）増加することになる。

【００２７】この場合、再符号化した動画像圧縮データ
をＩＥＥＥ１３９４経由で出力し、受信側で復号して表
示するだけならば問題ないが、再符号化した動画像圧縮
データをランダムアクセス可能なメディアに記録する場
合には、以下の問題が生じる。すなわち、再符号化した
動画像圧縮データに対して、ＧＯＰの途中から再生する
といったランダムアクセスを行った場合に、Ｂ、Ｐピク
チャの復号を行うために必要なＩピクチャ、Ｐピクチャ
の復号処理が、Ｐ２’ピクチャ、Ｐ５’ピクチャの分だ
け増えてしまい、逆方向再生や逆方向スロー再生などで
はより顕著になるという問題が生じる。また、ＧＯＰ単
位のつなぎ編集作業を行う場合に、１つのＧＯＰで構成
される時間が長くなるため、自由度が低下するという問
題が生じる。

【００２８】また、上述した従来の技術における再符号
化方法は、符号化データを復号化した時に抽出した符号
化パタメータを使用することが前提であるため、ＤＶ方
式などのＭＰＥＧ以外の動画像符号化データの場合には
適応できないといった問題があった。

【００２９】このように、上述した従来の技術では、低
コストで動画像再符号化装置を追加することが可能であ
る反面、種々の問題点があった。一方、市販されている
ＭＰＥＧデータ再生装置には、外部からのアナログ入力
信号をＭＰＥＧ符号化して記録する回路を備えた装置も
あり、このような装置においては、再符号化のためだけ
に、動画像符号化装置を追加する必要はないため、動き
補償予測に必要な動きベクトル検出回路を実装した符号
化装置を備えることができる。

【００３０】本発明は、上述した事情に鑑み提案された
もので、動き補償予測に必要な動きベクトル検出回路を
実装した符号化装置を用いることを前提とし、連続した
同一画像フレームの処理に対する符号化手段において、
動画像符号化データを復号化した場合であって画像の同
一画像表示を維持できるように符号化し、画像の切り替
わりに応じてＧＯＰ構成を制御することにより、ランダ
ムアクセスの再生時に画面を表示するまでのピクチャ処
理枚数の増加を防ぐとともに、つなぎ編集時の自由度を
高め、さらに、ＭＰＥＧ以外の圧縮形態に対しても同様
の符号化を行うことが可能な動画像符号化装置およびこ
れを用いた動画像記録再生装置を提供することを目的と
する。

【００３１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る動画像符号
化装置は、動画像信号を符号化するための動画像符号化
装置において、符号化する動画像信号が直前または直後
のフレームの動画像信号と同一であるか否かを検出する
ための画像切り替え検出手段と、動画像信号を符号化し
て動画像符号化データを生成するための動画像符号化手
段と、差分０のＢピクチャの符号化データを生成するた
めの差分０符号化データ生成手段と、前記動画像符号化
手段から出力される符号化データと前記差分０符号化デ
ータ生成手段から出力される符号化データを選択するた
めの符号化データ選択手段とを備え、前記符号化データ
選択手段は、前記画像切り替え検出手段で検出された情
報に基づいて、前記動画像符号化手段から出力される符
号化データと前記差分０符号化データ生成手段から出力
される符号化データのいずれか一方を選択することを特
徴とするものである。

【００３２】また、本発明に係る動画像符号化装置は、
前記符号化データ選択手段が、符号化する動画像信号が
直後のフレームの画像と同一である場合には、前記差分
０符号化データ生成手段から出力される差分０の逆方向
予測のＢピクチャ符号化データを選択し、符号化する動
画像信号が直後のフレームの画像と異なる場合には、前
記動画像符号化手段から出力される符号化データを選択
することを特徴とするものである。

【００３３】また、本発明に係る動画像符号化装置は、
ＧＯＰを構成するピクチャ数の上限を設定し、入力され
る動画像信号のスロー再生速度に応じて、ＧＯＰを構成
するピクチャ数を設定した上限値以下で可変とすること
を特徴とするものである。

【００３４】また、本発明に係る動画像符号化装置は、
動画像信号を符号化するための動画像符号化装置におい
て、符号化する動画像信号が直前または直後のフレーム
の動画像信号と同一であるか否かを検出するための画像
切り替え検出手段と、動画像信号を符号化して動画像符
号化データを生成するための動画像符号化手段と、差分
０のＢおよびＰピクチャの符号化データを生成するため
の差分０符号化データ生成手段と、前記動画像符号化手
段から出力される符号化データと前記差分０符号化デー
タ生成手段から出力される符号化データを選択するため
の符号化データ選択手段とを備え、前記符号化データ選
択手段は、前記画像切り替え検出手段で検出された情報
に基づいて、前記動画像符号化手段から出力される符号
化データと前記差分０符号化データ生成手段から出力さ
れる符号化データのいずれか一方を選択することを特徴
とするものである。

【００３５】また、本発明に係る動画像符号化装置は、
ＧＯＰを構成するピクチャ数およびＩピクチャまたはＰ
ピクチャが出現する周期を設定し、前記符号化データ選
択手段は、符号化する動画像信号が直前または直後のフ
レームの画像と同一で、ＢピクチャまたはＰピクチャと
して符号化する場合には、前記差分０符号化データ生成
手段から出力される差分０の逆方向予測のＢピクチャ符
号化データ、差分０の順方向予測のＢピクチャ符号化デ
ータ、差分０の順方向予測のＰピクチャ符号化データの
うちのいずれかを選択し、符号化する動画像信号が直後
のフレームの画像と異なる場合には、前記動画像符号化
手段から出力される符号化データを選択することを特徴
とするものである。

【００３６】また、本発明に係る動画像符号化装置は、
前記画像切り替え検出手段が、前記動画像符号化手段で
符号化するためのバッファメモリに蓄積した動画像信号
と、入力される動画像信号とを比較することにより、直
前または直後のフレームの動画像信号と同一であるか否
かを検出することを特徴とするものである。

【００３７】また、本発明に係る動画像符号化装置は、
前記画像切り替え検出手段が、外部から供給される動画
像信号の切り替え情報を参照して、入力される動画像信
号が直前または直後のフレームの動画像信号と同一であ
るか否かを検出することを特徴とするものである。

【００３８】また、本発明に係る動画像記録再生装置
は、動画像信号を符号化した符号化データを記録再生す
るための動画像記録再生装置において、前記動画像符号
化装置と、動画像符号化データを記録再生するための記
録メディアと、符号化データを復号するための動画像復
号化手段とを備え、前記記録メディアに記録された信号
のスロー再生あるいはスチル再生を行う場合に、前記動
画像復号化手段により、復号した動画像信号が直前また
は直後のフレームの動画像信号と同一であるか否かの切
り替え情報を生成し、前記動画像符号化装置内の画像切
り替え検出手段により、前記切り替え情報を参照して直
前または直後のフレームの動画像信号と同一であるか否
かを検出することを特徴とするものである。

