JP2002513251A - 情報システムでの情報圧縮方法。 - Google Patents

情報システムでの情報圧縮方法。

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JP2002513251A
JP2002513251A JP2000546513A JP2000546513A JP2002513251A JP 2002513251 A JP2002513251 A JP 2002513251A JP 2000546513 A JP2000546513 A JP 2000546513A JP 2000546513 A JP2000546513 A JP 2000546513A JP 2002513251 A JP2002513251 A JP 2002513251A
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マックコーマック、デビッド・ロス
ヌナリー、パトリック・オー
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Abstract

(57)【要約】 圧縮符号化されるべきビデオ画像データフィールドは長方形ブロックに分割される。比較データを発生させるために長方形ブロックの各々が、基準画像の対応する１３２ブロックと比較１３０される。ブロックの比較データが選択規準を満たすならば、符号化されるべき画像のブロックが表示のために選択される。選択されたブロックに相当する画像平面の位置を示すマッピングデータが発生される。符号化されるべき画像は、ヘッダーデータ１０６、マッピングデータ１０８及び選択されたブロックを表す画像データによって圧縮された形で表される。基準画像が圧縮符号化される２０６と低情報密度に対応する基準画像の領域で拡大され得る。システム構成は、ＰＣＩバスを通してマザーボード４０と干渉するフロントエンド処理/圧縮ユニット４２と結合されるバックパネル４６から成る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 関連出願の相互参照 本出願は、１９９６年１０月３１日出願された共出願中の先願第０８/７１４
，９１４号の一部継続出願である。同親出願の開示内容は参照により本明細書に
含まれる。１９９６年１０月３１日に出願された（現在米国特許第５，８２２，
５４２号）第０８/７２９，６２０号もまた関連出願として言及されるべきであ
る。
【０００２】
【発明の背景】
上記親出願は、インテリジェントビデオ管理能力を有するデジタルビデオレコ
ーダを開示する。
【０００３】 あらゆるデジタルビデを記録装置におけるビデオ信号の流れに内在する多量の
データは、装置によって与えられるべき記憶容量及び記録されたビデオ信号の再
生に利用し得る画像品質間でなされるべき困難な兼ね合いを要する傾向がある。
同兼ね合いは、親出願で開示されたインテリジェントビデオ情報管理（ＩＶＩＭ
）レコーダで実情とされるように、記録されたビデオ信号にランダムアクセスす
ることが望ましい場合には特に決定的であり得る。ＩＶＩＭレコーダの望ましい
実施形態では、ランダムアクセス再生を伴う、１６に及ぶカメラによって発生さ
れたビデオ信号の流れの記録は１つ又はそれ以上のハードディスク装置で与えら
れる。ハードディスク装置で十分な記録持続時間を達成するために親出願では多
数の圧縮戦略が提案された。
【０００４】
【発明が解決すべき課題】
現発明者は、データ記憶能力、改良された画像品質をより効率的に利用するよ
うに、親出願で開示された圧縮戦略に関する追加の特性を開発しているが、それ
らは圧縮符号化作動間に追加の処理要件を伴うものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、動的ビデオ画像の流れを効率的に表すビデオデータを圧縮す
る方法及び装置を与えることである。
【０００６】 本発明のより特殊の目的は、親出願で開示された「条件付リフレッシュ」ビデ
オデータ圧縮戦略の改良及び代わりの実施形態を与えることである。
【０００７】 本発明の一面によりビデオデータを圧縮された形で表す方法は、圧縮されるべ
き現画像を長方形ブロックに分割し、該現画像が画像平面内に形成され、前記長
方形ブロックの各々がｎピクセルブロックから成り、前記ピクセルブロックの各
々が前記画像平面のｍピクセルとｍピクセルとの積区分に相当し、ｎは１と等し
いか又はそれより大きい整数であり、ｍは１より多きい整数であるようにし、該
現画像ブロック用の比較データを発生させるために、該現画像の前記長方形ブロ
ックの各々を基準画像の対応する長方形ブロックと比較し、該発生された比較デ
ータが選択規準を満たす現画像の長方形ブロックを表現するために選択し、該現
画像に関して該選択された長方ブロックに相当する画像平面内の位置を示すマッ
ピングデータを発生させ、ａ）現画像を識別するヘッダーデータ、ｂ）現画像用
に発生された前記マッピングデータ及びｃ）該現画像の該選択された長方形ブロ
ックを表わす画像データを用いて圧縮された形で現画像を表現し、前記比較する
段階が、係数データを形成するために該現画像の各長方形ブロックの該ｎピクセ
ルの少なくとも１つのピクセルブロックに直角変換を用い、該係数データを該基
準画像の相当するピクセルブロックに関する対応する係数データと比較すること
を含む。前記比較する段階が、該現画像の少なくとも１つのピクセルに関する該
係数のＤＣ成分を表わす係数を該基準画像の該対応するピクセルブロックに関す
る該係数データのＤＣ成分を表わす係数と比較することを含み、前記比較する段
階がまた、該現画像の少なくとも１つのピクセルに関する該係数の周波数成分を
表わす係数を該基準画像の該対応するピクセルブロックの該係数データの対応す
る周波数成分を表わす係数と比較することをも含む。該比較段階の一部として行
われる該直角変換が離散余弦変換ＤＣＴであり、該選択された長方形ブロックに
関して圧縮された形で現画像を表すのに用いられるべき画像データは、該ＤＣＴ
によって生成された該係数データを量子化及びホフマン符号化することによって
形成され得る。
【０００８】 本発明の第２面により与えられる、圧縮された形でビデオデータを表す方法は
、圧縮されるべき現画像を長方形ブロックに分割し、該現画像が画像平面内に形
成され、前記長方形ブロックの各々がｎピクセルブロックから成り、前記ピクセ
ルブロックの各々が前記画像平面のｍピクセルとｍピクセルとの積区分に相当し
、ｎは１と等しいか又はそれより大きい整数であり、ｍは１より多きい整数であ
るようにし、係数データを発生させるために、該現画像の各長方形ブロックの該
ｎピクセルブロックの少なくとも１つに直角変換を用い、 該現画像の該ピクセルブロックを含む直角ブロックにつき比較データを発生さ
せるために該係数データを基準画像の対応するピクセルブロックに関する対応す
る係数と比較し、 該発生された比較データが選択規準を満たす該現画像の該長方形ブロックを表
現するために選択し、該現画像の該選択された長方ブロックに関してのみ圧縮さ
れた形で現画像を発生させることから成る。
【０００９】 本発明の第３面により与えられる圧縮されたビデオデータを記憶する装置は、
画像の動的系列を表わすビデオ信号を受信する回路要素と、該ビデオ信号をビデ
オデータフィールドの系列に変換する回路要素と、前記ビデオデータフィールド
を圧縮する処理回路要素と、該圧縮されたビデオデータフィールドを記憶する回
路素子とから成り、前記処理回路要素が、前記ビデオデータフィールドの各々を
ピクセルブロックに分割し、ｍが１より大きい整数であるときその各々が画像平
面のｍｘｍ区分に相当するようにし、係数データを形成するために該ピクセルブ
ロックの各々に直角変換を用い、基準画像として選択されるべき前記画像の１つ
に関して、該係数データの少なくとも幾つかを基準データとして記憶し、前記基
準画像に関して、量子化データを形成するために該係数データを量子化し、第１
記憶データを記憶するために該量子化データをハフマン符号化し、該記憶手段は
第１記憶データを記憶するようにされ前記基準画像に続く前記画像の１つに関し
て、前記後続画像の該ピクセルブロックの少なくとも１つに相当する該係数デー
タを該基準画像の該相当するピクセルブロックに関する該基準データと比較し、
前記比較に基づいて、さらなる処理のために前記後続画像のピクセルブロックを
選択し、更新のために該基準データの部分を選択し、前記後続画像の該選択され
たピクセルブロックに相当する係数データを用いて該基準データの該選択された
部分を更新し、該選択されたピクセルブロックに相当する該係数データを量子化
