JP3258673B2 - 動画像記録装置および動画像再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、動画像記録装置および動画像再生装置に
関し、特にMPEG方式や、H.261方式などの、フレーム内
符号化および動き予測を用いたフレーム間符号化と、可
変長符号による圧縮符号化とにより生成された画像デー
タ列を用いて記録や再生を行なうデジタル動画像記録装
置および動画像再生装置に関する。

背景技術 デジタル記録媒体に動画像を符号化して記録する際の
符号化方式として、MPEG2（Motion Picture Coding Exp
ert Group Phase 2、ISO/IEC 13818−２）が規格化さ
れ、広く用いられている。この符号化方式は情報の記録
以外にも、デジタル放送やデジタル伝送といった放送、
通信分野でも利用されている。

このMPEG2に代表される動画像圧縮符号化方式は、フ
レーム内符号化および動き予測を用いたフレーム間符号
化と、可変長符号による圧縮符号化とを組合せた方式で
ある。

動画像圧縮符号化方式では、フレーム内で符号化を行
なうフレーム内符号化フレームと、他のフレームを参照
することによりデータの圧縮を行ない、符号化を行なう
フレーム間符号化フレームとからデータが構成される。

フレーム内符号化フレームはＩ−Picture（Intra−Pi
cture）と呼ばれる。フレーム間符号化フレームは、過
去のフレームを参照することにより圧縮を行なうＰ−Pi
cture（Predictive−Picture）と、過去および未来の２
つのフレームを参照することにより圧縮を行なうＢ−Pi
cture（Bidirectional−Picture）とを含む。

そして、Ｐ−Pictureは再生時間順に最も近い過去に
存在する参照フレーム（参照されるフレームであり、Ｉ
−PictureまたはＰ−Picture）を参照することにより、
Ｂ−Pictureは最も近い過去に存在する参照フレームと
最も近い未来に存在する参照フレームとを参照すること
により、それぞれ符号化および復号化を行なう。

図16にMPEG2（ISO/IEC 13818−２）に代表される、
フレーム内符号化とフレーム間符号化とを組合せてデジ
タル動画像の圧縮符号化を行なう方式でのフレームの参
照関係を簡単に示す。

図で、符号101から110はすべて時間的に連続するフレ
ームを示している。図中Ｉと示されたフレーム101,110
は、MPEG2ではＩ−Pictureと呼ばれ、フレーム内符号化
を行なうフレーム内符号化フレームである。このフレー
ムは、そのフレーム内で符号化された画像データのみ、
すなわちフレーム単体での復号が可能な方式で圧縮がな
される。

図中ＰおよびＢと示されたフレームは、他のフレーム
を参照し、動き補償してデータの差分を用いることによ
り圧縮されるフレーム間符号化フレームである。

図中、矢印の終点にあたるフレームが、矢印の始点に
あたるフレームに対して動きや差分を求める参照を行な
うことにより、圧縮が行なわれていることを示してい
る。MPEG2では、過去のフレームからのみ参照を行なう
フレームをＰ−Pictureと呼び、過去および未来の画像
データから参照を行なうフレームをＢ−Pictureと呼ん
でいる。図中Ｐと示されたフレーム104,107はＰ−Pictu
re、図中Ｂと示されたフレーム102,103,105,106,108,10
9はＢ−Pictureを示している。そして、Ｐ−Picture
は、時間的に最も近い過去に存在するＰ−Pictureまた
はＩ−Pictureを参照フレームとすることにより圧縮を
行ない、Ｂ−Pictureは過去および未来のＰ−Picture、
またはＩ−Pictureを参照することにより圧縮を行な
う。

このため、次にフレーム内符号化を行なうＩ−Pictur
eであるフレーム110が出現するまでのすべてのフレーム
は、直接的もしくは承継的にフレーム101を参照する。
これによりフレーム102〜109が圧縮されることになる。
このため、これらのＰ−PictureやＢ−Pictureの復号
は、フレーム内符号化を行なうＩ−Pictureを先に復号
しなければ、不可能である。このような参照関係にある
複数のフレーム101〜109を一まとめにしてGOP（Group o
f Picture）と呼ぶ。

さらに、MPEG2の方式では、可変長符号が採用されて
いる。したがって各フレームのデータ量は予め定められ
ていない。たとえば１つのＩ−Pictureを含む複数のフ
レームで構成されるGOP期間、１つもしくは複数のGOPに
よって構成されるシーケンス期間、または１つのプログ
ラム期間などの長い期間において単位時間当りの平均し
たデータ量が所定値を満たしてさえいればよいことにな
っている。

図18はフレーム単位でのデータ量の変化を説明するた
めの図である。一般にデータ量には、Ｉ−Picture＞Ｐ
−Picture＞Ｂ−Pictureといった関係が成立する。ただ
し、同一の方法で符号化されたフレームであっても、デ
ータ量は一定ではない。

このような圧縮符号化手法としては、ISOによって規
格化が進められているフルカラー動画像圧縮規格MPEG2
以外にも、MPEG（Motion Picture Coding Expert Grou
p、ISO 11172−２）およびテレビ電話の規格であるＨ・
261シリーズが代表的に存在する。