【００３９】また、本発明に係る動画像記録再生装置
は、動画像信号を符号化した符号化データを記録再生す
るための動画像記録再生装置において、前記動画像符号
化装置と、動画像符号化データを記録再生するための記
録メディアと、外部機器から供給される動画像符号化デ
ータを復号するための動画像復号化手段とを備え、外部
機器がスロー再生あるいはスチル再生を行う場合に、前
記動画像復号化手段により、前記動画像符号化データに
付加された画面切り替え情報に基づいて復号した動画像
信号が直前または直後のフレームの動画像信号と同一で
あるか否かの切り替え情報を生成し、前記動画像符号化
装置内の画像切り替え検出手段により、前記切り替え情
報を参照して直前または直後のフレームの動画像信号と
同一であるか否かを検出することを特徴とするものであ
る。

【００４０】以上のような構成とすることにより、スロ
ー再生などの同一の動画像フレームが続いた画像を処理
する際に、差分０の逆方向予測のＢピクチャ符号化デー
タ、または、差分０の順方向予測のＢピクチャ符号化デ
ータ、または、差分０の順方向予測のＰピクチャ符号化
データを選択して使用して、動画像圧縮データを復号化
した場合であっても同一画像表示を実現することができ
る。さらに、ＧＯＰ構成をユーザの意図に応じて制御す
ることにより、ランダムアクセスの再生時に画面を表示
するまでのピクチャ処理枚数の増加を防ぐことができる
とともに、つなぎ編集時の自由度を高めることができ
る。また、ＭＰＥＧ以外の圧縮方式に対しても、同様の
符号化方法を適用することができる。なお、ＧＯＰと
は、Ｇｒｏｕｐ Ｏｆ Ｐｉｃｔｕｒｅｓを意味する。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明に
係る動画像符号化装置の実施形態を説明する。

【００４２】＜動画像符号化装置＞図１〜図５は、本発
明の実施形態に係る動画像符号化装置を示すもので、図
１は、動画像符号化装置を含むシステム構成を示すブロ
ック図、図２は、１／３倍速スロー再生に対する動画像
符号化動作タイミング例を示す模式図、図３は、１／５
倍速スロー再生に対する動画像符号化動作タイミング例
を示す模式図、図４は、ノーマル再生から１／３倍速ス
ロー再生に移行する部分を含む動画像信号に対する動画
像符号化動作タイミング例を示す模式図、図５は、１／
３倍速スロー再生からノーマル再生に移行する部分を含
む動画像信号に対する動画像符号化動作タイミング例を
示す模式図である。

【００４３】図１において、１は動画像信号入力端子、
２は動画像信号の記憶バッファ、３は画面切り替え検出
回路、４は差分０のＢおよびＰピクチャ符号化データ生
成部、５は符号化制御部、６はＤＣＴ処理部、７は量子
化部、８、９は参照用の画像を格納するための予測メモ
リ「１」および「２」、１０はＢピクチャの内挿的フレ
ーム間予測符号化のための平均化回路、１１は逆量子化
部、１２は逆ＤＣＴ処理部、１３は動画像データ出力端
子である。

【００４４】図２〜図５において、各図の（ａ）は、入
力される動画像信号、各図の（ｂ）は、符号化を行った
場合の符号化順の符号化データ、各図の（ｃ）は、符号
化を行った場合の復号化時の表示順の符号化データであ
る。また、各図の（ａ）における「０」、「１」、
「２」等の数字は、画像が切り替わる度に更新される番
号である。すなわち、各図の（ａ）において、同じ番号
がついている場合には、同一画像であることを示す。ま
た、各図の（ｂ）、（ｃ）におけるＩ０、Ｐ１、Ｂ２な
どは、符号化時のピクチャの種類、すなわち、Ｉピクチ
ャ、Ｐピクチャ、Ｂピクチャの識別と、対応する入力画
像を識別する番号を示し、Ｂ０Ｆ、Ｂ０Ｂの最後のＦと
ＢはＢピクチャの予測方向、すなわち順方向（Ｆｏｒｗ
ａｒｄ）と逆方向（Ｂａｃｋｗａｒｄ）とを示してい
る。

【００４５】以上のように構成された動画像符号化装置
において、動画像信号入力端子１から入力された動画像
信号を符号化する方法について、具体的に説明する。ま
ず、動画像信号入力端子１から入力された動画像信号
は、動画像信号の記憶バッファ２と画面切り替え検出回
路３へ入力され、画面切り替え検出回路３では、入力さ
れたフレーム画像が、直前のフレーム画像と同一である
か否かが検出される。

【００４６】図２（ａ）に示す動画像信号が入力された
場合に、先頭のピクチャ０は２番目のピクチャ０と、２
番目のピクチャ０は３番目のピクチャ０と同一画像と判
断され、符号化せずに、２枚の差分０の逆方向予測のＢ
ピクチャが必要であると計数される。３番目のピクチャ
０は次のピクチャ１と同一画像でないと判断され、符号
化制御部５でＩピクチャに設定され、ＤＣＴ処理部６、
量子化部７における符号化処理を行った符号化データＩ
０が、動画像データ出力端子１３へ出力されるととも
に、符号化データＩ０に対して、逆量子化部１１、逆Ｄ
ＣＴ処理部１２で復号化処理を行い、予測メモリ「１」
８へ格納する。

【００４７】その後、差分０のＢおよびＰピクチャ符号
化データ生成部４から、Ｂピクチャ符号化データである
Ｂ０Ｂを先程計数された２回分読み出して、動画像デー
タ出力端子１３へ出力する。続いて、１番目のピクチャ
１は２番目のピクチャ１と、２番目のピクチャ１は３番
目のピクチャ１と同一画像と判断され、符号化せずに、
２枚の差分０の逆方向予測のＢピクチャが必要であると
計数される。

【００４８】３番目のピクチャ１は次のピクチャ２と同
一画像でないと判断され、符号化制御部５でＰピクチャ
に設定され、予測メモリ「１」８に格納されたＩ０の復
号化データとの動き予測補償後の差分に対して、ＤＣＴ
処理部６、量子化部７における符号化処理を行った符号
化データＰ１が、動画像データ出力端子１３へ出力され
るとともに、符号化データＰ１に対して、逆量子化部１
１、逆ＤＣＴ処理部１２で処理を行い、予測メモリ
「２」９へ格納する。その後、差分０のＢおよびＰピク
チャ符号化データ生成部４から、Ｂピクチャ符号化デー
タであるＢ１Ｂを先程計数された２回分読み出して、動
画像データ出力端子１３へ出力する。

【００４９】以下、同様の手順で、ピクチャ２以降の処
理を繰り返し、符号化してゆくことで、図２（ｂ）に示
す符号化データを出力することができる。なお、図２
（ｂ）に示す符号化データのＧＯＰ構成は、一例とし
て、１５フレームで巡回するように構成してあるので、
ピクチャ５はＩピクチャとして符号化されている。