し、第２記憶データを形成するために該結果的に生じる量子化された係数データ
をハフマン符号化し、該記憶手段に該第２記憶データが記憶されるようにさせる
ようプログラムされる。
【００１０】 本発明の第４面により与えられる、画像平面に配列されるピクセルを表す画像
データに関してデータ圧縮を行う方法は、前記画像を複数の基本データブロック
に分割し、前記基本データブロックの各々が前記画像平面の長方形部分を表しか
つ前記基本データブロックのすべてが同一サイズであるようにし、連続する複数
の前記基本データブロックの各空間周波数特性を検知し、前記検知段階の結果に
依存して、結合されたデータブロックを形成するために前記基本データブロック
の前記連続する複数を選択的に結合し、前記基本データブロックと等しいサイズ
の副標本抽出されたデータブロックを形成するために前記結合されたデータブロ
ックを二次サンプリングし、係数データのブロックを形成するために前記副標本
抽出されたデータブロックに変換を用いることから成る。
【００１１】 本発明の第５面により与えられる、画像平面に配列されるピクセルを表す画像
データに関してデータ圧縮を行う方法は、前記画像を複数のｍｘｍピクセルブロ
ックに分割し、ｍ＝２ｐであり、ｐが１と等しいか又はそれ以上の整数であるよ
うにし、連続する複数の前記ｍｘｍピクセルブロックの各空間周波数特性を検知
し、前記検知段階の結果に依存して、ｑが１と等しいか又はそれ以上の整数であ
るとき（ｍ・２ｑ）ｘ（ｍ・２ｑ）ピクセルブロックを形成するために、前記連続
する複数のｍｘｍピクセルブロックを選択的に結合し、前記（ｍ・２ｑ）ｘ（ｍ・
２ｑ）ピクセルブロックを表す処理されたｍｘｍデータアレイを形成するために
、前記（ｍ・２ｑ）ｘ（ｍ・２ｑ）ピクセルブロックを処理し、係数データのブロ
ックを形成するために前記処理されたｍｘｍデータアレイに変換を用いることか
ら成る。
【００１２】 本発明の第６面により与えられる、画像平面に配列されるピクセルを表す画像
データに関してデータ圧縮を行う方法は、前記画像を複数のｍｘｍピクセルブロ
ックに分割し、ｍ＝２ｐであり、ｐが１と等しいか又はそれ以上の整数であるよ
うにし、ｑが１と等しいか又はそれ以上の整数であるとき（ｍ・２ｑ）ｘ（ｍ・２ ｑ ）ピクセルブロックを形成するために、第１連続する複数の前記ｍｘｍピクセ
ルブロックを結合し、前記（ｍ・２ｑ）ｘ（ｍ・２ｑ）ピクセルブロックを表す圧
縮された画像をデータを形成するために、前記第１処理されたｍｘｍデータアレ
イを変換符号化し、ｒが１と等しいか又はそれより大きい整数でありかつｒがｑ
と等しくないとき、（ｍ・２ｒ）ｘ（ｍ・２ｒ）ピクセルブロックを形成するため
に、第２連続する複数の前記ｍｘｍピクセルブロックを結合し、前記（ｍ・２ｒ
）ｘ（ｍ・２ｒ）ピクセルブロックを表す第２処理されたｍｘｍデータアレイを
形成するために前記（ｍ・２ｒ）ｘ（ｍ・２ｒ）ピクセルブロック処理し、前記（
ｍ・２ｒ）ｘ（ｍ・２ｒ）ピクセルブロックを表す前記第２処理された圧縮された
画像データを形成するためにｍｘｍデータアレイを変換符号化することから成る
。
【００１３】
【実施形態】
図１は、デジタルビデオ記録、記録されたビデオのデータのランダムアクセス
検索及び使用者に扱いやすい（ユーザーフレンドリー）パソコンを基礎とする機
能性を結合する統合された装置の透視図である。参照番号２３は概して統合装置
を示し、それはビデオ記録/パソコン又はＶＲ/ＰＣ装置（ユニット）と呼び得る
。ＶＲ/ＰＣ装置は、1つ又はそれ以上のビデオカメラによって発生されるビデオ
信号の流れを受信するようにされる。望ましい実施形態は、１６個のカメラ（図
示せず）からの入力を同時に受信するように構成される。ＶＲ/ＰＣ装置はまた
、１つ又はそれ以上のディスプレモニタ（図示せず）を駆動するために、１つ又
はそれ以上のビデオカメラからのライブか若しくはＶＲ/ＰＣ装置内に備えられ
たビデオデータ記憶装置から再生される出力ビデオ信号をも与える。
【００１４】 ＶＲ/ＰＣ装置２３の内部構成要素は、型取られたプラスチックハウジング２
２内に含まれる。理解されるように、内部構成要素は多数のデータ記録装置のみ
ならず制御及び信号処理回路要素を含む。例えば、移動可能なデータ記憶媒体用
の少なくとも１つの駆動装置のみならず、２つ又はそれ以上の固定又は磁気テー
プのハードデータ記録装置がＶＲ/ＰＣ装置内に集積されるのが望ましい。望ま
しい実施形態では、フロッピーディスク駆動装置及びデジタルオーディオテープ
（ＤＡＴ）駆動装置の双方が含まれる。フロッピーディスク駆動装置はソフトウ
エアプログラムをロード（装填）するために用いられ得る。ＤＡＴ駆動装置は、
標準ＤＡＴフォーマットによりフォーマットされた磁気テープ上に永久、即ち、
記録保管のために内部ハード駆動装置で検索されるビデオデータを記憶するため
に用いられ得る。移動可能媒体（図示せず）用の駆動装置への接近（アクセス）
は、ハウジング２２前面持ち上げ部分２６に備えられた蝶番式ほこり遮蔽２４を
介して得られる。同様に前面持ち上げ部分２６に備えられのは、複数のスイッチ
が取り付けられた前面パネル２８である。同スイッチは、記録用カメラ入力の選
択、表示されたビデオ信号フォーマットの設定及び再生操作制御のような使用者
による各種機能の制御を可能にする。
【００１５】 本発明が用いられ得る型のＶＲ/ＰＣ装置の商業用実施形態は、本出願の譲受
人、即ち、SensormaticElectronics Corporation, Boca Raton, Floridaによっ
て“ＩＮＴＥＬＬＥＸ”の商標で販売されている。
【００１６】 ＶＲ/ＰＣ装置の内部構成要素の概観は図２を参照することで得られるであろ
う。図２から分かるように、主要構成要素は主回路基板（マザーボード）４０及
びフロントエンド処理/圧縮電子回路４２を含む。
【００１７】 主回路基板４０は、ＶＲ/ＰＣ装置用の総合的インテリジェンス及び制御を与
える。主回路基板用の中央処理装置は従来のマイクロプロセッサ４４、例えば、
周知のPentiumラインマイクロプロセッサの一モデルによって構成されるのが望
ましい。
【００１８】 主回路基板４０は、上記ハードディスク駆動装置、ＤＡＴ駆動装置及びフロッ
ピーディスク駆動装置のようなデータ記憶装置とデータを交換する。主回路基板
はまた使用者制御信号を受信するようにされる。同信号は前面パネル２８（図１
）又はマウス、キーボードのような従来の使用者入力装置を介して入力され得る
。主回路基板４０はまた、フロントエンド処理/圧縮電子回路４２から入力デジ
タルビデオ信号を受信すると同時にフロントエンド電子回路４２とデータを交換
し、ディスプレモニタ（図２には明示されていない）に出力ビデオ信号を与える
。
【００１９】 主回路基板４０は、プログラムメモリ、作業記憶（ワーキングメモリ）、入出
力データ通信ポート、データ信号バス接続、記録媒体駆動装置用インタフェース
及びビデオインタフェースポートのような従来の特徴を含むことが理解されるべ
きである。これらのすべては従来の構成が望ましい。
【００２０】 フロントエンド電子回路４２は、バックパネル４６を介して受信される入力ビ
デオ信号に関して信号処理を行う。フロントエンド電子回路４２の配列は、概し
て、上記ＩＮＴＥＬＬＥＸビデオレコーダに組み込まれたもの、上記参照した親
出願に開示されたものと同一である。
【００２１】 図３および４は共に図２のフロントエンド回路４２の詳細を示す。アナログ信
号多重送信及び処理に関するフロントエンド回路４２の特徴は図３に概略的に例
示される。フロントエンド回路４２の入力側には、ＶＲ/ＰＣ装置による記録、
再生に関して入力カメラの流れの１つを選択するマルチプレクサ５０がある。入
力ビデオ信号流れの任意の１つが３つのビデオ信号ロッキング（固定）チャンネ
ル５２-１、５２-２及び５２-３の任意の１つに割当てられ得る。信号ロッキン
グチャンネルの出力側には、３つの信号ロッキングチャンネルの任意の１つを２
つの信号変換チャンネル５６-１及び５６-２のいずれか１つに割当てるためにチ
ャンネル選択マルチプレックサ５４が配置される。
【００２２】 図４は、フロントエンド電子回路構成要素４２に含まれるアナログ/デジタル
変換及びデジタル処理回路の概観を機能ブロックの形で与える。デジタル化及び
デジタル処理に関する主機能ブロックには、アナログデジタル変換、バッファリ
ング（緩衝）及びデータフォーマッテイングブロック６０、制御及び圧縮処理ブ
ロック６２、ライブビデオ表示処理ブロック６４並びにライブビデオ画像分析ブ
ロック６６が含まれる。同様に、フロントエンド電子回路４２のデジタル処理回