この符号化方式によって符号化された画像データ列を
記録媒体に記録する動画像記録装置の構成を図17に示
す。

このような記録媒体15としては、光ディスク、磁気デ
ィスク、磁気テープなどの種々のデジタル記録可能な記
録媒体を用いることが可能である。

記録変換回路13は、入力されたデータ列に対して、ブ
ロック化、誤り訂正符号の付加、変調などの記録媒体に
記録するために必要な処理を施す。これら処理の施され
たデータは、記録媒体15における記録単位のブロックデ
ータとして出力される。

記録制御回路16は、記録媒体15に画像データ列を記録
するための制御を行なう制御回路である。

入力された画像符号列は、記録変換回路13で記録に適
した形式に変換された後、記録単位のデータブロックと
され、記録媒体15の記録単位ごとに記録される。

このように画像符号列を記録単位ごとに記録した場
合、記録媒体上における画像符号列内のフレームの先頭
が記録媒体の記録単位のいずれの位置に記録されている
か特定することはできない（図18参照）。

このようにしてデータ列が記録された記録媒体の再生
を行なう動画像再生装置の具体例を図19に示す。

再生制御回路25は、記録媒体15からの読出を直接制御
する制御回路である。再生変換回路21は、記録媒体15に
対して書込を行なう際に、記録変換回路13において施さ
れた処理に対する処理、すなわち復調、誤り訂正、ブロ
ックの解除といった処理を行なう回路である。

ヘッダ検出回路22は、記録媒体15から読出されたデー
タ列から特殊再生、たとえば高速再生において参照フレ
ームのみを再生するために、たとえばＩ−Pictureの先
頭および最後尾を探すための回路である。

通常再生時には、記録媒体15から記録単位ごとに読出
されたブロックデータは、再生変換回路21にて再生画像
符号列に戻され、バッファメモリ23にて連続した画像符
号列となる。画像符号列は復号回路24において画像信号
として再生され、再生画像となる。

高速再生は、たとえば他のフレームに依存せず再生可
能なフレーム内符号化フレームのみを順に再生していく
ことで実現することができる。

図20は高速再生において再生されるフレームの関係を
示す図である。

図中、ＩはＩ−Picture、ＰはＰ−Picture、ＢはＢ−
Pictureを示している。また、図中左から右へ時間が経
過していくものとする。図は、矢印の始点に位置するフ
レームの再生後、矢印終点のフレームを再生することを
示している。このようにフレーム内符号化フレームに相
当する画像符号列のみを対象として再生すれば簡単に高
速再生ができる。

また、図21に示すようにフレーム内符号化フレームで
あるＩ−Pictureおよびフレーム間符号化フレームであ
るＰ−Pictureを順に再生していけば別の種類の高速再
生を実現できる。これはＰ−Pictureは他のフレームを
参照するフレームであり、それ以前に位置する参照フレ
ームを先に再生することにより復号化できるからであ
る。

また、図21に示すようにＩ−Pictureのみを逆方向に
再生していけば、高速の逆転再生を実行することができ
る。図中、矢印は始点のフレームの次に終点のフレーム
を再生することを示している。

ヘッダ検出回路22は、画像符号列の各フレームの先頭
に位置するヘッダ符号を読取ることで、フレームの先頭
と最後尾を見つける。また、ヘッダ検出回路22は、ヘッ
ダ符号に記されている符号化フレームタイプ（Ｉ−Pict
ure、Ｐ−Picture、またはＢ−Pictureのいずれである
か）の判定を行ない、特殊再生に用いるフレームを検出
する。

ヘッダ検出回路22は、特殊再生に用いるフレームの先
頭を見つけるとバッファメモリ23にそのフレームの画像
符号列の書込を指示し、続いて最後尾を検出するとバッ
ファメモリ23の書込動作を停止させる。そして、ヘッダ
検出回路22は、次に再生すべき画像符号列の先頭を探
す。この動作が繰返し行なわれる。

復号回路24は、バッファメモリ23から画像符号列を読
出して再生画像として出力する。このようにして、特殊
再生が実現される。

しかしながら、従来の技術においては、高速再生時に
各フレームの先頭を探すために、再生変換回路21で変換
を行ない、ヘッダ検出回路22でいずれのフレームがＩ−
PictureまたはＰ−Pictureであるかを判定しなければな
らない。すなわち従来の技術においては、特殊再生にお
けるフレーム検索処理が煩雑であるという欠点がある。
このため、非常に高速な読取装置が必要になる。さらに
は、読取速度が十分でない場合に、検索速度が再生速度
に十分に追従できず再生画像に不具合が発生したり、特
殊再生を行なうことができない場合がある。

逆転再生では高速再生以上の読出速度が要求されるた
め、さらに問題である。

尚、特開平６−46368号公報は、動画データの読出を
容易にするために、GOP期間ごとにデータを記録単位に
合わせる技術を開示するが、Ｉ−Picture、Ｂ−Picture
など特定のフレームの先頭を記録単位に合わせることは
できない。

この発明は上記問題点を解決するためになされたもの
で、フレーム内符号化およびフレーム間符号化によりフ
レーム単位で符号化された画像データ列から、特定のフ
レームのみを効率的に再生することのできる再生装置を
提供することを第１の目的とする。