【００５０】このようにして生成した図２（ｂ）に示す
符号化データに対して、一般のＭＰＥＧ復号化装置で復
号化処理を行うと、表示順は図２（ｃ）に示すようにな
る。この場合、Ｂ０Ｂ、Ｂ１Ｂ、Ｂ２Ｂなど全てのＢピ
クチャは差分０の逆方向予測の符号化データであるた
め、３フレーム期間全く同一の画像を表示することがで
きる。

【００５１】次に、ＧＯＰ構成の設定方法について説明
する。第１の方法は、ＧＯＰを構成するピクチャ数の上
限を決める方法であり、第２の方法は、ＧＯＰを構成す
るピクチャ数およびＩ、Ｐ、Ｂピクチャの位置関係を一
定にする方法である。

【００５２】まず、第１の方法について詳しく説明す
る。一例として、ＧＯＰを構成するピクチャ数の上限を
１５とし、入力される動画像信号のスロー再生速度とし
て、１／３倍速、１／４倍速、１／５倍速、１／６倍
速、１／７倍速が可能な装置とする。この時、ピクチャ
数の上限は１５であるため、１／３倍速、１／５倍速時
はピクチャ数１５のＧＯＰ構成、１／４倍速、１／６倍
速時はピクチャ数１２のＧＯＰ構成、１／７倍速時はピ
クチャ数１４のＧＯＰ構成とすることで、容易に前述し
た符号化を適用することが可能となる。このようにし
て、スロー再生速度が分かっている場合には、スロー再
生速度に応じてＧＯＰを構成するピクチャ数を設定した
上限値以下で可変とすることにより、ランダムアクセス
やＧＯＰ単位のつなぎ編集に有利なＧＯＰ構成とするこ
とができる。

【００５３】次に、第２の方法について詳しく説明す
る。一例として、ＧＯＰを構成するピクチャ数を１５、
ＩピクチャまたはＰピクチャが出現する周期を３、すな
わち、その間に挿入されるＢピクチャを２とし、入力さ
れる動画像信号のスロー再生速度として、１／３倍速、
１／５倍速が可能な装置とする。１／３倍速において
は、本実施形態で用いた符号化方法をそのまま適用すれ
ば、ＧＯＰを構成するピクチャ数を１５、Ｉピクチャま
たはＰピクチャが出現する周期を「３」として符号化す
ることができる。次に、１／５倍速時の動作を、図３を
参照しながら説明する。１／５倍速時は、Ｉピクチャま
たはＰピクチャの周期と画面の切り替わりが同期してい
ないため、工夫を要する。

【００５４】図３（ａ）に示す動画像信号が入力された
場合には、先頭のピクチャ０は直後の２番目のピクチャ
０と、２番目のピクチャ０は直後の３番目のピクチャ０
と同一画像と判断され、符号化せずに、２枚の差分０の
逆方向予測のＢピクチャが必要であると計数される。３
番目のピクチャ０は４番目のピクチャ０と同一画像であ
るが、ＧＯＰ構成を遵守するために、符号化制御部５で
強制的にＩピクチャに設定され、ＤＣＴ処理部６、量子
化部７の符号化処理を行った符号化データＩ０が、動画
像データ出力端子１３へ出力されるとともに、符号化デ
ータＩ０に対して、逆量子化部１１、逆ＤＣＴ処理部１
２で復号化処理を行い、予測メモリ「１」８へ格納す
る。

【００５５】その後、差分０のＢおよびＰピクチャ符号
化データ生成部４から、差分０の逆方向予測のＢピクチ
ャ符号化データであるＢ０Ｂを先程計数された２回分読
み出して、動画像データ出力端子１３へ出力する。続い
て、４番目のピクチャ０は直前の３番目のピクチャ０
と、５番目のピクチャ０は直前の４番目のピクチャ０と
同一画像と判断され、符号化せずに、２枚の差分０の順
方向予測のＢピクチャが必要であると計数される。

【００５６】次のピクチャ１は、ＧＯＰ構成を遵守する
ために、符号化制御部５で強制的にＰピクチャに設定さ
れ、予測メモリ「１」８に格納されたＩ０の復号化デー
タとの動き予測補償後の差分に対して、ＤＣＴ処理部
６、量子化部７における符号化処理を行った符号化デー
タＰ１が、動画像データ出力端子１３へ出力されるとと
もに、符号化データＰ１に対して、逆量子化部１１、逆
ＤＣＴ処理部１２における処理を行い、予測メモリ
「２」９へ格納する。

【００５７】その後、差分０のＢおよびＰピクチャ符号
化データ生成部４から、差分０の順方向予測のＢピクチ
ャ符号化データであるＢ０Ｆを先程計数された２回分読
み出して、動画像データ出力端子１３へ出力する。続い
て、２番目のピクチャ１は直前の１番目のピクチャ１
と、３番目のピクチャ１は直前の２番目のピクチャ１と
同一画像と判断され、符号化せずに、２枚の差分０の順
方向予測のＢピクチャが必要であると計数される。

【００５８】４番目のピクチャ１は、ＧＯＰ構成を遵守
するために、符号化制御部５で強制的にＰピクチャに設
定される。ただし、４番目のピクチャ１は直前にＰピク
チャとして符号化された１番目のピクチャ１と同一画像
であるため、予測符号化は行わず、差分０のＢおよびＰ
ピクチャ符号化データ生成部４から、差分０のＰピクチ
ャ符号化データＰ１’を読み出して、動画像データ出力
端子１３に出力する。

【００５９】その後、差分０の順方向予測のＢピクチャ
符号化データであるＢ１Ｆを先程計数された２回分読み
出して、動画像データ出力端子１３へ出力する。続い
て、５番目のピクチャ１は直前の４番目のピクチャ１と
同一画像と判断され、符号化せずに、１枚の差分０の順
方向予測のＢピクチャが必要であると計数される。

【００６０】１番目のピクチャ２は直後の２番目のピク
チャ２と同一画像と判断され、符号化せずに、１枚の差
分０の逆方向予測のＢピクチャが必要であると計数され
る。２番目のピクチャ２は、ＧＯＰ構成を遵守するため
に、符号化制御部５で強制的にＰピクチャに設定され、
予測メモリ「２」９に格納されたＰ１の復号化データと
の動き予測補償後の差分に対して、ＤＣＴ処理部６、量
子化部７における符号化処理を行った符号化データＰ２
が、動画像データ出力端子１３へ出力されるとともに、
符号化データＰ１に対して、逆量子化部１１、逆ＤＣＴ
処理部１２で処理を行い、予測メモリ「１」８へ格納す
る。

【００６１】その後、差分０のＢおよびＰピクチャ符号
化データ生成部４から、順方向予測のＢピクチャ符号化
データであるＢ１Ｆを先程計数された１回、差分０の逆
方向予測のＢピクチャ符号化データであるＢ２Ｂを先程
計数された１回分読み出して、動画像データ出力端子１
３へ出力する。続いて、３番目のピクチャ２は直前の２
番目のピクチャ２と、４番目のピクチャ２は直前の３番
目のピクチャ２と同一画像と判断され、符号化せずに、
２枚の差分０の順方向予測のＢピクチャが必要であると
計数される。

