JP2001513311A - Ｍｐｅｇビデオデコーディングにおける逆量子化及び逆スキャンのために必要な記憶装置及び計算の数を低減する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ラン／レベルコードをマトリクスに展開せずに、ラン／レベルコードに対して逆量子化及び逆スキャンを実行するための方法及び装置である。ランはマトリクスの座標に変換される。この座標は、逆量子化マトリクス中で逆量子化値を見出すために用いられる。逆量子化値はレベルを乗算され、量子化解除レベルを生成する。ランは座標で置き換えられ、且つ、レベルは量子化解除レベルで置き換えられる。

Description

【発明の詳細な説明】 ＭＰＥＧビデオデコーティングにおける逆量子化及び逆スキャン のために必要な記憶装置及び計算の数を低減する方法 〔発明の背景〕発明の分野 本発明は、一般的にはビデオのデコーディングに関し、特別にはＭＰＥＧビデ オデコーダにおける逆量子化及び逆スキャン操作のために必要な記憶装置及び計 算の数を低減する方法及び装置に関する。従来技術の説明 ＭＰＥＧデコーダにおいては、一連の処理ステップで圧縮されたビデオデータ が取扱われる。ＭＰＥＧビデオデコーディング処理（ＭＰＥＧ１、ＭＰＥＧ２又 はＭＰＥＧ４）は、レートバッファと呼ばれる入力バッファ中に格納されたデー タから始まる。データは、このバッファからビデオフレーム全体を表す塊として 移動する。各ビデオフレームは、スライスのサブ構造からなり、これから次にマ クロブロックが作られ、次にブロックが作られる。ブロックは、不連続余弦変換 （ＤＣＴ）係数の８×８のマトリクスである。デコーディング処理における種々 の処理機能が、マクロブロック又はブロックのみが処理されるようになるまで、 サブ構造の上の層を剥ぎ取る。デコーディングの各ステップは、データに対して 或る変換を適用し、それにより、その形が次の処理操作に適する形になる。図１ は、ビデオデータのブロックを圧縮解除するために必要な典型的な処理ステップ を実行するデコーダ20を示す図である。これらのステップは、固定長デコーディ ング（ＦＬＤ）22、可変長デコーディング（ＶＬＤ）24、ラン／レベルデコーデ ィング（ＲＬＤ）26、逆ジグザグ（又は逆交互スキャン）（ＩＺＺ）28、逆微分 パルスコード変調及び逆量子化（ＩＤＰＣＭ＋ＩＱ）32、逆不連続余弦変換（Ｉ ＤＣＴ）34及び動作補償（ＭＣ）36を含む。 固定長デコーダ（ＦＬＤ）22は、種々のサブ構造のヘッダー情報をデコードす る。可変長デコーダ24は、各マクロブロックの残余の情報をラン及びレベルにつ いてそれぞれ１×Ｎ個のベクトルにデコードする。ランは非ゼロ値の前のゼロの 数を表す。レベルは非ゼロ値である。ランレベルデコーダ26は、図２に示すよう にデータをマトリクスの形にデコードする時にデータの最大展開を生じさせる。 図２から分かるように、ＶＬＤ24の出力は、ランＲ＝10及びレベルＬ＝２を生成 する。これらは、逆スキャン操作（ＩＺＺ）を用いてマトリクスに展開され、そ れにより、ランレベルデコーダ26からのデータが特定のパスに従ってマトリクス を満たす。逆量子化器32は、展開されたマトリクスをスカラー値を含む他の８× ８マトリクスで乗算することにより、各展開されたマトリクス値について逆量子 化を実行する。逆不連続余弦変換34は、周波数ドメインＤＣＴ係数のブロックを 空間ピクセル値に変換する。 データの最大展開はＲＬＤ26の出力で生起し、従って、逆量子化はこの展開さ れたデータに対して実行され、従って、爆発的に増大するデータを収容するため に大きな展開バッファの存在が必要である。 〔本発明の概要〕 従って、本発明の目的は、レベル値についてのみ逆量子化及び逆スキャンを実 行することである。 本発明の他の目的は、逆量子化を実行する際に追加の記憶装置を不要にするこ とである。 本発明の更に他の目的は、マルチプロセッサシステムにおいてプロセッサ間で 必要となる帯域を低減することである。 