この発明は、そのような再生装置のための記録媒体に
動画像の記録を効率的に行なうことのできる記録装置を
提供することを第２の目的としている。

発明の開示 上記目的を達成するため、この発明のある局面に従う
と、動画像記録装置は、フレーム内符号化またはフレー
ム間符号化により、フレーム単位で圧縮された画像符号
列を入力する入力手段と、入力された画像符号列から特
定のフレームを検出する検出手段と、検出された特定の
フレームが、記録媒体の記録単位に合せて記録されるよ
うに制御する制御手段とを備え、入力された画像符号列
は無意味符号を含み、制御手段は、検出された特定のフ
レームが記録媒体の記録単位に合せて記録されるよう
に、無意味符号を削除する削除手段を含む。

さらに、制御手段は検出手段の検出結果に基づいて、
特定のフレームの先頭から次に来る特定のフレームの先
頭までの間の符号の量を測定する測定手段を含む。

さらに、制御手段は、無意味符号を削除する削除手段
と、符号を挿入する挿入手段とを用いて、特定のフレー
ムの先頭から次に来る特定のフレームの先頭までの間の
符号の量を測定する測定手段によって、入力された画像
符号列の量と、記録される画像符号列の量とがほぼ等し
くなるように制御を行なう。

さらに、制御手段は、入力された画像符号列の量と記
録される画像符号列の量との差を演算する第１の演算手
段と、検出された特定のフレーム間に存在する無意味符
号の量をカウントし、カウントされた量を記録単位で割
り、その余りを求める第２の演算手段と、第１および第
２の演算手段の演算結果に基づいて、無意味符号の削除
を行なう削除手段とを備える。

さらに、制御手段は、入力された画像符号列に含まれ
る無意味符号を除去する除去手段と、検出された特定の
フレーム間に存在する無意味符号が除去された後の画像
符号列のデータ量を、記録単位に分割したときの記録領
域の余りを演算する第１の演算手段と、検出された特定
のフレーム間に存在する除去された無意味符号の量を、
記録単位で割ったときの商と余りとを演算する第２の演
算手段と、第１および第２の演算手段の演算結果に基づ
いて、入力された画像符号列に無意味符号を挿入する挿
入手段とを含む。

さらに、入力手段は入力された画像符号列を一時記憶
する記憶手段を含む。

さらに、入力手段は、画像符号列を記憶した記憶媒体
と、記憶媒体から画像符号列を読出す読出手段とを含
む。

さらに、特定のフレームは、フレーム内符号化フレー
ムである。

さらに、特定のフレームは、フレーム内符号化フレー
ムと、１つのフレームのみを参照するフレーム間符号化
フレームとである。

この発明の他の局面に従うと、動画像再生装置は、記
録媒体から画像符号列を読出す読出手段と、読出手段に
よって読出された画像符号列の中から、特殊再生フレー
ムとなり得るフレームの符号化データの開始位置である
ヘッダを検出する検出手段と、読出手段が記録媒体の記
録単位の先頭から記録単位未満の所定のデータ量だけ読
出を行なうように制御する制御手段とを備えた動画像再
生装置であって、上述の動画像記録装置によって記録さ
れた記録媒体から動画像の再生を行なう。

この発明に従うと、記録媒体から効率的に特定のフレ
ームを読出すことが可能となり、動画像の再生を容易に
行なうことができる。また、そのような再生に適した記
録媒体に動画像を記録することのできる動画像記録装置
を提供することができる。

図面の簡単な説明 図１は、本発明の第１の実施の形態における動画像記
録装置の構成を示すブロック図である。

図２は、図１の装置の処理例を示す第１の図である。

図３は、図１の処理の処理例を示す第２の図である。

図４は、本発明の第２の実施の形態における動画像記
録装置のブロック図である。

図５は、本発明の第３の実施の形態における動画像記
録装置のブロック図である。

図６は、図４および５の装置での処理例を示す第１の
図である。

図７は、図４および５の装置での処理例を示す第２の
図である。

図８は、本発明の第４の実施の形態における動画像記
録装置の処理を説明するための図である。

図９は、本発明の第５の実施の形態における動画像記
録装置のブロック図である。

図10は、本発明の第６の実施の形態における動画像記
録装置のブロック図である。

図11は、図10の装置での処理例を示す図である。

図12は、本発明の第７の実施の形態における動画像記
録装置のブロック図である。

図13は、図12の装置の行なう処理を示す第１の図であ
る。

図14は、図12の装置の行なう処理を示す第２の図であ
る。

図15は、本発明の第８の実施の形態における動画像再
生装置の構成ブロック図である。

図16は、MPEG2方式におけるフレーム間の参照関係を
説明するための図である。

図17は、従来の技術における動画像記録装置のブロッ
ク図である。

図18は、MPEG2方式における画像データ列を説明する
ための図である。

図19は、従来の技術における動画像再生装置のブロッ
ク図である。

図20は、高速再生を説明するための第１の図である。

図21は、高速再生を説明するための第２の図である。

図22は、逆転再生を説明するための図である。

発明を実施するための最良の形態 以下、MPEG2方式におけるデータ列を例にとってこの
発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
しかしながら、この発明は他の符号化方式においても有
効に実施することができる。