【００６２】５番目のピクチャ２は、ＧＯＰ構成を遵守
するために、符号化制御部５で強制的にＰピクチャに設
定される。ただし、５番目のピクチャ２は直前にＰピク
チャとして符号化された２番目のピクチャ２と同一画像
であるため、予測符号化は行わず、差分０のＢおよびＰ
ピクチャ符号化データ生成部４から、差分０の順方向予
測のＰピクチャ符号化データＰ２’を読み出して、動画
像データ出力端子１３へ出力する。その後、Ｂピクチャ
符号化データであるＢ２Ｆを先程計数された２回分読み
出して、動画像データ出力端子１３へ出力する。

【００６３】以上の手順で符号化することにより、図３
（ｂ）に示す符号化データを生成することができる。ま
た、図３（ｂ）に示す符号化データに対して、一般のＭ
ＰＥＧ復号化装置で復号化処理を行うと、表示順は図３
（ｃ）に示すようになる。この場合、Ｂ０Ｂ、Ｂ０Ｆ、
Ｂ１Ｆ、Ｂ２Ｂ、Ｂ２Ｆなど全てのＢピクチャは差分０
の順方向予測または逆方向予測の符号化データであり、
Ｐ１’やＰ２’ピクチャは差分０の順方向予測の符号化
データであるため、５フレーム期間全く同一の画像を表
示することができる。

【００６４】なお、本実施形態では、同一画像のＩまた
はＰピクチャの間に含まれるＢピクチャについて予測方
向を定めているが、復号結果が同じであれば予測方向は
どちらであってもよい。例えば、Ｐ１ピクチャとＰ１’
ピクチャの間のＢピクチャを順方向予測のＢ１Ｆピクチ
ャとしたが、逆方向予測のＢ１Ｂピクチャであっても復
号化結果は同様になることは明白である。

【００６５】以上説明したように、ＩピクチャまたはＰ
ピクチャの周期と画面の切り替わりが同期していない場
合であっても、入力された動画像信号が同一である場合
には、それに対応する復号画像が同一となるとともに、
ＧＯＰを構成するピクチャ数およびＩ、Ｐ、Ｂピクチャ
の位置関係を一定にして符号化することができる。

【００６６】次に、通常再生とスロー再生との移行があ
る動画像信号を、上述したＧＯＰ構成の第２の方法に沿
って符号化する方法について、図４、図５を用いて具体
的に説明する。

【００６７】図４において、（ａ）はノーマル再生から
１／３倍速スロー再生に移行する部分を含む動画像信
号、（ｂ）はＧＯＰ構成の第２の方法によって符号化を
行った場合の符号化順の符号化データ、（ｃ）はＧＯＰ
構成の第２の方法によって符号化を行った場合の表示順
の符号化データである。また、図５において、（ａ）は
１／３倍速スロー再生からノーマル再生に移行する部分
を含む動画像信号、（ｂ）はＧＯＰ構成の第２の方法に
よって符号化を行った場合の符号化順の符号化データ、
（ｃ）はＧＯＰ構成の第２の方法によって符号化を行っ
た場合の表示順の符号化データである。

【００６８】まず、ノーマル再生から１／３倍速スロー
再生に移行する部分を含む動画像信号に対する動画像符
号化方法について説明する。図４（ａ）に示す動画像信
号が入力された場合には、ピクチャ０は直後のピクチャ
１と、ピクチャ１は直後のピクチャ２と同一画像ではな
いため、ＧＯＰ構成を遵守するために、符号化制御部５
で強制的にＢピクチャに設定される。

【００６９】ピクチャ２は、ＧＯＰ構成を遵守するため
に、符号化制御部５で強制的にＩピクチャに設定され、
ＤＣＴ処理部６、量子化部７における符号化処理を行っ
た符号化データＩ２が、動画像データ出力端子１３へ出
力されるとともに、符号化データＩ２に対して、逆量子
化部１１、逆ＤＣＴ処理部１２で復号化処理を行い、予
測メモリ「１」８へ格納する。

【００７０】その後、Ｂピクチャに設定されたピクチャ
０、ピクチャ１に対して、予測メモリ「１」８に格納さ
れたＩ２の復号化データとの動き予測補償後の差分に対
して、ＤＣＴ処理部６、量子化部７における符号化処理
を行った符号化データＢ０、Ｂ１が、動画像データ出力
端子１３へ出力される。続いて、ピクチャ３は直後のピ
クチャ４と、ピクチャ４は直後のピクチャ５と同一画像
ではないため、ＧＯＰ構成を遵守するために、符号化制
御部５で強制的にＢピクチャに設定される。

【００７１】ピクチャ５は、ＧＯＰ構成を遵守するため
に、符号化制御部５で強制的にＰピクチャに設定され、
予測メモリ「１」８に格納されたＩ２の復号化データと
の動き予測補償後の差分に対して、ＤＣＴ処理部６、量
子化部７における符号化処理を行った符号化データＰ５
が、動画像データ出力端子１３へ出力されるとともに、
符号化データＰ５に対して、逆量子化部１１、逆ＤＣＴ
処理部１２で復号化処理を行い、予測メモリ「２」９へ
格納する。その後、Ｂピクチャに設定されたピクチャ
３、ピクチャ４について、予測メモリ「１」８に格納さ
れたＩ２の復号化データ、予測メモリ「２」９に格納さ
れたＰ５の復号化データおよびその平均との動き予測補
償後の差分に対して、ＤＣＴ処理部６、量子化部７にお
ける符号化処理を行った符号化データＢ３、Ｂ４が、動
画像データ出力端子１３へ出力される。

【００７２】１番目のピクチャ６は直後の２番目のピク
チャ６と、２番目のピクチャ６は直後の３番目のピクチ
ャ６と同一画像と判断され、符号化せずに、２枚の差分
０の逆方向予測のＢピクチャが必要であると計数され
る。３番目のピクチャ６は、ＧＯＰ構成を遵守するため
に、符号化制御部５で強制的にＰピクチャに設定され、
予測メモリ「２」９に格納されたＰ５の復号化データと
の動き予測補償後の差分に対して、ＤＣＴ処理部６、量
子化部７における符号化処理を行った符号化データＰ６
が、動画像データ出力端子１３へ出力されるとともに、
符号化データＰ６に対して、逆量子化部１１、逆ＤＣＴ
処理部１２で復号化処理を行い、予測メモリ「１」８へ
格納する。

【００７３】その後、差分０のＢおよびＰピクチャ符号
化データ生成部４から、差分０の逆方向予測のＢピクチ
ャ符号化データであるＢ６Ｂを先程計数された２回分読
み出して、動画像データ出力端子１３へ出力する。続い
て、１番目のピクチャ７は直後の２番目のピクチャ７
と、２番目のピクチャ７は直後の３番目のピクチャ７と
同一画像と判断され、符号化せずに、２枚の差分０の逆
方向予測のＢピクチャが必要であると計数される。