従って、本発明は、複数のステップ及びそれらのステップの一又は複数と他の ステップとの関係、及び、それらのステップを実行するに適した構成、素子の組 合せ及び部品の配置の特徴を用いる装置を含み、これらは以下に述べる詳細な説 明の中で例示され、本発明の範囲は請求項に記述される。 〔図面の簡単な説明〕 本発明の完全な理解のために、以下の図面を参照する必要がある。 図１は、ＭＰＥＧデコーダにおける処理ステップを示す図である。 図２は、ランレベルデータがそれのマトリクス形へ展開する様子を示す図であ る。 図３は、ランレベル展開マトリクスがＩＱスカラーマトリクスにより乗算され て第３の量子化解除マトリクスを生成する様子を示す図である。 図４は、ラン／レベル対を新しい座標／量子化解除対で置き換える様子を示す 図である。 図５は、本発明の方法を示すフローチャートである。 図６Ａ及び６Ｂは、従来のビデオデコーダと本発明によるビデオデコーダとの 関係を示す図である。 〔好ましい実施例の詳細な説明〕 ＶＬＤ24の出力は、それぞれが可変数のラン／レベル対からなる１×Ｎのベク トルを生成する。各対のラン値は、ＤＣＴ値の８×８マトリクス中で得られる非 ゼロ値の前のゼロの数を表す。従って、例えば、ラン／レベル対は１０／２であ ってもよい。図２は、ゼロ値１０のラン及び２の最終レベルを持つ８×８マトリ クスの例を示す。マトリクスがスキャンされるパスは逆スキャン操作に従ってい る。図２において、逆スキャンはジグザグパターンであり、最終値２が見出され るまで１０個のゼロが集まっている。従って、それは１０／２のラン／レベルを 有する。 図３に示されるように、ラン／レベル値からランレベルが展開されたマトリク スＲＬＥＭが再構成され、続いてそれがスカラー逆量子化マトリクスＳＭによっ て乗算され、マトリクスＲＭが形成される。スカラーマトリクスＳＭの第５の位 置（行の順番を用いる）又は第１０の位置（逆スキャンの順番を用いる）が、８ ×８変換マトリクスのレベル２（行の順番で第５の位置、逆スキャンの順番で第 １０の位置）によって乗算される。得られるマトリクスはＲＭであり、次にＩＤ ＣＴ操作を受ける。この乗算によって明らかなように、変換マトリクスのゼロは 最終マトリクスＲＭの中にゼロを生成する。従って、この乗算は計算時間及び記 憶装置の無駄使いである。 従って、本発明によれば、逆量子化の前に、ラン／レベル値はマトリクスに展 開されない。その代わり、逆量子化はレベルのみについて実行される。 図４は、ラン／レベル値（図Ａ）から本発明による逆スキャン及び逆量子化の 後の形（図Ｂ）へ変換される際の情報を示す図である。図４から分かるように、 データは展開されていない。ラン／レベル１０／２がポインター位置及び量子化 解除レベル、即ち５／６に変換されている。ポインター値５は、８×８マトリク ス中において値６が見出されるべき位置を示す。このポインター位置は、（図３ の結果マトリクスＲＭ中に示されるように）直線上の行の順番である。値６はレ ベル２と、ＲＬＤマトリクス中で２が見出される位置と同一のスカラーマトリク スＳＭ中の位置に見出されるスカラー値３との乗算の結果である。ＲＬＤの間で はなく、逆量子化の間に逆スキャン操作を実行することにより、デコーディング 処理の効率が改善される。これは、（適当な）ラン値を、そのブロックへの単純 なオフセットのように、最終ＤＣＴマトリクス中のデータの位置を表す行の順番 に翻訳することによって達成される。この点において、ＤＣＴマトリクスへの展 開が生起した後、ＩＤＣＴを実行することができる。従って、ＲＬＤ、ＩＱ及び ＩＺＺは、展開されたマトリクスを収容するための大きなメモリーを持つ必要は ない。それに代わり、これらのプロセス全体を通してランレベルフォーマットが 保持される。 本発明によるデコーディングの方法が図５にフローチャートとして示されてお り、これについて以下に説明する。ステップ500では、１×Ｎベクトル、即ち、 イントラ及び非イントラ量子化テーブルを指示するジグザグ及び交互スキャンの 両者を持つラン／レベルが生成される。Ｎはコード化されたブロック中の係数の 数である。