MPEG2方式においては、高速再生などの特殊再生で再
生されるフレームは、参照フレーム（他のフレームから
参照されるフレームであって、Ｉ−Pictureのみ、また
はＩ−PictureおよびＰ−Picture）である。なお、以下
同一の機能を有する回路については同一の番号を付して
説明を繰返さない。

図１は、本発明の第１の実施の形態における動画像記
録装置のブロック図である。

図を参照して、ヘッダ検出回路11は、データ列中に配
置されている特殊再生時に再生される参照フレームのデ
ータの開始位置を示すヘッダのスタートコードの位置
（ヘッダの位置）を検索し、ヘッダ検出信号を出力する
回路である。

画像符号列がたとえばMPEG2の符号列であるとすれ
ば、シーケンスヘッダ、GOPヘッダ、ピクチャヘッダと
いった上位層付加情報の開始位置を示すスタートコー
ド、すなわち23個の０とそれに続く１で始まる32ビット
（“000000000000000000000001……”）の符号列がデー
タ列に挿入されている。これらのスタートコードは容易
に識別可能な画像符号列である。

ピクチャヘッドのスタートコードに続いて、符号化フ
レームタイプ（Ｉ−Picture、Ｐ−Picture、またはＢ−
Pictureのいずれであるか）を示す情報がデータとして
配置されている。したがって、ピクチャヘッダとそれに
続く符号化フレームタイプ（動き予測符号化形態）から
特殊再生用のフレームとなり得るフレームの開始位置を
判断することができる。

また、符号化の階層構造から、シーケンスヘッダの直
後にはGOPヘッダもしくはＩ−Pictureのピクチャヘッダ
が、GOPヘッダの直後にはＩ−Pictureのピクチャヘッダ
が存在している。また、シーケンスヘッダやGOPヘッダ
にはフレーム再生に必要な情報が符号化されて記録され
ていることから、シーケンスヘッダまたはGOPヘッダが
Ｉ−Pictureのピクチャヘッダの前に存在する場合に
は、これらのヘッダも含めて参照フレームの開始位置と
してもよい。

無意味符号挿入制御回路12は、ヘッダ検出回路11から
のヘッダ検出信号と、記録制御回路16からの記録単位の
区切り情報とに従って、無意味符号18を出力するように
スイッチ14を切換える。また同時にバッファメモリ17の
出力を停止させるように制御信号REを出力する。続い
て、無意味符号挿入制御回路12は、記録制御回路16から
の記録単位の区切りまで無意味符号を記録した後に、バ
ッファメモリ17の内容を出力するようにスイッチ14を切
換える。同時にバッファメモリの出力を再開すべく制御
信号REを出力する。

バッファメモリ17は画像列の入力レートと記録変換回
路における処理レートとの違いを吸収するとともに、制
御信号REに従って無意味符号挿入時に読出動作を停止す
る。

記録変換回路13は、無意味符号18が挿入された後の画
像データ列を記録媒体に記録可能な形に変換する信号処
理回路である。

記録制御回路16は、記録媒体15の記録に必要な制御を
行なう回路である。

MPEG2方式において、シーケンスヘッダ、GOPヘッダ、
ピクチャヘッダなどの、画像データより上位階層に位置
する再生情報を符号化した符号に付与されたスタートコ
ード（23個の０とそれに続く１で始まる32ビットの符
号）の直前に挿入される０が無意味符号となる。挿入す
る０の数について特に制限はない。

図２にＩ−Pictureを対象とした処理の結果を示す。

図中、ＩはＩ−Picture、ＰはＰ−Picture、ＢはＢ−
Pictureを示している。図上段の入力画像符号列は、可
変長符号により符号化されているため、そのまま記録す
ると、記録媒体15のどの位置にどのフレームが記録され
るか特定できない。本実施の形態における処理によっ
て、図下段の記録画像符号列が記録媒体に記録される。
つまり、参照フレームであるＩ−Pictureに相当する画
像符号列が、記録媒体15の記録単位の開始位置と一致す
るように、無意味符号18が図中ハッチングの領域に挿入
される。

このように無意味符号を挿入することで、再生時に、
Ｉ−Pictureの検出を行なうことが容易となる。これに
よって安定した特殊再生を、低速な読出装置を備えた再
生装置で容易に実現することができる。

つまり、各記録単位の先頭のみを順に検索していけば
再生すべき画像符号列の先頭を容易に検出でき、図20に
示される高速再生が実現できる。

図３に本実施の形態における装置での別の処理例を示
す。

この例では、Ｉ−PictureおよびＰ−Pictureの先頭が
記録媒体15の記録単位の先頭に位置するように無意味符
号18が挿入されている。このように、Ｐ−Pictureに対
しても同様に処理することで、図21のような高速再生時
にも、再生すべきフレームの検索の高速化を図ることが
できる。また、図22の逆転再生は、図２および３のいず
れの処理においても可能である。

ここでは、図20から22に示される特殊再生の例を示し
たが、特殊再生をこのような例に限定するものではな
い。図２に示される処理例では、Ｉ−Pictureの先頭を
検索する場合に高速な検索を可能とし、図３の処理例で
は、Ｉ−PictureおよびＰ−Pictureの先頭を検索する場
合に高速な処理を可能とするものである。