【００７４】３番目のピクチャ７は、ＧＯＰ構成を遵守
するために、符号化制御部５で強制的にＰピクチャに設
定され、予測メモリ「１」８に格納されたＰ６の復号化
データとの動き予測補償後の差分に対して、ＤＣＴ処理
部６、量子化部７における符号化処理を行った符号化デ
ータＰ７が、動画像データ出力端子１３へ出力されると
ともに、符号化データＰ７に対して、逆量子化部１１、
逆ＤＣＴ処理部１２で復号化処理を行い、予測メモリ
「２」９へ格納する。その後、差分０のＢおよびＰピク
チャ符号化データ生成部４から、差分０の逆方向予測の
Ｂピクチャ符号化データであるＢ７Ｂを先程計数された
２回分読み出して、動画像データ出力端子１３へ出力す
る。

【００７５】以上の手順で符号化することにより、図４
（ｂ）に示す符号化データを生成することができる。ま
た、図４（ｂ）に示す符号化データに対して、一般のＭ
ＰＥＧ復号化装置で復号化処理を行うと、表示順は図４
（ｃ）に示すようになる。

【００７６】次に、１／３倍速スロー再生からノーマル
再生に移行する部分を含む動画像信号に対する動画像符
号化手段について説明する。図５（ａ）に示す動画像信
号が入力された場合には、１番目のピクチャ０は直後の
２番目のピクチャ０と、２番目のピクチャ０は直後の３
番目のピクチャ０と同一画像と判断され、符号化せず
に、２枚の差分０の逆方向予測のＢピクチャが必要であ
ると計数される。

【００７７】３番目のピクチャ０は、ＧＯＰ構成を遵守
するために、符号化制御部５で強制的にＩピクチャに設
定され、ＤＣＴ処理部６、量子化部７における符号化処
理を行った符号化データＩ０が、動画像データ出力端子
１３へ出力されるとともに、符号化データＩ０に対し
て、逆量子化部１１、逆ＤＣＴ処理部１２で復号化処理
を行い、予測メモリ「１」８へ格納する。

【００７８】その後、差分０のＢおよびＰピクチャ符号
化データ生成部４から、差分０の逆方向予測のＢピクチ
ャ符号化データであるＢ０Ｂを先程計数された２回分読
み出して、動画像データ出力端子１３へ出力する。続い
て、１番目のピクチャ１は直後の２番目のピクチャ１
と、２番目のピクチャ１は直後の３番目のピクチャ１と
同一画像と判断され、符号化せずに、２枚の差分０の逆
方向予測のＢピクチャが必要であると計数される。

【００７９】３番目のピクチャ１は、ＧＯＰ構成を遵守
するために、符号化制御部５で強制的にＰピクチャに設
定され、予測メモリ「１」８に格納されたＩ０の復号化
データとの動き予測補償後の差分に対して、ＤＣＴ処理
部６、量子化部７における符号化処理を行った符号化デ
ータＰ１が、動画像データ出力端子１３へ出力されると
ともに、符号化データＰ１に対して、逆量子化部１１、
逆ＤＣＴ処理部１２で復号化処理を行い、予測メモリ
「２」９へ格納する。

【００８０】その後、差分０のＢおよびＰピクチャ符号
化データ生成部４から、差分０の逆方向予測のＢピクチ
ャ符号化データであるＢ１Ｂを先程計数された２回分読
み出して、動画像データ出力端子１３へ出力する。続い
て、１番目のピクチャ２は直後の２番目のピクチャ２
と、２番目のピクチャ２は直後の３番目のピクチャ２と
同一画像と判断され、符号化せずに、２枚の差分０の逆
方向予測のＢピクチャが必要であると計数される。

【００８１】３番目のピクチャ２は、ＧＯＰ構成を遵守
するために、符号化制御部５で強制的にＰピクチャに設
定され、予測メモリ「２」９に格納されたＰ１の復号化
データとの動き予測補償後の差分に対して、ＤＣＴ処理
部６、量子化部７における符号化処理を行った符号化デ
ータＰ２が、動画像データ出力端子１３へ出力されると
ともに、符号化データＰ２に対して、逆量子化部１１、
逆ＤＣＴ処理部１２で復号化処理を行い、予測メモリ
「１」８へ格納する。その後、差分０のＢおよびＰピク
チャ符号化データ生成部４から、差分０の逆方向予測の
Ｂピクチャ符号化データであるＢ２Ｂを先程計数された
２回分読み出して、動画像データ出力端子１３へ出力す
る。

【００８２】ピクチャ３は直後のピクチャ４と、ピクチ
ャ４は直後のピクチャ５と同一画像ではないため、ＧＯ
Ｐ構成を遵守するために、符号化制御部５で強制的にＢ
ピクチャに設定される。ピクチャ５は、ＧＯＰ構成を遵
守するために、符号化制御部５で強制的にＰピクチャに
設定され、予測メモリ「１」８に格納されたＰ２の復号
化データとの動き予測補償後の差分に対して、ＤＣＴ処
理部６、量子化部７における符号化処理を行った符号化
データＰ５が、動画像データ出力端子１３へ出力される
とともに、符号化データＰ５に対して、逆量子化部１
１、逆ＤＣＴ処理部１２で復号化処理を行い、予測メモ
リ「２」９へ格納する。

【００８３】その後、Ｂピクチャに設定されたピクチャ
３、ピクチャ４について、予測メモリ「１」８に格納さ
れた復号化データ、予測メモリ「２」９に格納されたＰ
５の復号化データおよびその平均との動き予測補償後の
差分に対して、ＤＣＴ処理部６、量子化部７における符
号化処理を行った符号化データＢ３、Ｂ４が、動画像デ
ータ出力端子１３へ出力される。続いて、ピクチャ６は
直後のピクチャ７と、ピクチャ７は直後のピクチャ８と
同一画像ではないため、ＧＯＰ構成を遵守するために、
符号化制御部５で強制的にＢピクチャに設定される。

【００８４】ピクチャ８は、ＧＯＰ構成を遵守するため
に、符号化制御部５で強制的にＰピクチャに設定され、
予測メモリ「２」９に格納されたＰ５の復号化データと
の動き予測補償後の差分に対して、ＤＣＴ処理部６、量
子化部７における符号化処理を行った符号化データＰ８
が、動画像データ出力端子１３へ出力されるとともに、
符号化データＰ８に対して、逆量子化部１１、逆ＤＣＴ
処理部１２で復号化処理を行い、予測メモリ「１」８へ
格納する。

【００８５】その後、Ｂピクチャに設定されたピクチャ
６、ピクチャ７について、予測メモリ「１」８に格納さ
れたＰ８の復号化データ、予測メモリ「２」９に格納さ
れたＰ５の復号化データおよびその平均との動き予測補
償後の差分に対して、ＤＣＴ処理部６、量子化部７にお
ける符号化処理を行った符号化データＢ６、Ｂ７が、動
画像データ出力端子１３へ出力される。