路要素を主回路基板４０（図１）と相互接続するＰＣＩバスと接続するインタフ
ェース６8も含まれる。
【００２３】 図４の参照を続けると、ブロック６０は、図３のアナログ多重送信及び処理回
路要素を通して入手かつ選択される２チャンネルのアナログビデオを受信し、２
つのアナログチャンネルをデジタル化し、２チャンネルにそれぞれ対応するバッ
ファ７０及び７２でデジタル化されたビデオデータのフィールドを緩衝する。図
３のアナログ多重送信及び処理回路要素へ出力されるべき制御信号及び同期信号
を含むアナログ回路要素の状態を示す信号は、ブロック６０を通して受信かつ送
信される。さらに、ブロック６０はビデオデータバス７４を制御し、ビデオデー
タの緩衝されたフィールドをブロック６２、６４及び６６へ分配する。制御/状
態バス７６は、図４に示される制御ブロック６２及び他のバスを相互接続し、制
御ブロック６２が他のバスを制御しかつ他のブロックの状態を示す信号を受信す
ることを可能にする。図３のアナログ回路要素に関して最終的に送信又は受信さ
れる制御及び状態信号もまた制御/状態バス７６で運ばれる。
【００２４】 図３及び４の回路要素機能を総合的に制御することに加えて、ブロック６２は
またビデオバス７４のビデオデータバス出力に関してデータ圧縮処理を行う。ブ
ロック６４はビデオバス７４で運ばれるビデオ信号のディスプレ処理を行い、オ
ーバーレイ情報及び画像平面割当て等の処理されたビデオ信号を主回路基板４0
及びディスプレーモニタ（図示せず）に出力する。到来するビデオデータによっ
て表される画像の特性がＶＲ/ＰＣで検知できるようにするために、ブロック６
６はバス７４で運ばれるビデオデータに関する移動画像分析を行う。
【００２５】 ブロック６０、６２、６４及び６６に関する追加の詳細は参照された上記親出
願に見出され得る。本明細書で開示されるように、ブロック６０はビデオデータ
のフィールドを２回出力する。即ち、一回目はライン走査フォーマットの形で、
二回目は長方形ピクセルブロックの形で出力する。親出願に開示されるように、
各フィールドにつきライン走査及びタイルデータは、ビデオバス７４の時分割多
重送信作動を介して互いにインターリーブされるのが望ましい。
【００２６】 図４の処理回路要素は４つ又はそれ以上のプログラマブルデジタル信号処理装
置（ＤＳＰ）、即ち、ブロック６２、６４及び６６にそれぞれ対応するもの及び
ブロック６０に含まれかつ上記ライン走査及びタイルビデオデータフォーマット
を確定するようにプログラムされた４番目の処理装置を含み得る。しかし、単一
処理装置で行うために図４では別個のブロックとして表された処理の幾つかを結
合することも考えられる。例えば、２つのＤＳＰ間でライブディスプレ処理、ラ
イブビデオデータ分析、フロントエンド制御及びビデオデータ圧縮機能のすべて
を実行するようにプログラムされ得る。
【００２７】 ブロック６０を通してビデオデータがビデオバス７４で送信されるフォーマッ
トの各面につき以下に記載される。
【００２８】 図５Ａ及び５Ｂはそれぞれ画像平面８０を示し、それは内部データ表示のため
に垂直方向で２４０ラインに分割され、各ラインが水平方向で６４０ピクセルに
分割される。画像平面はまたタイル又はピクセルブロックの形でも表され、各ピ
クセルブロックは、水平及び垂直の両方向で（図６）８ピクセルの長さある。画
像平面はこのように水平方向で８０タイル及び垂直方向で３０タイルに分割され
る（図５Ｂ）。
【００２９】 ４:１:１データフォーマットが用いられ、それによって４ピクセルのグループ
は４バイトの輝度データ及び２バイトの色光度（クロミナンス）データによって
表される。要するに、各ラインは各々が４ピクセルの別個のグループに分割され
、そのような各グループつき、一バイトのＵ色光度データ及び一バイトのＶ色光
度データのみならず４輝度ピクセルバイトが与えられる。このフォーマットは従
来の４:１:１データフォーマットと対照的で、そこでは各色光度データバイトが
画像平面の２ピクセルｘ２ピクセル領域に相当する。本明細書で用いられかつ図
８に示されたフォーマットは、垂直方向におけるカラー情報の不鮮明化を最小に
しかつ各ビデオデータに２４０水平ラインのみを割当てることに起因する画像品
質への悪影響を低減させることを助長する。
【００３０】 圧縮符号化目的に関しては、画像平面は４つの水平に連続した８ｘ８タイル（
図７）の別個のグループに分割される。４つの水平に連続したタイルは最小符号
化単位（ＭＣＵ）を構成する。各ＭＣＵを表すのに要するデータは、図９に示す
ように、輝度データの４つの８ｘ８ピクセルブロック及び各々がＵデータ及びＶ
データである１つの８ｘ８ブロックから構成される。
【００３１】 条件付リフレッシュデータ圧縮 図４のブロック６２で形成されるような圧縮されたビデオデータフォーマット
につき図１０を参照して以下に述べる。
【００３２】 圧縮後、所与のカメラで生成されたビデオ画像の流れはデータフィールド１０
０の系列として表される。フィールドの系列にはフィールドの２つの型がある。
即ち、「基準」画像フィールド１０２及び「差」画像フィールド１０４がある。
基準フィールド１０２はデータフィールド系列で正規の間隔で発生する。例えば
、本圧縮技術の望ましい実施形態では、系列の各３３番目のフィールドが基準フ
ィールドである。即ち、基準フィールド１０２の各系列対間に３２個の「差」フ
ィールド１０４が与えられる。基準フィールド１０２は他の画像に関わりなくそ
れぞれ圧縮符号化される。一方、差フィールドはそれぞれ１つ又はそれ以上の先
行画像に関して圧縮符号化される。
【００３３】 各基準フィールド１０２はフィールドヘッダ（図示せず）で始まる。フィール
ドヘッダ（見出し）はフィールドのソース（発生源）であるカメラを識別するデ
ータのような、フィールドを識別する情報を含み得る。即ち、フィールドがデー
タ圧縮処理のための基準画像フィールドであることを示す指示、フィールドが画
像分析のための基準画像フィールドであることを示す指示、１つのカメラからの
ビデオ情報のみが捕捉されるような単一カメラモードでＶＲ/ＰＣが作動される
と同時にフィールドが発生されるかどうかを示す指示、フィールドが偶数又は奇
数番号の走査ラインに相当するかどうかの指示及びビデオ信号のフレーム又はフ
ィールドが捕捉されているかかどうかに関する表示を含み得る。フィールドヘッ
ダはまた、フィールドが発生された日付及び時間を示すデータをも含むのが望ま
しい。
【００３４】 基準フィールド１０２のバランスは、画像平面（図５Ｂ）の２４００タイルの
各１つに相当する圧縮されたビデオデータから構成される。特に、基準フィール
ドのバランスから構成される圧縮されたビデオデータは、３６００個の８ｘ８ピ
クセルブロック（２４００輝度ブロック及び１２００カラー情報ピクセルブロッ
ク、即ち、画像平面の各４つのタイルに関するすべての６ピクセルブロック、図
９）の各１つを処理することによって形成される。圧縮符号化は、図４の制御/
圧縮信号処理ブロック６２によって３６００ピクセルブロックの各々に用いられ
る。本発明の望ましい実施形態によると基準フィールド１０２のピクセルブロッ
クの圧縮符号化は、周知のＪＰＥＧ圧縮符号化標準に従って行われる。ＪＰＥＧ
圧縮符号化は、直角（ＤＣＴ）変換、係数値の量子化及びハフマン（ランレング
ス）符号化のような従来の処理段階を要する。
【００３５】 他方、「差」フィールド１０４については、先行画像に関して「変化」を表す
選択されたタイルに関してのみ圧縮されたビデオデータが与えられる。ビデオ画
像流れに殆ど又は全く移動がない場合には、それぞれの差フィールド１０４の画
像データによって表される画像平面のタイルは殆ど又は全くない。このように高
度の圧縮が実現される。
【００３６】 図１０の下方部分から分かるように、典型的な差データフィールドは、フィー
ルドヘッダ１０６及び先行画像に関して現画像で変化したと考えられた画像平面
の一部分を示し、従って、現差データフィールド１０４の画像データで表される
、後続のマップデータ１０８から成る。例えば、マップデータは、画像平面の６
００最小符号化単位（ＭＣＵｓ）の各々につき１ビットで構成される。一ＭＣＵ
は画像平面の４タイルの個別水平系列に相当することが想起される。例えば、特
殊のＭＣＵに相当する１ビットは、ＭＣＵが変更されるべきことが発見されてし
まっておりかつそれがＭＣＵに関する６ピクセルブロックに相当するＪＰＥＧ圧
縮されたビデオデータによって表されることを示すであろう。特殊のＭＣＵに相
当するビットに関する「零」値は、ＭＣＵについてのデータが現差データフィー
ルドには含まれないことを示す。