図４は本発明の第２の実施の形態における動画像記録
装置の構成を示すブロック図である。

この実施の形態における装置は、図１の実際の形態に
おける装置の無意味符号挿入制御装置12を演算回路19に
置換えたものである。また、記録制御回路16から出力さ
れる記録単位の区切りを示す信号が不要となっている。

演算回路19は、ヘッダ検出回路11でヘッダが検出され
てから、次にヘッダが検出されるまでの間にバッファメ
モリ17から出力される画像符号列のデータ量をカウント
する。次に、そのカウント値を記録単位のデータ量で割
る。そのときの余りを記録単位の量から引いた量を余剰
データ量とする。そして、余剰データ量に相当する無意
味符号を出力するために、演算回路19はスイッチ14を切
換える。同時に、演算回路19はバッファメモリ17の出力
を停止させるため、制御信号REを出力する。

無意味符号が余剰データ量分出力された後、演算回路
19はスイッチ14を切換えて、バッファメモリ17の内容が
出力されるようにする。同時に、演算回路19はバッファ
メモリ17からの出力が再開されるように、制御信号REを
出力する。このようにして、第１の実施の形態と同様
に、図２および３に示されるデータを記録することがで
きる。

図５は本発明の第３の実施の形態における動画像記録
装置の構成を示すブロック図である。

この装置は、図１の実施の形態の装置に対して、無意
味符号除去制御回路41を加え、さらにバッファメモリ17
を、無意味符号除去制御回路41によって書込制御される
バッファメモリ42に置換えたものである。

無意味符号除去制御回路41は、MPEG2などの動き予測
と可変長符号を組合せて圧縮符号化された画像符号列の
符号化の過程で、単位時間当りのデータ量を調整する目
的で挿入された無意味符号を検出する。無意味符号除去
制御回路41は、この検出に応じてバッファメモリ42に対
して、画像符号列の書込を停止するための制御信号WRを
出力する。

バッファメモリ42は、制御信号WRに従って、無意味符
号の書込を中止する。これにより無意味符号はすべて除
去される。

無意味符号挿入制御回路12は、ヘッダ検出回路11から
のヘッダ検出信号に従って、無意味符号18が出力される
ようにスイッチ14を切換える。このとき、無意味符号挿
入制御回路12はバッファメモリ42の出力を停止させるよ
うに制御信号REを出力する。

無意味符号挿入制御回路12は、ヘッダ検出回路11によ
ってヘッダが検出されてから次にヘッダが検出されるま
での間に削除された無意味符号の総量をカウントする。
次にその総量からヘッダの位置を記録媒体の記録単位の
位置に合わせるための量（この量をこの実施の形態にお
いて余剰データ量という）を引いた量の無意味符号が記
録媒体に記録されるようにスイッチ14の制御を行なう
（図６参照）。なお、記録単位の区切りの位置にヘッダ
の位置を合わせるために、記録制御回路16から出力され
る信号が用いられる。無意味符号の記録が終了したとき
に、無意味符号挿入制御回路12は、バッファメモリ42の
出力を再開するようにスイッチ14を切換え、同時にバッ
ファメモリが出力を再開するように制御信号REを出力す
る。

このようにして、参照フレームの先頭が記録媒体の記
録単位の先頭に位置するように無意味符号18が挿入され
る。また、入力された画像符号列のデータ量に最も近い
量（ほぼ等しい量）のデータ量を持つ画像符号列を記録
媒体15に記録することができる。

図６に、Ｉ−Pictureのみを対象とした処理の結果を
示す。図中、ＩはＩ−Picture、ＰはＰ−Picture、Ｂは
Ｂ−Pictureを示している。図上段の入力画像符号列の
斜線領域は、符号化時にフレーム内に挿入された無意味
符号を示したものである。

図中下段のように本実施の形態では、ハッチングの領
域に無意味符号18が挿入される。これにより記録媒体15
の記録単位の開始位置とＩ−Pictureの先頭とを一致さ
せることができる。記録媒体にはこの新たな画像符号列
が記録される。

図７は本実施の形態における別の処理の例を示した図
である。この例では、Ｉ−PictureおよびＰ−Pictureの
先頭が記録媒体15の記録単位の先頭に位置するように無
意味符号が挿入されている。このようにＰ−Pictureに
対しても同様に制御を行なうことで、図21のような高速
再生時にも再生すべきフレームの検索の高速化が図れ
る。

なお、図６および７では、場合によっては１記録単位
以上の無意味符号を挿入することとした。しかし、ただ
単に参照フレームの先頭を記録単位の区切りに一致させ
ることを目的とするのであれば、１記録単位以下の量の
無意味符号を挿入すればよい。ただし、この場合には入
力された符号化データ量よりも記録されるデータ量が少
なくなってしまう場合が生じる。

また、この実施の形態では図22の逆転再生においても
再生フレームの検索の高速化を図ることができる。ここ
では図20から21の特殊再生の例を示したが、特殊再生を
これらに限定するものではない。図６の処理例では、Ｉ
−Pictureの先頭を検索する場合に高速な検索を可能と
し、図７の処理ではＩ−PictureおよびＰ−Pictureの先
頭を検索する場合に、高速な処理を可能とする。