【００８６】以上の手順で符号化することにより、図５
（ｂ）に示す符号化データを生成することができる。ま
た、図５（ｂ）に示す符号化データに対して、一般のＭ
ＰＥＧ復号化装置で復号化処理を行うと、表示順は図５
（ｃ）に示すようになる。このようにして、ＧＯＰ構造
の途中で再生モードが変わった場合であっても、本実施
形態に係る動画像符号化装置に適応することができる。

【００８７】＜動画像記録再生装置＞次に、図６、図７
を参照して、本発明係る動画像符号化装置を用いた動画
像記録再生装置を説明する。図６、図７は、本発明に係
る動画像符号化装置を用いた動画像記録再生装置を示す
もので、図６は、ディスク記録再生装置のスロー再生時
に適用した例、図７は、ＤＶ入力信号を復号して、再度
ＭＰＥＧ符号化して記録再生する場合の構成例を示して
いる。

【００８８】図６において、２１は動画像信号入力端
子、２２は動画像入力信号セレクタ、２３は上述した実
施形態で説明したＭＰＥＧ符号化部、２４はＭＰＥＧ復
号化部、２５はメディアヘの記録再生信号処理部、２６
は符号化データを送受信するためのＩＥＥＥ１３９４端
子、２７は記録メディア、２８は記録再生装置全体を司
るシステムコントローラ、２９は動画像データ出力端子
である。また、図７において、図６と同一のブロックに
ついては同一の符号を付してあるため、追加されたもの
のみ説明すると、３０はＩＥＥＥ１３９４端子２６を経
由して入力されたＤＶ圧縮信号を復号するためのＤＶ復
号化部、３１は動画像出力信号セレクタである。

【００８９】以上のように構成された動画像記録再生装
置において、動画像信号入力端子２１から入力された動
画像信号を記録する方法、記録メディア２７に記録され
た符号化データをスロー再生し再度ＭＰＥＧ符号化して
ＩＥＥＥ１３９４端子２６から出力する方法、ＩＥＥＥ
１３９４端子２６から入力されたＤＶ圧縮信号を復号
し、再度ＭＰＥＧ符号化して記録メディア２７に記録す
る方法について、具体的に説明する。なお、ＤＶ圧縮信
号とは、「ＨＤ ＤＩＧＩＴＡＬ ＶＣＲ ＣＯＮＦＥ
ＲＥＮＣＥ」で規定され、主に民生用ディジタルＶＣＲ
で用いられている圧縮信号のことである。

【００９０】まず、動画像信号入力端子２１から入力さ
れた動画像信号を記録する方法について、記録メディア
２７をＤＶＤであるとして説明する。動画像信号入力端
子２１から入力された動画像信号は、動画像入力信号セ
レクタ２２を介して、ＭＰＥＧ符号化部２３に供給され
る。ＭＰＥＧ符号化部２３では、入力された動画像信号
をＤＶＤの記録フィーマットであるＭＰＥＧ＿ＰＳ形式
で符号化して、記録再生信号処理部２５へ供給する。記
録再生信号処理部２５では、前記符号化データに対し
て、再生時に発生するであろう誤りを訂正するためのパ
リティを付加する誤り訂正符号化やディジタル変調処理
を行って、記録メディア２７に記録する。

【００９１】次に、このようにして記録メディア２７に
記録された符号化データをスロー再生する場合に、再度
ＭＰＥＧ符号化して、ＩＥＥＥ１３９４端子２６から出
力する方法について説明する。記録メディア２７から再
生された信号は、記録再生信号処理部２５でディジタル
復調された後、再生時に誤りがあった場合には訂正処理
を行い、元の符号化データが再構築される。このように
して再生された符号化データは、システムコントローラ
２８の指示に基づいて、ＭＰＥＧ復号化部２４へ供給さ
れ、ＭＰＥＧ復号化処理を行い、動画像信号が復元され
る。

【００９２】１／３倍速のスロー再生時には、ＭＰＥＧ
復号化部２４で、同一の動画像信号を３回づつ出力する
ことにより、図２（ａ）に示すような動画像信号を出力
し、その画面の切り替えタイミングをシステムコントロ
ーラ２８に伝える。前記動画像信号は、動画像データ出
力端子２９から外部機器ヘ出力されるとともに、動画像
入力信号セレクタ２２を介して、ＭＰＥＧ符号化部２３
に供給される。ＭＰＥＧ符号化部２３では、システムコ
ントローラ２８から供給される画面の切り替えタイミン
グを参照して、画面の切り替わりを検出し、上述した実
施形態で説明したような手法を用いて、入力された動画
像信号をＭＰＥＧ符号化し、図２（ｂ）に示すような符
号化データを生成する。

【００９３】なお、ＩＥＥＥ１３９４端子２６で入出力
できるＭＰＥＧストリームの形式は、ＭＰＥＧ＿ＴＳ形
式に規定されているため、ここでは、ＭＰＥＧ＿ＴＳ形
式に変換して、ＩＥＥＥ１３９４端子２６から出力す
る。このようにして、ＩＥＥＥ１３９４端子２６から出
力されたＭＰＥＧ＿ＴＳ形式の信号を、図示しないＩＥ
ＥＥ１３９４端子２６を備えた受信装置で受信して復号
することにより、本実施形態に係る動画像記録再生装置
をスロー再生して得られた動画像信号を、受信装置側で
も再生することができる。なお、本実施形態では、ＭＰ
ＥＧ符号化部２３で符号化したデータを、ＩＥＥＥ１３
９４端子２６を介して出力する例を用いたが、記録メデ
ィア２７の別の位置や図示しない他の記録メディアに記
録してもよい。

【００９４】＜記録メディアへの記録方法＞次に、ＩＥ
ＥＥ１３９４端子２６から入力されたＤＶ圧縮信号を復
号し、再度ＭＰＥＧ符号化して記録メディア２７に記録
する方法について説明する。

【００９５】図示しないＤＶ記録再生装置から、ＩＥＥ
Ｅ１３９４端子２６を介して入力されたＤＶ圧縮信号
は、ＤＶ復号化部３０へ供給される。ＤＶ復号化部３０
では、ＤＶ圧縮信号を復号化処理を行い、動画像信号が
復元される。ここで、ＤＶ記録再生装置が１／３倍速の
スロー再生を行った場合、ＤＶ圧縮信号はＭＰＥＧとは
異なり、フレーム内符号化のみを使用しているために、
３フレームずつ同一のＤＶ圧縮信号が入力される。さら
に、同時に送られてくるＶＡＵＸデータと呼ばれる付加
情報の中に、ＦＣ（Ｆｒａｍｅ ＣｈａｎｇｅＦｌａ
ｇ）という現フレームが前フレームと同一であるか否か
を示す識別子が含まれているので、ＤＶ復号化部３０で
は、入力されたＤＶ圧縮信号をそのまま復号して出力す
ることにより、図２（ａ）に示すような動画像信号を出
力し、ＦＣという識別子を参照して得られた画面の切り
替えタイミングをシステムコントローラ２８に伝える。