次のステップを実行することにより、ＲＬＤ−ＩＺＺ−ＩＤＰＣＭ＋ ＩＱの操作のシーケンスが、ＩＤＰＣＭ＋ＩＱ、ＩＺＺ、ＲＬＤのシーケンスに 置き換えられる。ＶＬＤの出力における各スライスについて(ステップ502)、及 びスキップされないマクロブロックの各コード化されたブロックについて(ステ ップ504)、ステップ506で、（例えばＩＳＯ／ＩＥＣ13818-2により）ＤＣ係数が 量子化される。ランインデックスが１にセットされ(ステップ508)、ステップ510 で、各新しいラン／レベル対について、新しいラン値のサイズによってランイン デックスがインクリメントされる。ステップ512においては、量子化マトリクス へのインデックスとしてランインデックスを用いて、イントラ／非イントラマト リクスを適当なジグザグ及び交互スキャンを行うことにより、量子化値が見出さ れる。ステップ514においては、量子化値にラン／レベル対のレベル値を乗 算することにより、各ＡＣ係数が量子化解除される。ステップ516においては、 ランインデックスが直線上の行の順番を用いて逆スキャン位置に翻訳され、翻訳 された値がラン／レベル対のラン値に代わって格納される。ステップ518におい ては、スライスが、今や量子化解除されたラン／レベル形で、ＲＬＤ展開が生起 すべきサブシステムに送信される。ＲＬＤ展開は、全休の再構成バッファが利用 可能である点において、ＩＤＣＴに対する準備として実行される。 このように、展開バッファは、図６Ａ及び６Ｂに示されるように、逆不連続余 弦変換が生起するまでは必要ない。図６Ａ中の数字61は従来技術においてデータ が展開される位置であるＲＬＤの出力の位置を示している。本発明においては、 逆量子化及び逆スキャンの後まで、即ちラン／レベル展開ＲＬＥの出力62まで、 ８×８マトリクスは構成されない。従って、ＩＱ又はＩＺＺステップのために展 開バッファは必要ない。 このように、上述の説明から明らかなように、上記において説明された目的は 効率的に達成されるものであり、上述の方法が遂行される間及び上述の構成につ いて、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく或る種の変更が行われ得るの であって、上述の説明及び添付図面に含まれる全ての事項は説明のためのもので あり、制限を加えるものと解釈されてはならないことは明らかである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．逆量子化及び逆スキャンのための記憶装置及び計算の数を低減する方法であ って、 マトリクスを表すｍ個のラン／レベルコードを読取ること、 以下により、即ち、 ラン／レベルコードのラン値に基づいて逆スキャンを実行し、マトリクスに おけるレベルの位置を表す座標を生成し、 ラン／レベルコードのレベルのみについて逆量子化を実行し、量子化解除レ ベルを生成し、更に ランを座標で置き換え、レベルを量子化解除レベルで置き換える ことにより、 マトリクスに展開することなしにラン／レベルコードをデコードすること を含む方法。 ２．請求項１に記載の方法において、逆量子化を実行するステップが、 レベルと逆量子化マトリクスにおける座標で見出される量子化解除値とを乗 算するステップ を含む方法。 ３．請求項１に記載の方法において、更に、 座標及び量子化解除レベルをマトリクスの形に展開するステップ を含む方法。 ４．ラン／レベルコードをマトリクスに展開することなしに、ラン／レベルコー ドについて逆量子化及び逆スキャンを実行する装置であって、 マトリクスを表すラン／レベルコードを受信するための手段、 以下の手段、即ち、 各レベルに対応するマトリクス中の座標値を見出し、各ランをその座標値で 置き換えるための逆スキャン手段、 ラン／レベルコードのレベルのみについて逆量子化を実行して量子化解除レ ベルを生成し、レベルを量子化解除レベルで置き換えるための逆量子化手段 を含むデコーダ を具える装置。 ５．請求項４に記載の装置において、更に、 レベルと逆量子化マトリクスにおける座標で見出される量子化解除値とを乗 算する乗算手段 を具える装置。