図８は、本発明の第４の実施の形態における動画像記
録装置の処理を説明するための図である。

本実施の形態における動画像記録装置は、図５に示し
た第３の実施の形態における動画像記録装置の無意味符
号除去制御回路41と、無意味符号挿入制御回路12の制御
の方法を変えたものである。

具体的には、図８を参照して無意味符号除去制御回路
41は、入力画像符号列に挿入された無意味符号をGOP期
間の先頭から１記録単位分だけ削除する。すなわち、図
８においては入力画像符号列のD1,D2が１記録単位分の
無意味符号に相当し、この無意味符号のみが削除され
る。残りの無意味符号D3〜D9は、削除されずにそのまま
バッファメモリ42から出力される。

無意味符号挿入制御回路12は、Ｉ−Pictureを記録単
位の先頭に位置付けるための無意味符号DbをGOPの最後
に挿入する。これにより、入力された画像符号列のデー
タ量とほぼ等しいデータ量を持つ画像符号列を記録媒体
15に記録することができ、Ｉ−Pictureの検出を行なう
ことが容易になる。

なお、図８においては、記録単位に先頭を合わせるフ
レームをＩ−Pictureとしたが、Ｐ−Pictureに対しても
同様の処理をするようにしてもよい。

図９は本発明の第５の実施の形態における動画像記録
装置の構成を示すブロック図である。

この装置は、図５に示される実施の形態における無意
味符号挿入制御回路12を演算回路19に置換えたものであ
る。この装置では、記録制御回路16からの記録媒体に記
録する際の記録単位の区切り、すなわち記録単位の最終
のデータを記録するタイミング信号が用いられていな
い。

演算回路19は、以下の処理を行なう。まず、ヘッダ検
出回路11によるヘッダの検出のタイミングに従い、参照
フレームのヘッダから次のヘッダまでに入力されるデー
タ量をカウントする。次に、そのカウント値を記録単位
のデータ量で割り、その余りを求める。無意味符号除去
制御回路41により除去された無意味符号の総量から、求
められた余りを引いただけの量が挿入される無意味符号
の量となる。

演算回路19は演算結果である挿入データ量の無意味符
号18を出力するために、スイッチ14を切換える。同時
に、バッファメモリ42の出力を停止させるために制御信
号REを出力する。スイッチにより無意味符号が、挿入さ
れるデータ量分だけ出力された後、バッファメモリ17の
出力が行なわれるようにスイッチ14が切換えられる。同
時にバッファメモリが出力を再開するように、制御信号
REが出力される。このようにして、図５に示される実施
の形態と同様の効果を得ることができる。

図10は本発明の第６の実施の形態における動画像記録
装置の構成を示すブロック図である。

この実施の形態では、図５および６に示される実施の
形態のように、すべて無意味符号を除去するのではな
く、符号化時に付加された無意味符号を必要なだけ除去
または新たに必要なだけ挿入する。そして、できる限り
入力された画像符号列に近い形でデータを記録する。

ヘッダ検出回路11は、入力された画像符号列から特殊
再生用の参照フレームのヘッダを検出する。さらに、ヘ
ッダ検出回路11は、参照フレームの先頭で、無意味符号
を挿入するタイミングを出力する。これは無意味符号を
挿入することのできるタイミングが参照フレームの先頭
だからである。

第１の演算回路72は、入力された画像符号列のデータ
量と、切換スイッチ14から出力される画像符号列のデー
タ量との差を演算する。

第２の演算回路74は、ヘッダ検出回路11がヘッダを検
出してから、次にヘッダを検出するまでの間に存在する
無意味符号のデータ量をカウントする。この無意味符号
は、データ量を調整するために挿入されているものであ
る。そして第２の演算回路74は、カウントされたヘッダ
からヘッダまでの無意味符号の総量を記録単位の量で割
る。その余りを余剰データ量として求める。

切換スイッチ14からの出力が、入力されたデータ量よ
り少ないときには、第１の演算回路72は無意味符号除去
制御回路75に信号を送り、無意味符号の除去を中止させ
る。

逆に、切換装置14からの出力が、入力されたデータ量
より多いときには、第１の演算回路72は、無意味符号除
去制御回路75に信号を送り、無意味符号の除去を第２の
演算回路74が除去した余剰データ量分だけ行なう。

演算回路19は、図９の演算回路19と同様に動作し、参
照フレームのヘッダが、記録単位の区切りの位置にない
ときに、そのヘッダを区切りの位置に持ってくるように
無意味符号を挿入する。

遅延回路71は余剰データ量を演算する期間、入力され
た画像符号列を遅延させる回路である。

無意味符号除去制御回路75は、制御信号WRを出力する
ことにより、余剰データ量相当分の無意味符号を除去す
る。

すなわち、図10に示される回路は、以下（１）および
（２）のように動作する。

（１）出力されるデータが入力されるデータよりも多い
ときには、無意味符号を減らすことで、参照フレームの
先頭を記録単位の区切りに合わせる。

（２）出力されるデータが入力されるデータよりも少な
いときには、無意味符号を追加することで、参照フレー
ムの先頭を記録単位の区切りに合わせる。

図11は、参照フレームをＩ−Pictureのみとしたとき
の処理の例を示す図である。

図を参照して、最も左に位置するGOP期間（左の点線
から中央の点線まで）では、符号化時に挿入された無意
味符号（斜線領域）を除去することで、次のGOP期間の
先頭に位置するＩ−Pictureの先頭が最も近い記録媒体
の記録の境界に来るようにされている。