【００９６】前記動画像信号は、動画像出力信号セレク
タ３１を介して、動画像データ出力端子２９から外部機
器へ出力されるとともに、動画像入力信号セレクタ２２
を介して、ＭＰＥＧ符号化部２３に供給される。ＭＰＥ
Ｇ符号化部２３では、システムコントローラ２８から供
給される画面の切り替えタイミングを参照して、画面の
切り替わりを検出し、上述した手法を用いて動画像信号
をＭＰＥＧ符号化し、図２（ｂ）に示すような符号化デ
ータを生成する。記録再生信号処理部２５では、前記符
号化データに対して、再生時に発生するであろう誤りを
訂正するためのパリティを付加する誤り訂正符号化や、
ディジタル変調処理を行って、記録メディア２７に記録
する。

【００９７】このようにして、ＤＶ記録再生装置をスロ
ー再生した場合であっても、ＩＥＥＥ１３９４端子２６
を介して、入力されたＤＶ圧縮信号を復号し、再度ＭＰ
ＥＧ符号化して、記録メディア２７に記録することがで
きる。なお、本実施形態では、ＭＰＥＧ符号化部２３で
符号化したデータを記録メディア２７に記録する例を用
いたが、ＩＥＥＥ１３９４端子２６を介して出力しても
よい。

【００９８】以上説明したように、本発明に係る動画像
符号化装置を動画像記録再生装置に適用することによ
り、スロー再生時やスチル再生時など同一の画像が入力
された場合におけるＭＰＥＧ符号化を効率よく行うこと
ができるとともに、画面切り替え検出を、内部の再生モ
ードや外部から供給される付加情報を参照してシステム
コントローラからの指示で行うことにより、動画像符号
化装置内部の画面切り替え検出回路を省略することがで
きる。

【００９９】

【発明の効果】本発明に係る動画像符号化装置は、スロ
ー再生などで同一画像信号が入力された場合の符号化に
おいて、差分０のＢピクチャの符号化データと通常の符
号化データとを適宜組み合わせて符号化データを生成す
る。したがって、符号化データを復号化した際に、符号
化前に同一画像であった画像は、全く同一画像として復
号することができる。

【０１００】また、本発明に係る動画像符号化装置は、
ＧＯＰを構成するピクチャ数を設定した上限値以下で可
変にするとともに、差分０のＰまたはＢピクチャの符号
化データと通常の符号化データを適宜組み合わせて符号
化データを生成する。また、本発明に係る動画像符号化
装置は、ＧＯＰを構成するピクチャ数およびＩピクチャ
またはＰピクチャが出現する周期を設定して、その設定
に合うようにＩピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピクチャを選
定するとともに、ＧＯＰを構成するピクチャ数を設定し
た上限値以下で可変にするとともに、差分０のＰまたは
Ｂピクチャの符号化データと通常の符号化データを適宜
組み合わせて符号化データを生成する。したがって、符
号化データを復号化した際に、符号化前に同一画像であ
った画像は、全く同一画像として復号することができる
とともに、ランダムアクセスやＧＯＰ単位のつなぎ編集
に有利なＧＯＰ構成とすることができる。

【０１０１】また、本発明に係る動画像符号化装置は、
動画像符号化手段で符号化するためのバッファメモリに
蓄積した動画像信号と、入力される動画像信号とを比較
することにより、直前または直後のフレームの動画像信
号と同一であるかどうかを検出する。したがって、どの
ような入力信号に対しても上述した符号化方法を適用す
ることができる。

【０１０２】また、本発明に係る動画像符号化装置は、
外部から供給される動画像信号の切り替え情報を参照し
て、入力される動画像信号が直前または直後のフレーム
の動画像信号と同一であるか否かを検出する。したがっ
て、画像切り替え検出手段における処理を軽減すること
ができる。

【０１０３】本発明に係る動画像記録再生装置は、動画
像復号化手段で生成した動画像信号切り替え情報を参照
して、動画像符号化装置に入力される動画像信号が直前
または直後のフレームの動画像信号と同一であるか否か
を検出する。また、本発明に係る動画像記録再生装置
は、外部機器から供給された動画像信号切り替え情報を
参照して、動画像符号化装置に入力される動画像信号が
直前または直後のフレームの動画像信号と同一であるか
否かを検出する。したがって、画像切り替え検出手段に
おける処理を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る動画像符号化装置を含
むシステム構成を示すブロック図である。

【図２】１／３倍速スロー再生に対する動画像符号化動
作タイミング例を示す模式図である。

【図３】１／５倍速スロー再生に対する動画像符号化動
作タイミング例を示す模式図である。

【図４】ノーマル再生から１／３倍速スロー再生に移行
する部分を含む動画像信号に対する動画像符号化動作タ
イミング例を示す模式図である。

【図５】１／３倍速スロー再生からノーマル再生に移行
する部分を含む動画像信号に対する動画像符号化動作タ
イミング例を示す模式図である。

【図６】本発明の実施形態に係る動画像記録再生装置の
構成を示すブロック図である。

【図７】ＤＶ入力信号を復号して、再度ＭＰＥＧ符号化
して記録再生する動画像記録再生装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図８】従来の動画像再符号化装置を含むシステムの構
成例を示すブロック図である。

【図９】従来の動画像再符号化装置内のビデオエンコー
ダの構成例を示すブロック図である。

【図１０】従来の動画像再符号化装置の動作タイミング
を示す摸式図である。

【符号の説明】

１ 動画像信号入力端子 ２ 動画像信号の記憶バッファ ３ 画面切り替え検出回路 ４ 差分０のＢおよびＰピクチヤ符号化データ生成部 ５ 符号化制御部 ６ ＤＣＴ処理部 ７ 量子化部 ８ 予測メモリ「１」 ９ 予測メモリ「２」 １０ 平均化回路 １１ 逆量子化部 １２ 逆ＤＣＴ処理部 １３ 動画像データ出力端子 ２１ 動画像信号入力端子 ２２ 動画像入力信号セレクタ ２３ ＭＰＥＧ符号化部 ２４ ＭＰＥＧ復号化部 ２５ 記録再生信号処理部 ２６ ＩＥＥＥ１３９４端子 ２７ 記録メディア ２８ システムコントローラ ２９ 動画像信号出力端子 ３０ ＤＶ復号化部 ３１ 動画像出力信号セレクタ １１０ データ分離部 １１１ 音声データバッファメモリ １１２ 動画像データバッファメモリ １１３ 副映像データバッファメモリ １１４ ナビゲーションデータバッファメモリ １１５ オーディオデコーダ １１６ ビデオデコーダ １１７ 副映像デコーダ １１８ 映像オーバレイ処理部 １１９ 加算部 １２０ ＧＵＩ画像信号発生部 １２１ オーディオエンコーダ １２２ ビデオエンコーダ １２３ フレームメモリ １２４ 再符号化部音声データバッファメモリ １２５ 再符号化部動画像データバッファメモリ １２６ 多重化部 １２７ ＩＥＥＥ１３９４インターフェース １２８ 再符号化部 １２９ 音声信号用Ｄ／Ａ変換器 １３０ 映像信号用Ｄ／Ａ変換器 １３１ データメモリ １５０ 光ディスク装置 １５１ 音声データ １５２ 動画像データ １５３ 副映像データ １５４ ナビゲーションデータ １５５ 音声信号 １５６ 動画像信号 １５７ 副映像信号 １５８ 動画像信号 １５９ ＧＵＩ画像信号 １６０ ユーザのオペレーション １６１，１６２ アナログ信号 １６４ 符号化パラメータ １６５ 動きベクトル情報 １７０ 動き補償部 １７２ 動き補償モードおよびＤＣＴタイプ決定部 １７３ レート制御部 １７４ ＤＣＴ処理部 １７５ 量子化部 １７６ 逆量子化部 １７７ 逆ＤＣＴ処理部 １７８ 可変長符号化部 １８０ 発生符号量