【００３７】 変更されたＭＣＵマップ１０８には、データ区分１１０が続き、その各々は、
マップデータ１０８によって示される変更されたＭＣＵの１つに相当するＪＰＥ
Ｇ圧縮された画像データから構成される。マップデータの「１」ビットの数は、
符号化されたＭＣＵデータ区分の数と同一である。
【００３８】 今述べた圧縮技術は、図１１に概略的に例示される処理により再生時の画像復
元（脱圧縮）に備える。この処理によると基準フィールド１０２は、従来の方法
でＪＰＥＧ圧縮符号化を逆転させることによって容易に回復される。次いで、直
後に続く差フィールドに関して、変更されたＭＣＵデータ区分１１０（図１０）
がそれぞれＪＰＥＧ圧縮され、結果的に生じる画像データの各ＭＣＵは、変化さ
れたＭＣＵマップで示されるように画像平面の適切な部分において取り替えられ
る。再び図１１を参照すると、第１差フィールドを復元する処理は、案内として
ＭＣＵマップを用いる「貼り込み」郵便切手（即ち、復元されたＭＣＵ）の１つ
と想像し得る。従って、マッピングデータは、基準画像に関して差画像の変化を
与えるために、復元されたＭＣＵデータを画像平面の適切な部分へ導くために用
いられる。その後この処理は後続の各差フィールドに関して繰り返される。再生
時に画像を復元するこの処理は、これらの領域に相当する変更されたＭＣＵデー
タが利用され得る条件下で画像の関連する部分をリフレッシュすることによって
ディスプレバッファ等において差画像が形成されると言う意味で「条件付リフレ
ッシュ」処理と称され得る。
【００３９】 差フィールドピクセルブロックに関するピッチ維持決定 差フィールドに関する圧縮符号化処理の肝要な部分は、特殊のＭＣＵがＪＰＥ
Ｇ符号化されるか（それが相当する基準ＭＣＵと異なるために）若しくは廃棄さ
れる（それが基準ＭＣＵと同一なので）べきかどうかを決定することである。本
発明の第１面は、異なったフィールドの特殊のＭＣＵが、基準画像の相当するＭ
ＣＵに関して「同一」又は「異なる」と考えられるべきかどうかを決定する改良
された技術に関する。本発明により用いられるべきブロック選択処理は、図１２
にフローチャートの形で例示される。図１２の処理は、段階１２０で始まり、そ
こでは基準ビデオフィールドのピクセルデータの第１ブロックが取り出される。
次いで、ＪＰＥＧ符号化（段階１２２）に関する従来の手段によりピクセルブロ
ックに２次元ＤＣＴ処理が用いられる。当業者には理解され得るように、ピクセ
ルブロックにＤＣＴ処理を用いることは、図１３に概略的に例示されるように、
係数データの８ｘ８アレイに帰着する。従来では、アレイの右上方角のデータ項
目１２４は、ＤＣＴ処理にかけられたピクセルブロックデータのＤＣ成分に相当
する。係数データアレイの他のデータ項目は、より高い水平成分が右向きに漸進
するように配列され（１２６で示される）かつより高い垂直周波数成分が下向き
に漸進するように配置される（１２８で示される）、ピクセルデータブロックの
空間周波数成分に相当する。
【００４０】 本発明によると、基準フィールドの相当するピクセルブロックに関して現差フ
ィールドのピクセルブロックが「同一」又は「異なるか」どうかの決定は、段階
１２２で発生される１つ又はそれ以上の係数を、先に発生されかつ基準フィール
ドの相当するピクセルブロックに関して記憶された相当する係数と比較すること
によって行われる。この比較は、段階１３０として図１２に示される。
【００４１】 差フィールド係数と、基準フィールド係数との比較は多くの異なった根拠でな
される。例えば、異なった画像のピクセルブロックについてのＤＣ係数は、基準
画像の対応するピクセルブロックのＤＣ係数と比較され得る。ＤＣ係数間の差が
所与の閾値を超えるならば、異なったフィールドのピクセルブロックは「異なる
」と断言されるであろう。ＤＣ係数の比較に加えて、異なった画像のピクセルブ
ロックに関する１つ又はそれ以上の周波数帯域係数が、基準画像の対応するピク
セルブロックに関する対応する係数と比較され、もし、それぞれの閾値又は複数
の閾値が周波数帯域係数の差によって凌駕されるならば、異なった画像のピクセ
ルブロックに関して「異なった」事態が断言され得る。
【００４２】 比較をＤＣ係数及び１つ又はそれ以上の周波数帯域係数の双方に立脚させる一
利点は、そんな研究方法が比較的高く設定されるべきＤＣ成分に関して差を決定
する閾値を可能にすることであろう。ＤＣ係数比較に関して高閾値を用いること
によって、ＤＣ成分のドリフトの理由から差画像に関するピクセルブロックの見
掛けの変化（例えば、照明レベルの漸進的変化によって生じる）は、ピクセルブ
ロックが異なっていたことを見出すことには帰着しないであろう。従って、差フ
ィールドに含まれるべき画像データの量は多くの状況において低減され、増大さ
れた圧縮効率に帰着するであろう。
【００４３】 ある領域のすべてのピクセルブロックが変化されない場合には、差画像を再生
するとき当該領域のデータを低域濾波することによってブロック人工物を最小化
することは望ましいであろう。
【００４４】 再び図１２を参照すると、異なったフィールドのピクセルブロックが基準画像
の対応するピクセルに関して「同一」又は「異なる」かどうかの決定が決定段階
１３２として示されることが注目されるであろう。差画像のピクセルブロックが
「同一」と考えられるならば、そこでピクセルブロックが廃棄され（段階１３４
）、次に、差画像（段階１３６）において処理されるべきさらなるブロックがあ
るかどうかが決定される。処理されるべきさらなるブロックがあるならば、そこ
で次のブロックが取り出され（段階１３８）、処理は段階１２２に戻るようにル
ープ化される。
【００４５】 段階１３２でなされる決定を再び考慮すると、もし、差フィールドのピクセル
ブロックが基準フィールドの対応するピクセルブロックに関して「異なる」こと
が見出されるならば、段階１４０で示されるように、そこで基準フィールドに関
する係数データが更新される（即ち、差フィールドのピクセルブロックに関する
対応する係数データによって置き換えられる）。次いで、差フィールドのピクセ
ルブロックに関する圧縮符号化が完了される。段階１２２で行われるＤＣＴ処理
がＪＰＥＧ圧縮符号化処理の初期部分に相当することが理解されるであろう。即
ち、差フィールドのピクセルブロックが保持されかつ圧縮符号化されるべきであ
ることが見出されると同時に、段階１２２で生成される係数データを量子化し（
段階１４２に示される）、次いで量子化された係数データをハフマン符号化する
ことによって（段階１４４）処理が完了される。段階１４４後、処理は段階１３
６に進み、そこでは差フィールドのさらなるピクセルブロックが依然として処理
されるべきかどうかが決定される。もし、そうならば、次のブロックが取り出さ
れて処理が反復される。さもなければ、差フィールドの処理は完了される。
【００４６】 本発明の望ましい実施形態によると、もし６構成ピクセルブロックの任意の１
つが基準画像の対応するピクセルブロックと異なることが見出されるならば、デ
ータ（６ピクセルブロックに相当する）の全ＭＣＵが異なると考えられる。従っ
て、一度一ピクセルブロックが「異なる」と断言されると、他のピクセルブロッ
クを基準画像の対応するブロックと実際に比較することなく（かつＭＣＵの他の
ピクセルブロックに関する「同一性」のあらあゆる先行決定に関わらず）同一Ｍ
ＣＵの他のピクセルブロックも同様に「異なる」と断言される。従って、ＭＣＵ
内の任意のピクセルブロックが「異なる」ことが分かると、次にそのブロック及
びＭＣＵの他の構成ブロックがＪＰＥＧ符号化される。従って、たとえ差フィー
ルドの一ピクセルブロックが、基準フィールドの対応するブロックと「同一」で
あることが分かってしまっても、ＭＣＵ内の他の全ブロックが「同一」であると
分かってしまうまでそのブロックの係数データは保持されるべきであることが適
切である。
【００４７】 上記のことから、本発明では差画像のピクセルブロックに関するＪＰＥＧ圧縮
符号化処理の分割を考えていることが分かるであろう。即ち、同処理は各ブロッ
クに関して実行される予備部分（ＤＣＴ処理）及びピクセルブロックが破棄され
るべき場合には省略される後続部分（量子化及びハフマン符号化）に分割される
。ピクセルブロックを破棄するかどうかについての決定は、ＤＣＴ処理によって
発生される係数データに基づいてなされる。ＪＰＥＧ符号化処理の分割は、ＪＰ
ＥＧ符号化が従来の特殊目的ＪＰＥＧチップによるよりはむしろ適切にプログラ
ムされた汎用プロセッサによってなされるべきことを意味する。
【００４８】 プロセッサの増大する能力及び低減されたコストは、ＪＰＥＧ処理を「ソフト