次のＩ−Picture（図中最も右に位置するＩ−Pictur
e）はハッチングの領域に無意味符号を挿入すること
で、その先頭が最も近い記録単位の先頭に来るようにさ
れている。

もちろん、図11の処理をＰ−Pictureに対して行なう
ようにしてもよい。

図12は本発明の第７の実施の形態における動画像記録
装置の構成を示すブロック図である。

図を参照して、装置は、フレーム単位でフレーム内符
号化とフレーム間符号化とを織り混ぜて、可変長符号化
により圧縮符号化され、生成の際に再生時に意味を持た
ない無意味符号を多数挿入することで単位時間当りのデ
ータ量が調整された画像符号列を入力し一時記憶するバ
ッファメモリ81と、バッファメモリ81に入力された画像
符号列から、特殊再生フレームとなり得る参照フレーム
の符号化データの開始位置であるヘッダを検出するヘッ
ダ検出回路11と、画像符号列内の無意味符号を検出し、
無意味符号を画像符号列から除去する無意味符号検出回
路82と、ヘッダ検出回路11がヘッダを検出した際に、そ
の前に検出したヘッダ以降の無意味符号を除去した後の
画像符号列のデータ量を、記録媒体の記録単位に分割し
たときの記録領域の余剰分を演算する第１の演算回路83
と、ヘッダ検出回路11がヘッダを検出したときに、その
前にヘッダを検出した後に除去された無意味符号のデー
タ量を、記録媒体の記録単位に分割したときの記録単位
の数とその余りの数を演算する第２の演算回路84と、第
１の演算回路83の出力である記録領域の余剰分と、第２
の演算回路の出力の１つである余りの量との差が所定の
量以上なら、分割された無意味符号の記録単位の数に１
を加える第３の演算回路85と、新たな無意味符号を生成
する生成回路18と、バッファメモリ81に入力された画像
符号列と、生成回路18から出力される無意味符号とを切
換える切換回路14と、切換回路14の出力を記録媒体に記
録する記録変換回路13と、ヘッダ検出回路11がヘッダを
検出したときに、バッファメモリ81への画像符号列の入
力を停止し、切換回路14に第１の演算回路83の出力であ
る記録領域の余剰分および第３の演算回路85の演算結果
である記録媒体の記録単位の整数倍の無意味符号を新た
に挿入するように制御し、新たな無意味符号の出力が終
了したときにバッファメモリ81に画像符号列の出力を再
開させ、切換回路14に画像符号列を出力するように制御
を行なう無意味符号挿入制御回路86とを備える。

参照フレームをＩ−Pictureのみとしたときの処理例
について以下に説明する。

図13を参照して、ヘッダ検出回路が参照フレームのヘ
ッダを検出することにより、参照フレームの先頭と先頭
との間の期間Ｔが識別される。

第１の演算回路83は、（１）に示されるように期間Ｔ
の間のデータ列から、無意味符号を除去した後のデータ
量を記録単位に分割したときの記録領域の余剰分ａを演
算する。

第２の演算回路84は、（２）に示されるように、期間
Ｔの間に削除された無意味符号の総量を演算した後、そ
の総量を記録単位のデータ量で割り、その商ｎを求める
（図ではｎ＝１である）。また、その余りｂを求める。

第３の演算回路は、ｂ−ａの演算を行なう。その演算
結果が所定の値（たとえば記憶単位の２分の１）以上で
あれば、ｎの値に１を加える。所定の値未満であれば何
もしない。

無意味符号挿入制御回路86は、期間Ｔが終了した時点
で、ｎ個の記録単位分の無意味符号と、ａの量の無意味
符号とが記録媒体に記録されるように制御を行なう。

これにより、図14に示されるように入力されたデータ
列の量に近い量のデータを記録媒体に記録することがで
きる。また、参照フレームの先頭を記録単位に揃えるこ
とができる。

図15は本発明の第８の実施の形態における動画像再生
装置の構成を示すブロック図である。

図を参照して、この装置は第１から第７の実施の形態
における動画像記録装置により記録が行なわれた記録媒
体15の再生を行なう。

装置は、復調、誤り訂正およびブロックの解除といっ
た処理を行なう再生変換回路21と、特殊再生時に再生す
べき参照フレームのヘッダを検出するヘッダ検出回路22
と、再生すべき画像データを一時記憶するバッファメモ
リ23と、バッファメモリに記録されたデータを復号化す
る復号回路24と、再生の制御を行なう再生制御回路25と
を備える。

記録媒体15にはいずれかの記録単位の先頭に特殊再生
時に再生される対象となるフレームの先頭が位置してい
る。そのため、高速再生、逆転高速再生またはサーチな
どの特殊再生時に、各記録単位の先頭に位置している画
像符号列のみが読出される。このように再生すべきフレ
ームを見つけるために、逐次記録媒体から画像符号列の
読出制御が再生制御回路25において行なわれる。このよ
うに記録単位の先頭部のみを読出すことにより、高速に
読出を行なうことができる。したがって、特殊再生を効
率的に実行することができる。