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C053 FA23 GA11 GB22 GB30 GB32 GB37 HA22 HA23 KA04 KA08 KA09 5C059 MA00 MA05 MA14 MA23 MC11 MC38 PP05 PP06 PP07 RB02 SS16 TA17 TB03 TC03 TD12 UA02 UA05 UA33 UA38

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 動画像信号を符号化するための動画像符
   号化装置において、 符号化する動画像信号が直前または直後のフレームの動
   画像信号と同一であるか否かを検出するための画像切り
   替え検出手段と、 動画像信号を符号化して動画像符号化データを生成する
   ための動画像符号化手段と、 差分０のＢピクチャの符号化データを生成するための差
   分０符号化データ生成手段と、 前記動画像符号化手段から出力される符号化データと前
   記差分０符号化データ生成手段から出力される符号化デ
   ータを選択するための符号化データ選択手段とを備え、 前記符号化データ選択手段は、前記画像切り替え検出手
   段で検出された情報に基づいて、前記動画像符号化手段
   から出力される符号化データと前記差分０符号化データ
   生成手段から出力される符号化データのいずれか一方を
   選択することを特徴とする動画像符号化装置。
2. 【請求項２】 前記符号化データ選択手段は、符号化す
   る動画像信号が直後のフレームの画像と同一である場合
   には、前記差分０符号化データ生成手段から出力される
   差分０の逆方向予測のＢピクチャ符号化データを選択
   し、符号化する動画像信号が直後のフレームの画像と異
   なる場合には、前記動画像符号化手段から出力される符
   号化データを選択することを特徴とする請求項１記載の
   動画像符号化装置。
3. 【請求項３】 ＧＯＰを構成するピクチャ数の上限を設
   定し、入力される動画像信号のスロー再生速度に応じ
   て、ＧＯＰを構成するピクチャ数を設定した上限値以下
   で可変とすることを特徴とする請求項２記載の動画像符
   号化装置。
4. 【請求項４】 動画像信号を符号化するための動画像符
   号化装置において、 符号化する動画像信号が直前または直後のフレームの動
   画像信号と同一であるか否かを検出するための画像切り
   替え検出手段と、 動画像信号を符号化して動画像符号化データを生成する
   ための動画像符号化手段と、 差分０のＢおよびＰピクチャの符号化データを生成する
   ための差分０符号化データ生成手段と、 前記動画像符号化手段から出力される符号化データと前
   記差分０符号化データ生成手段から出力される符号化デ
   ータを選択するための符号化データ選択手段とを備え、 前記符号化データ選択手段は、前記画像切り替え検出手
   段で検出された情報に基づいて、前記動画像符号化手段
   から出力される符号化データと前記差分０符号化データ
   生成手段から出力される符号化データのいずれか一方を
   選択することを特徴とする動画像符号化装置。
5. 【請求項５】 ＧＯＰを構成するピクチャ数およびＩピ
   クチャまたはＰピクチャが出現する周期を設定し、 前記符号化データ選択手段は、符号化する動画像信号が
   直前または直後のフレームの画像と同一で、Ｂピクチャ
   またはＰピクチャとして符号化する場合には、前記差分
   ０符号化データ生成手段から出力される差分０の逆方向
   予測のＢピクチャ符号化データ、差分０の順方向予測の
   Ｂピクチャ符号化データ、差分０の順方向予測のＰピク
   チャ符号化データのうちのいずれかを選択し、符号化す
   る動画像信号が直後のフレームの画像と異なる場合に
   は、前記動画像符号化手段から出力される符号化データ
   を選択することを特徴とする請求項４記載の動画像符号
   化装置。
6. 【請求項６】 前記画像切り替え検出手段は、前記動画
   像符号化手段で符号化するためのバッファメモリに蓄積
   した動画像信号と、入力される動画像信号とを比較する
   ことにより、直前または直後のフレームの動画像信号と
   同一であるか否かを検出することを特徴とする請求項１
   または４記載の動画像符号化装置。
7. 【請求項７】 前記画像切り替え検出手段は、外部から
   供給される動画像信号の切り替え情報を参照して、入力
   される動画像信号が直前または直後のフレームの動画像
   信号と同一であるか否かを検出することを特徴とする請
   求項１または４記載の動画像符号化装置。
8. 【請求項８】 動画像信号を符号化した符号化データを
   記録再生するための動画像記録再生装置において、 請求項１または４記載の動画像符号化装置と、 動画像符号化データを記録再生するための記録メディア
   と、 符号化データを復号するための動画像復号化手段とを備
   え、 前記記録メディアに記録された信号のスロー再生あるい
   はスチル再生を行う場合に、 前記動画像復号化手段により、復号した動画像信号が直
   前または直後のフレームの動画像信号と同一であるか否
   かの切り替え情報を生成し、 前記動画像符号化装置内の画像切り替え検出手段によ
   り、前記切り替え情報を参照して直前または直後のフレ
   ームの動画像信号と同一であるか否かを検出することを
   特徴とする動画像記録再生装置。
9. 【請求項９】 動画像信号を符号化した符号化データを
   記録再生するための動画像記録再生装置において、 請求項１または４記載の動画像符号化装置と、 動画像符号化データを記録再生するための記録メディア
   と、 外部機器から供給される動画像符号化データを復号する
   ための動画像復号化手段とを備え、 外部機器がスロー再生あるいはスチル再生を行う場合
   に、 前記動画像復号化手段により、前記動画像符号化データ
   に付加された画面切り替え情報に基づいて復号した動画
   像信号が直前または直後のフレームの動画像信号と同一
   であるか否かの切り替え情報を生成し、 前記動画像符号化装置内の画像切り替え検出手段によ
   り、前記切り替え情報を参照して直前または直後のフレ
   ームの動画像信号と同一であるか否かを検出することを
   特徴とする動画像記録再生装置。