ウエアで」行うことをますます魅力あるものにさせる。ＪＰＥＧ処理の分割によ
って与えられる柔軟性は、「差」/「同一性」決定が１つ又はそれ以上のＤＣＴ
係数に基づいてなされ、決定処理が特殊の適用業務に調整されうるようにするこ
とが可能になる。
【００４９】 可変ピクセルブロックサイズ 本発明の他の面によると、上記圧縮符号化技術は、基準画像データフィールド
に関して圧縮効率を改良するように改変される。先の論議では、基準画像（２４
００輝度ブロックと、Ｕ及びＶピクセルブロックの各６００とを含む）の全３６
００ピクセルブロックが８ｘ８フォーマットの形で、すべてがＪＰＥＧ圧縮符号
化を受けると仮定された。しかし、本発明の現面によると、基準画像のタイルサ
イズは、情報密度が低い画像部分では画像が拡大され、より高い圧縮効率が達成
できるようにされ得る。
【００５０】 本発明のこの面の概観は、図１４及び１５に与えられる。図１４は、本発明の
この面により行われる処理を要約するものである。図１４の第１段階では、画像
蜜度が低い画像平面の領域を検出するためにピクセルブロックのすべて（又は、
その代わりに、色光度ブロックを除く輝度ブロックのすべてが調査される（段階
１５０）。この調査に基づいて、低情報密度領域の隣接ピクセルブロックのグル
ープが「スーパーブロック」として共に符号化指定される（段階１５２）。スー
パーブロック及びどのスーパーブロック（即ち、より高い情報内容を有する）に
も含まれなかったピクセルブロックの双方に関して変換処理がその後行われる（
段階１５４）。
【００５１】 図１５は、ピクセルブロックから形成されるスーパーブロックを図式的に例示
する。図１５では、小正方形（その幾つかが参照番号１６０で示される）はそれ
ぞれ基本サイズ（例えば、８ｘ８ピクセル）のピクセルブロックを表す。スーパ
ーブロック１６２-１及び１６２-２が示され、その各々が比較的低い情報密度を
有することが分かったと仮定される画像平面領域で形成される。スーパーブロッ
ク１６２-１は基本サイズピクセルサイズの２ｘ２アレイから形成され、スーパ
ーブロック１６２-２は基本サイズピクセルサイズの４ｘ４アレイから形成され
ていることが注目される。
【００５２】 図１６は、スーパーブロックを変換符号化する処理面を図式的に例示する。図
１６の１６４で示されるように、スーパーブロックから８ｘ８データアレイ１６
６を発生させるために二次サンプリング処理（以下に述べるようなピクセルスキ
ッピング又は低域濾波等のような）が各スーパーブロックに用いられる。８ｘ８
データアレイ１６６は、サイズは基本サイズピクセルブロックと一致するが、そ
れぞれのスーパーブロックに相当するより大きな領域の画像を表す。データアレ
イ１６６が基本サイズ8ｘ8ピクセルブロックと同一方法で変換符号化（例えば、
ＪＰＥＧ符号化）され得るようなフォーマットの形であることが理解されるであ
ろう。
【００５３】 図１７は、図１４で「スーパーブロック構成」として言及された処理段階の詳
細を示す。図１７の段階１７０で示されるように、図１７の手順は隣接８ｘ８ピ
クセルブロックグループにつき行われる。
【００５４】 本明細書の先の論議と関連して、４つの水平系列タイルに相当する最小符号化
単位が用いられたと仮定された。しかし、可変タイルサイジング（構成推定プロ
セス）の現論議のために最小符号化単位は8ｘ8ピクセルブロックのものに対応す
ると仮定される。可変タイルサイジングに関する本明細書の教示は、多重ブロッ
ク最小符号化単位が用いられる圧縮計画に適応され得ることが理解されるであろ
う。
【００５５】 図１７手順の目的のためには、ピクセルブロックの各連続する２ｘ２グループ
が、スーパーブロックとして指定される候補となるべきでものと考えられるであ
ろう。従って、ブロックの各候補グループに関して、高度の複雑性が高情報量を
示すものとして、情報量が高いか若しくは低いかを決定するためにグロックのそ
のグループ内画像の複雑性が評価される（段階１７２）。
【００５６】 ピクセルブロックグループの複雑性がどのように評価され得るかの例が図１８
に例示される。始めに、２次元ＤＣＴ処理がピクセルブロックグループの各ピク
セルブロックに用いられる（段階１７４）。上記のように、結果的に生じる係数
データアレイは図１３におけるように表され得る。一ピクセルブロック以内に高
度の空間相関があると、より高い空間周波数に対応する係数は零か又はごく小さ
いかのいずれかである。零でもなく又ごく小さくもない係数は、「ゼロでない」
係数と呼ばれ得る。ブロックの複雑性及び情報量が低いと、ゼロでない係数は係
数データアレイの右上方角近くに群生されるであろう。
【００５７】 従って、図１８の段階１７６に示されるように、ゼロでない係数のすべてが係
数データアレイの右上方角近くの予定範囲以内に入るかどうかを決定するために
、ピクセルブロックの各々に関するゼロでない係数の輪郭が検査される。もし、
ブロックグループ内のピクセルブロックに関するゼロでないどの係数輪郭もこの
規準を満たさないならば、ブロック１７８に示されるように、ブロックグループ
は高複雑性を表すとみなされる。もし、グループ内のピクセルブロックに関する
ゼロでない係数輪郭のすべてが規準を満たすならば、段階１８０がその後に続き
、そこではグループ内のピクセルブロックに関するＤＣ成分が比較される。もし
、ＤＣ成分値の範囲が予定の閾値未満ならば、段階１８２で示されるように、ブ
ロックグループは低複雑性を表すとみなされる。さもなければ、ブロックグルー
プは高複雑性を表すとみなされる（段階１７８）。
【００５８】 再び図１７を参照すると、決定ブロック１８４は段階１７２の評価処理結果の
決定を示す。もし、ピクセルブロックのグループが低複雑性を示さないことが見
出されなかったならば、考察されるべきピクセルの次のグループが集められ、ピ
クセルブロックのこの次のグループに評価処理が用いられる。
【００５９】 これに反して、もし、評価処理においてピクセルブロックのグループが低複雑
性を表すことが示されたならば、ブロックのグループは後続の変換符号化目的に
関して「スーパーブロック」と呼ばれる、即ち、明示される（段階１８８）。次
いで、今明示されたスーパーブロックが「スーパーブロック」と明示されてしま
っているピクセルブロックの他のグループに近接するかどうかが決定される（段
階１９０）。もしそうならば、今明示されたスーパーブロック及び近接スーパー
ブロックを含むように、評価されるべきピクセルブロックのグループが拡大され
、拡大されたピクセルブロックのグループに関して評価が進行する。この評価の
目的に関しては、構成ピクセルブロックのすべてがゼロでない係数の輪郭に関し
て既に規準を満たしてしまっていることが理解されるであろう。従って、拡大さ
れた領域内のピクセルブロックのＤＣ成分を比較することのみが必要とされる。
【００６０】 もし、段階１９０において今明示されたスーパーブロックと共に拡大される評
価領域を形成するのに要する近接スーパーブロックの存在が見出されなかったな
らば、処理は段階１８６に進み、そこでは評価に先だってピクセルブロックの次
のグループが集められる。
【００６１】 スーパーブロックに関して許容される境界が限定され得る計画案、即ち、構成
は多数存在する。もし、ピクセルブロックより大きい最小符号化単位が圧縮符号
化構成に含まれるならば、スーパーブロック間の境界が最小符号化単位間の境界
に対応することが必要とされることが望ましい。スーパーブロック境界を限定す
る望ましい構成によると（情報密度の程度が十分低いと仮定して）、ｐを１と等
しいか又はそれより大きい整数とすると、スーパーブロックは、２ｐピクセルブ
ロックｘ２ｐピクセルブロック形式の、ピクセルブロックの正方形アレイである
。この構成が用いられると、結果的に生じる副標本抽出（サブサンプリング）さ
れたデータアレイが基本ピクセルブロックのサイズと適合するまで、一様なサブ
サンプリング処理が各スーパーブロックに反復して用いられ得る。
【００６２】 多くのサブサンプリング技術のうち任意の１つが用いられ得る。例えば、単に
スーパーブロック内の一つ置きのピクセルを飛ばすことによってサブサンプリン
グが行われ得る。ピクセル飛越しはライン間で相殺されるのが望ましい。その代
わりに、副標本抽出されたピクセルアレイを生成するために２次元内挿が用いら
れ得る。内挿技術は線形平均化、２-Ｄ有限インパルスレスポンス濾波又はバイ
キュービックスプラインを含み得る。
【００６３】 図１９は、変換符号化処理がどのように各スーパーブロックに用いられるべき
かを例示する。段階２００で示されるように、各スーパーブロックが副標本抽出