また、図15の読出装置において、記録単位の先頭か
ら、記録単位以下の量の所定のデータ量だけを読出すよ
うに制御することとすると、効率のよい再生が可能とな
る。

なおここでは、特殊再生として、高速再生、逆転高速
再生、およびサーチなどを列挙したが特にこれらに特殊
再生を限定するものではない。

なお、無意味符号は再生（復号）時に解釈されない符
号（列）である。通常再生時には挿入された無意味符号
は再生に何ら影響を及ぼさない。

なお、図15、５、８、９、11のバッファメモリに代え
て装置に、他の記録媒体に記録された画像データを読出
す読出装置を設け、読出されたデータを処理するように
してもよい。

産業上の利用可能性 以上のように本発明の実施によって、特殊再生時に再
生すべきフレームの画像符号列の先頭が、必ず記録媒体
上の記録単位の区切りに配置されることで、高速再生や
逆転再生といった特殊再生を容易に行なうことが可能と
なる。従ってこの発明は、動画像記録装置および再生装
置の分野に有利に適用することができる。

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フレーム内符号化またはフレーム間符号化
   により、フレーム単位で圧縮された画像符号列を入力す
   る入力手段と、 前記入力された画像符号列から特定のフレームを検出す
   る検出手段と、 前記検出された特定のフレームが、記録媒体の記録単位
   に合せて記録されるように制御する制御手段とを備え、 前記入力された画像符号列は無意味符号を含み、 前記制御手段は、前記検出された特定のフレームが記録
   媒体の記録単位に合せて記録されるように、前記無意味
   符号を削除する削除手段を含む、動画像記録装置。
2. 【請求項２】前記制御手段は、前記検出された特定のフ
   レームが記録媒体の記録単位に合せて記録されるよう
   に、前記入力された画像符号列に符号を挿入する挿入手
   段を含む、請求の範囲第１項に記載の動画像記録装置。
3. 【請求項３】前記制御手段は、前記検出手段の検出結果
   に基づいて、特定のフレームの先頭から次に来る特定の
   フレームの先頭までの間の符号の量を測定する測定手段
   を含む、請求の範囲第１項または第２項に記載の動画像
   記録装置。
4. 【請求項４】前記制御手段は、 無意味符号を削除する削除手段と、 符号を挿入する挿入手段とを用いて、 特定のフレームの先頭から次に来る特定のフレームの先
   頭までの間の符号の量を測定する測定手段によって、前
   記入力された画像符号列の量と、記録される画像符号列
   の量とがほぼ等しくなるように制御を行なう、請求の範
   囲第１項から第３項のいずれかに記載の動画像記録装
   置。
5. 【請求項５】前記制御手段は、 前記入力された画像符号列の量と、記録される画像符号
   列の量との差を演算する第１の演算手段と、 前記検出された特定のフレーム間に存在する、無意味符
   号の量をカウントし、カウントされた量を記録単位で割
   り、その余りを求める第２の演算手段と、 前記第１および第２の演算手段の演算結果に基づいて、
   無意味符号の削除を行なう削除手段とを備える、請求の
   範囲第１項または第２項に記載の動画像記録装置。
6. 【請求項６】前記制御手段は、 前記入力された画像符号列に含まれる、無意味符号を除
   去する除去手段と、 前記検出された特定のフレーム間に存在する、無意味符
   号が除去された後の画像符号列のデータ量を、前記記録
   単位に分割したときの記録領域の余りを演算する第１の
   演算手段と、 前記検出された特定のフレーム間に存在する除去された
   無意味符号の量を、前記記録単位で割ったときの商と余
   りとを演算する第２の演算手段と、 前記第１および第２の演算手段の演算結果に基づいて、
   前記入力された画像符号列に無意味符号を挿入する挿入
   手段とを含む、請求の範囲第１項に記載の動画像記録装
   置。
7. 【請求項７】前記入力手段は、前記入力された画像符号
   列を一時記憶する記憶手段を含む。請求の範囲第１項か
   ら第６項のいずれかに記載の動画像記録装置。
8. 【請求項８】前記入力手段は、画像符号列を記憶した記
   憶媒体と、前記記憶媒体から前記画像符号列を読出す読
   出手段とを含む、請求の範囲第１項から第６項のいずれ
   かに記載の動画像記録装置。
9. 【請求項９】前記特定のフレームは、フレーム内符号化
   フレームである、請求の範囲第１項から第８項のいずれ
   かに記載の動画像記録装置。
10. 【請求項１０】前記特定のフレームは、フレーム内符号
    化フレームと、１つのフレームのみを参照するフレーム
    間符号化フレームとである、請求の範囲第１項から第８
    項のいずれかに記載の動画像記録装置。
11. 【請求項１１】記録媒体から前記画像符号列を読出す読
    出手段と、 前記読出手段によって読出された画像符号列の中から、
    特殊再生フレームとなり得るフレームの符号化データの
    開始位置であるヘッダを検出する検出手段と、 前記読出手段が前記記録媒体の記録単位の先頭から記録
    単位未満の所定のデータ量だけ読出を行なうように制御
    する制御手段とを備えた動画像再生装置であって、請求
    の範囲第１項から第10項のいずれかに記載の動画像記録
    装置によって記録された記録媒体から動画像の再生を行
    なう、動画像再生装置。