される。既に述べた通り、サブサンプリングは結果的に生じる副標本抽出された
データが基本ピクセルブロックと同一サイズのものになるまで継続すべきである
。上記例によると、適切なサイズは８ｘ８アレイであろう。次いで結果的に生じ
る副標本化されたデータアレイに用いられる、即ち、どのスーパーブロックにも
含まれないピクセルブロックに用いられるべき同一変換符号化処理（例えば、Ｊ
ＰＥＧ符号化）がある。ＪＰＥＧ符号化は図１９の段階２０２-２０６によって
示される。結果的に生じる係数データのアレイは、他の任意のピクセルブロック
から独立して変換符号化される各基本サイズピクセルブロックに関して生成され
る係数データと同一フォーマットの形であろう。
【００６４】 スーパーブロックに関して発生される係数データのアレイは、データがスーパ
ーブロックから生成されていること及びスーパーブロックのサイズを示すために
適切な識別コードでマークづけされるのが望ましい。例えば、ＪＰＥＧ標準によ
り定義されていないブロック識別コードを用いることが考えられる。
【００６５】 データを復号（脱圧縮）すると同時にハフマン符号化、量子化及び直角変換段
階が係数データの各８ｘ８アレイに関して逆転されることが理解されるであろう
。もし、係数データの対応するアレイがスーパーブロックの生成物として識別さ
れなかったならば、結果的に生じる画像データの８ｘ８アレイは、変更すること
なく画像平面の単一ピクセルブロックを復元するために用いられる。もし、係数
データがスーパーブロックの生成物であったならば、復元される画像に関するピ
クセルデータを発生させるためにスーパーブロックの指示された寸法により復元
された８ｘ８画像データアレイがアップ標本抽出される。アップサンプリングは
、適切な内挿方法により８ｘ８画像データアレイから行われるのが望ましい。
【００６６】 低情報密度領域のピクセルブロックからスーパーブロックを集める上記構成は
、符号化及び復号作動の複雑性を適度に増加させるのみで、いわゆる「基準画像
」の増大された変換符号化効率に備えることが理解されるであろう。
【００６７】 幾つかのデータ送信又は記憶適用業務におけるように、一定数のビットが割当
てられる場合において画像を表すために上記可変タイルサイジング技術を用いる
ことも考えられる。低情報区域につき大きいタイルを用いることは、情報に富む
区域を表すより緻密なデータ量子化に用いられ得る追加の帯域幅を開放する。そ
の結果知覚される画像のより高い品質が達成される。
【００６８】 マッピングデータのランレングス符号化 図１０に示されるビデオ流れデータフォーマットでは、各「差フィールド」は
、変更される（リフレッシュ）データが利用可能な画像平面の位置を示すマッピ
ングデータを含む。このフォーマットでは、マッピングデータが画像平面の各最
小符号化単位につき1ビットの形をとり得る。
【００６９】 ビデオ信号流れが実質的に静止画像を表すとき、リフレッシュされるべき画像
部分が少ないので大抵のビットが「ゼロ」に等しいことが期待され得る。この場
合には、マッピングデータをランレングス符号化することによって差フィールド
に関する符号化効率を増大させることが提案される。従来のあらゆるランレング
ス符号化構成が用いられ得るが、以下の代替案の1つを用いることがさらに提案
される。
【００７０】 第１代替案によると、マッピングデータの生ビットは図２０Ａ及び２０Ｂに示
されるデータフォーマットにより再符号化される1次元流れから成るように処理
される。再符号化されたマッピングデータは、図２０Ａに示されるフォーマット
を有する８ビットバイトの系列である。このフォーマットでは、始めの２ビット
は終わりの６ビットバイトにあるデータに与えられるべき解釈を識別するトーク
ンである。トークンの例及びそれらの意味は図２０Ｂに与えられる。その図に示
されるように、コード００は、マッピングデータバイト（その番号はバイトの終
わりの６ビットによって特定される）によって表される一連のゼロに対応するデ
ータを識別する。コード０１は、マッピングデータバイト（再び、一連の1ビッ
トの数はバイトの終わりの６ビットによって特定される）によって表される一連
の１の数に対応する。コード１０は、バイトの終わりの６ビットが現バイトに続
く生データのバイト数を示し、コード１１はバイトの終わりの６ビットが生デー
タに対応することを示す。
【００７１】 第２代替案によると、生マッピングデータは画像平面を構成する最小符号化単
位のアレイと同一寸法のアレイであるとみなされる。（図５Ｂ及び７に示される
例については、アレイは横２０ｘ縦３０であろう。）図２１に例示されるように
（マッピングデータアレイの一部分のみを示す）、マッピングデータは、一様ビ
ット型（すべてが１又はすべてが０）又は混合された型のいずれかの長方形区域
に分割される。図２１に示される特殊の例では、区域２１０、２１２、２１４及
び２１６が識別される。識別された区域を表すためにその後コード列（ストリン
グ）が発生される。
【００７２】 例えば、図１に示されるマッピングデータは以下のコード列によって表され得
る。第１に、０（区域２１０を表す）の横４ｘ縦３アレイ表す予定のコードバイ
ト、次に以下を示すコードバイトが続く。即ち、後続バイトが５ビットの生デー
タ及び次いで区域２１２に対応する生データ；次いでゼロ（区域２１４を表す）
の横２ｘ縦３アレイを示す予定のコードバイト；及び次いで１（区域２１６を表
す）の横５ｘ縦２アレイを示す予定のコードバイトを示すコードバイトを含むこ
とを示す。
【００７３】 上記第２代替案は、画像平面を移動の区域及び移動がない区域間に分割するこ
とに関して多分非常に有効であるべきである。
【００７４】 条件付リフレッシュ圧縮構成において基準フィールドに関するマッピングデー
タをランレングス符号化する概念は、本明細書で記載されたようなビデオデータ
レコーダにおいて又は電話線のような通信チャンネルを通したビデオデータの送
信と共に用いられ得る。本出願の譲受人によって市販される「ハイパースキャン
（HyperScan）」長距離ビデオ送信システムは、そこでマッピングデータのラン
レングス符号化を伴う「条件付レフレッシュ」データ圧縮が用いられ得る一例で
ある。
【００７５】 本出願に記載された２つ又はそれ以上の技術は、単一圧縮符号化構成案に結合
され得ることもまた理解されるであろう。例えば、本明細書に記載された３つの
技術のすべて、即ち、係数データを用いるブロック選択、可変タイルサイジング
及びマッピングデータのランレングス符号化を単一の条件付レフレッシュ圧縮符
号化構成で用いることが考えられる。
【００７６】 上記技術の以下の変更は、本発明から逸脱することなくなされ得るものに含ま
れる。
【００７７】 図１０の「変更された」ＭＣＵデータ１１０は、変換符号化された代替ピクセ
ルデータの代わりに、「変更された」ＭＣＵピクセル及び対応する基準画像ピク
セル間のピクセル対ピクセル差を変換符号化することによって形成され得る。
【００７８】 ４：２：２カラーデータフォーマットが、上記４：１：１フォーマットの代わ
りに用いられ得る。
【００７９】 バッチモード圧縮処理は、画像に関する輝度データのすべてが最初に圧縮され
、画像に関するＵデータのすべてがそれに続き、次いでＶデータのすべてが続く
ように実施され得る。バッチモード圧縮処理は、所与の時間に1つのデータセッ
トのみの装填が必要とされるので、汎用プロセッサで実施されると有利である。
【００８０】 ８ｘ８以外の基本タイルサイズを用いることも考えられる。例えば、１６ｘ１
６基本タイルが用いられ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明により与えられるビデオ記録/パソコン（ＶＲ/ＰＣ）装置の透視図であ
る。
【図２】 図２のＶＲ/ＰＣ装置の電子構成要素の概略構成図である。
【図３】 図２に示されるフロントエンド処理/圧縮構成要素の一部である、アナログ信
号多重送信化及び処理回路を表す概略構成図である。
【図４】 図２に示されるフロントエンド処理/圧縮構成要素の一部である、信号変換及
びデジタル信号処理回路要素を表す概略構成図である。
【図５】 ５Ａ及び５Ｂは、それぞれＶＲ/ＰＣ装置で形成されるビデオデータの画像平
面（フィールド）のラスター走査及び長方形タイルフォーマットを表す。
【図６】 ＶＲ/ＰＣ装置で用いられる長方形タイル（ピクセルブロック）を例示する。
【図７】 ＶＲ/ＰＣ装置で用いられる最小符号化単位（ＭＣＵ）のフォーマットを表す
。
【図８】 ＶＲ/ＰＣ装置で用いられる４：１：１カラーデータフォーマットを表す。
【図９】 各ＭＣＵで用いられる１カラーデータフォーマットを示す。
【図１０】 図４のデジタル信号処理回路要素によって発生される圧縮されたビデオデータ
に用いられるデータフォーマットの表示である。
【図１１】 圧縮されたビデオデータのフィールドを復元するＶＲ/ＰＣ装置で用いられる
技術の図式表現である。
【図１２】 図１０のデータフォーマットに含まれる差データのフィールドに含まれるピク
セルブロックを選択する改良された処理のフローチャート表現である。
【図１３】 ８ｘ８ピクセルブロックに２次元ＤＣＴを従来的に用いることによって発生さ
れる係数データアレイを表す。
【図１４】 ピクセルブロックの適応的サイジングを用いて画像データ圧縮を行う処理を表
す高レベルフローチャートである。
【図１５】 各種サイズのピクセルブロックの構成を図式例示である。
【図１６】 過大サイズピクセルブロックを標準サイズ画像データアレイに変換する処理の
図式例示である。
【図１７】 本発明による過大サイズピクセルブロックの構成と共に行われる処理のフロー
チャート表現である。
【図１８】 図１７の「複雑性評価」段階と共に行われる処理のフローチャート表現である
。
【図１９】 本発明により過大サイズピクセルブロックに用いられる変換符号化処理のフロ
ーチャート表現である。
【図２０】 ２０Ａ及び２０Ｂは共に、図１０の画像データフォーマットの一部である圧縮
符号化マッピングデータで用いられ得るデータフォーマットを示す。
【図２１】 図１０のマッピングデータに用いられ得る他の圧縮符号化技術の図式例示であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，Ｇ Ｈ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (71)出願人 951 Ｙａｍａｔｏ Ｒｏａｄ，Ｂｏｃａ Ｒａｔｏｎ，Ｆｌｏｒｉｄａ 33431− 0700，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔｅｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ (72)発明者 ヌナリー、パトリック・オー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 92014、デル・マー、ノース・レーン 4421 Ｆターム(参考） 5C059 LB03 LC08 MA00 MA05 MA23 MC11 MC38 ME02 NN23 NN37 PP04 PP16 RC12 RC17 RC37 SS11 TA12 TB08 TC10 UA02 UA34

Claims (35)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧縮されるべき現画像を長方形ブロックに分割し、該現画像
    が画像平面内に形成され、前記長方形ブロックの各々がｎピクセルブロックから
    成り、前記ピクセルブロックの各々が前記画像平面のｍピクセルとｍピクセルと
    の積区分に相当し、ｎは１と等しいか又はそれより大きい整数であり、ｍは１よ
    り多きい整数であるようにし、 該現画像ブロック用の比較データを発生させるために、該現画像の前記長方形
    ブロックの各々を基準画像の対応する長方形ブロックと比較し、 該発生された比較データが選択規準を満たす現画像の長方形ブロックを表現す
    るために選択し、 該現画像に関して該選択された長方ブロックに相当する画像平面内の位置を示
    すマッピングデータを発生させ、 ａ）現画像を識別するヘッダーデータ ｂ）現画像用に発生された前記マッピングデータ及び ｃ）該現画像の該選択された長方形ブロックを表わす画像データを用いて圧
    縮された形で現画像を表現し、 前記比較する段階が、係数データを形成するために該現画像の各長方形ブロッ
    クの該ｎピクセルの少なくとも１つのピクセルブロックに直角変換を用い、該係
    数データを該基準画像の相当するピクセルブロックに関する対応する係数データ
    と比較することを含むことから成るビデオデータを圧縮された形で表現する方法
    。
  2. 【請求項２】 前記比較する段階が、該現画像の少なくとも１つのピクセル
    に関する該係数のＤＣ成分を表わす係数を該基準画像の該対応するピクセルブロ
    ックに関する該係数データのＤＣ成分を表わす係数と比較することを含む、請求
    項１の方法。
  3. 【請求項３】 前記比較する段階が、該現画像の少なくとも１つのピクセル
    に関する該係数の周波数成分を表わす係数を該基準画像の該対応するピクセルブ
    ロックの該係数データの対応する周波数成分を表わす係数と比較することを含む
    、請求項２の方法。
  4. 【請求項４】 前記比較する段階が、該現画像の少なくとも１つのピクセル
    に関する該係数データの周波数成分を表わす係数を該基準画像の該対応するピク
    セルブロックの該係数データの対応する周波数成分を表わす係数と比較すること
    を含む、請求項１の方法。
  5. 【請求項５】 前記表現する段階が、量子化データを得るために各選択され
    た長方形ブロックに関して形成される該係数に量子化を用い、該現フレームの該
    選択された長方形ブロックを表わす前記画像データを形成するために該量子化デ
    ータにホフマン符号化を用いることを含む、請求項１の方法。
  6. 【請求項６】 該直角変換が離散余弦変換ＤＣＴであり、前記ＤＣＴ及び前
    記ホフマン符号化がＪＰＥＧデータ圧縮標準により用いられる、請求項５の方法
    。
  7. 【請求項７】 ｍ＝８である、請求項１の方法。
  8. 【請求項８】 ｍ＝４である、請求項７の方法。
  9. 【請求項９】 該長方形ブロックの４ピクセルブロックのいずれか１つが選
    択規準を満たすならば、表現のために長方形ブロックが選択される、請求項８の
    方法。
  10. 【請求項１０】 前記長方形の各々が８ｘ８ピクセルブロックの水平系列か
    ら成る、請求項８の方法。
  11. 【請求項１１】 該基準画像の各長方形ブロックにつき４つの８ｘ８ピクセ
    ルアレイ及び正確に２つの８ｘ８色光度ピクセルアレイが形成される、請求項１
    ０の方法。
  12. 【請求項１２】 該２つの８ｘ８色光度ピクセルアレイの１つがＵピクセル
    から成り、前記２つの８ｘ８色光度ピクセルアレイがＶピクセルから成る、請求
    項１１の方法。
  13. 【請求項１３】 圧縮されるべき現画像を長方形ブロックに分割し、該現画
    像が画像平面内に形成され、前記長方形ブロックの各々がｎピクセルブロックか
    ら成り、前記ピクセルブロックの各々が前記画像平面のｍピクセルとｍピクセル
    との積区分に相当し、ｎは１と等しいか又はそれより大きい整数であり、ｍは１
    より多きい整数であるようにし、 係数データを発生させるために、該現画像の各長方形ブロックの該ｎピクセル
    ブロックの少なくとも１つに直角変換を用い、 該現画像の該ピクセルブロックを含む直角ブロックにつき比較データを発生さ
    せるために該係数データを基準画像の対応するピクセルブロックに関する対応す
    る係数と比較し、 該発生された比較データが選択規準を満たす該現画像の該長方形ブロックを表
    現するために選択し、 該現画像の該選択された長方ブロックに関してのみ圧縮された形で現画像を発
    生させることから成るビデオデータを圧縮された形で表現する方法。
  14. 【請求項１４】 圧縮された画像データを発生させる段階が、該現画像の該
    選択された長方形ブロックの該ピクセルブロックに前記直角変換を用いることに
    よって該係数データを処理することを含む、請求項１３の方法。
  15. 【請求項１５】 前記処理が、前記係数データを量子化し、該量子化された
    係数データをハフマン符号化することを含む、請求項１４の方法。
  16. 【請求項１６】 前記直角変換及び前記係数データの処理が該ＪＰＥＧ画像
    データ圧縮標準により行われる、請求項１５の方法。
  17. 【請求項１７】 ｎ＝４及びｍ=８である、請求項１３の方法。
  18. 【請求項１８】 画像の動的系列を表わすビデオ信号を受信する手段と、該
    ビデオ信号をビデオデータフィールドの系列に変換する手段と、前記ビデオデー
    タフィールドを圧縮する処理手段と、該圧縮されたビデオデータフィールドを記
    憶する手段とから成る、圧縮されたビデオデータを記憶する装置であって、前記
    処理手段が 前記ビデオデータフィールドの各々をピクセルブロックに分割し、ｍが１より
    大きい整数であるときその各々が画像平面のｍｘｍ区分に相当するようにし、 係数データを形成するために該ピクセルブロックの各々に直角変換を用い、 基準画像として選択されるべき前記画像の１つに関して、該係数データの少な
    くとも幾つかを基準データとして記憶し、 前記基準画像に関して、量子化データを形成するために該係数データを量子化
    し、第１記憶データを記憶するために該量子化データをハフマン符号化し、 該記憶手段に第１記憶データが記憶されるようにさせ、 前記基準画像に続く前記画像の１つに関して、前記後続画像の該ピクセルブロッ
    クの少なくとも１つに相当する該係数データを該基準画像の該相当するピクセル
    ブロックに関する該基準データと比較し、 前記比較に基づいて、さらなる処理のために前記後続画像のピクセルブロック
    を選択し、更新のために該基準データの部分を選択し、 前記後続画像の該選択されたピクセルブロックに相当する係数データを用いて
    該基準データの該選択された部分を更新し、 該選択されたピクセルブロックに相当する該係数データを量子化し、第２記憶
    データを形成するために該結果的に生じる量子化された係数データをハフマン符
    号化し、 該記憶手段に該第２記憶データが記憶されるようにさせるようプログラムされ
    る圧縮ビデオデータ記憶装置。
  19. 【請求項１９】 前記処理手段が、該ビデオデータフィールドを前記ピクセ
    ルブロックに分割する第１プロセッサ及び前記第１プロセッサで形成された前記
    ピクセルブロックを処理する第２プロセッサを含む、請求項１８の装置。
  20. 【請求項２０】 画像平面に配列されるピクセルを表す画像データに関して
    データを圧縮する方法であって、 前記画像を複数の基本データブロックに分割し、前記基本データブロックの各
    々が前記画像平面の長方形部分を表しかつ前記基本データブロックのすべてが同
    一サイズであるようにし、 連続する複数の前記基本データブロックの各空間周波数特性を検知し、 前記検知段階の結果に依存して、結合されたデータブロックを形成するために
    前記基本データブロックの前記連続する複数を選択的に結合し、 前記基本データブロックと等しいサイズの副標本抽出されたデータブロックを
    形成するために前記結合されたデータブロックを二次サンプリングし、 係数データのブロックを形成するために前記副標本抽出されたデータブロック
    に変換を用いることから成る画像データ圧縮方法。
  21. 【請求項２１】 前記検知段階が、 係数データのそれぞれのアレイを形成するために、前記連続する複数の基本デ
    ータブロックの各基本データブロックに変換を用い、 空間周波数成分を表す前記係数データの少なくとも１つの特性を検知すること
    を含む、請求項２０の方法。
  22. 【請求項２２】 前記連続する複数の基本データブロックの各基本データブ
    ロックに用いられた前記変換が二次元ＤＣＴである、請求項２１の方法。
  23. 【請求項２３】 前記副標本抽出された結合データブロックに用いられた前
    記変換が二次元ＤＣＴである、請求項２０の方法。
  24. 【請求項２４】 前記基本データブロックの各々が８ｘ８ピクセルアレイか
    ら成る、請求項２０の方法。
  25. 【請求項２５】 前記結合されたデータブロックが８ｘ８ピクセルアレイか
    ら成り、前記二次サンプリング段階が、水平及び垂直の各方向において係数ｎに
    よって前記結合されたデータブロックを二次サンプリングすることを含む、請求
    項２４の方法。
  26. 【請求項２６】 ｎ＝２ｐであり、ｐが１と等しいか又はそれ以上の整数で
    ある、請求項２４の方法。
  27. 【請求項２７】 第１結合されたデータブロックを形成するために第１連続
    した複数の前記基本データブロックを結合し、 前記基本データブロックとサイズが等しい第１副標本抽出されたデータブロッ
    クを形成するために前記第１結合されたデータブロックを二次サンプリングし、 前記第１副標本抽出されたデータブロックから係数データのそれぞれのブロッ
    クを形成するためにそれに変換を用い、 前記第１結合されたデータブロックより大きい第２結合されたデータブロック
    を形成するために第２連続した複数の前記基本データブロックを結合し、 前記第１副標本抽出されたデータブロックとサイズが等しい第２副標本抽出さ
    れたデータブロックを形成するために、前記第２結合されたデータブロックを二
    次サンプリングし、 第２副標本抽出されたデータブロックから係数のそれぞれのブロックを形成す
    るために、それに変換を用いることをさらに含む、請求項２０の方法。
  28. 【請求項２８】 画像平面に配列されるピクセルを表す画像データに関して
    データを圧縮する方法であって、 前記画像を複数のｍｘｍピクセルブロックに分割し、ｍ＝２ｐであり、ｐが１
    と等しいか又はそれ以上の整数であるようにし、 連続する複数の前記ｍｘｍピクセルブロックの各空間周波数特性を検知し、 前記検知段階の結果に依存して、ｑが１と等しいか又はそれ以上の整数であると
    き（ｍ・２ｑ）ｘ（ｍ・２ｑ）ピクセルブロックを形成するために、前記連続する
    複数のｍｘｍピクセルブロックを選択的に結合し、 前記（ｍ・２ｑ）ｘ（ｍ・２ｑ）ピクセルブロックを表す処理されたｍｘｍデー
    タアレイを形成するために、前記（ｍ・２ｑ）ｘ（ｍ・２ｑ）ピクセルブロックを
    処理し、 係数データのブロックを形成するために前記処理されたｍｘｍデータアレイに
    変換を用いることから成る画像データ圧縮方法。
  29. 【請求項２９】 前記処理段階が前記（ｍ・２ｑ）ｘ（ｍ・２ｑ）ピクセルブ
    ロックを二次サンプリングすることを含む、請求項２８の方法。
  30. 【請求項３０】 前記検知段階が、 係数データのそれぞれのアレイを形成するために、前記連続する複数のｍｘｍ
    ピクセルブロックの各ｍｘｍピクセルブロックに変換を用い、前記係数の幾つか
    が該それぞれのｍｘｍピクセルブロックのそれぞれの空間周波数成分を表すよう
    にし、 空間周波数成分を表す前記係数データの少なくとも１つの特性を検地すること
    を含む、請求項２８の方法。
  31. 【請求項３１】 前記連続する複数のｍｘｍピクセルブロックの各ｍｘｍピ
    クセルブロックに用いられた前記変換が、二次元ＤＣＴである、請求項３０の方
    法。
  32. 【請求項３２】 画像平面に配列されるピクセルを表す画像データに関して
    データを圧縮する方法であって、 前記画像を複数のｍｘｍピクセルブロックに分割し、ｍ＝２ｐであり、ｐが１
    と等しいか又はそれ以上の整数であるようにし、 ｑが１と等しいか又はそれ以上の整数であるとき（ｍ・２ｑ）ｘ（ｍ・２ｑ）ピ
    クセルブロックを形成するために、第１連続する複数の前記ｍｘｍピクセルブロ
    ックを結合し、 前記（ｍ・２ｑ）ｘ（ｍ・２ｑ）ピクセルブロックを表す圧縮された画像をデー
    タを形成するために、前記第１処理されたｍｘｍデータアレイを変換符号化し、 ｒが１と等しいか又はそれより大きい整数でありかつｒがｑと等しくないとき
    、（ｍ・２ｒ）ｘ（ｍ・２ｒ）ピクセルブロックを形成するために、第２連続する
    複数の前記ｍｘｍピクセルブロックを結合し、 前記（ｍ・２ｒ）ｘ（ｍ・２ｒ）ピクセルブロックを表す第２処理されたｍｘｍ
    データアレイを形成するために前記（ｍ・２ｒ）ｘ（ｍ・２ｒ）ピクセルブロック
    処理し、 前記（ｍ・２ｒ）ｘ（ｍ・２ｒ）ピクセルブロックを表す前記第２処理された圧
    縮された画像データを形成するためにｍｘｍデータアレイを変換符号化すること
    から成る画像データ圧縮方法。
  33. 【請求項３３】 ｍ＝８である、請求項３２の方法。
  34. 【請求項３４】 前記処理段階の各々がそれぞれのピクセルブロックを二次
    サンプリングすることを含む、請求項３２の方法。
  35. 【請求項３５】 前記変換符号化の各段階が、係数データを形成するために
    それぞれのｍｘｍデータアレイに二次元ＤＣＴを用い、該係数データを量子化し
    、該量子化された係数データをハフマン符号化することを含む、請求項３２の方
    法。
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