JP2002523947A - Ｍｐｅｇデータの復号化および走査変換の遂行に要するバッファメモリの量を減少させる方法および装置 - Google Patents

Ｍｐｅｇデータの復号化および走査変換の遂行に要するバッファメモリの量を減少させる方法および装置

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Abstract

(57)【要約】 ビデオ復号器の実施および復号化ビデオでの走査変換演算の遂行に要するメモリの全量を減少させる方法および装置を開示する。本発明によれば、これは、変換演算が行われる画像の復号に使用されるのと同じフレームメモリを使用する飛越し−順次（Ｉ―Ｐ）変換回路を設けることにより達成される。この態様では、復号器でバッファリングされる画像例えばフレームが、復号器およびＩ―Ｐ変換回路の両者により使用され、これにより、Ｉ―Ｐ変換回路に、独立したフレームメモリを設ける必要をなくすことができる。復号器のフレームメモリに含まれるデータは、Ｉ―Ｐ変換処理の目的で移動画像領域を検出するのに使用される。特定の例示実施形態では、現在のフレームに最も近い、３つのフレームのうちの１つのフレームが、フレームの差分信号の計算に使用される。Ｉ―Ｐ変換目的でモーションを検出するのに、後続フレームおよび先行フレームの両フレームが使用される。このアプローチは、モーション検出目的で別のフレームメモリを使用する必要性をなくすことができる。上記メモリ節約技術を使用すれば、本発明により、慣用復号器に存在するアンカーフレームメモリおよびＢフレームバッファを、復号化およびＩ―Ｐ変換の両者に共有させることによりＩ―Ｐ変換を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 関連出願 本願は、係属中の「Methods and Apparatus for Reducing the Amount of Buf
fer Memory Required for Decoding MPEG Data and for Performing Scan Conve
rsion（ＭＰＥＧデータの復号化および走査変換の遂行に要するバッファメモリ
の量を減少させる方法および装置）」という名称に係る１９９８年８月２４日付
米国仮特許出願S．N． 60/097,581の一部継続出願であり、前記米国仮特許出願
は本願に援用する。
【０００２】 （技術分野） 本発明はビデオデータ処理技術に関し、より詳しくは、復号化およびフォーマ
ット変換演算の遂行に要するバッファメモリの量を減少させる技術に関する。
【０００３】 （背景技術） ＭＰＥＧ２は、テレビジョン信号のデジタル符号化に提案されている標準規格
である。ＭＰＥＧ２は、信号をインターレースベースまたはプログレッシブ（pr
ogressive）ベースで符号化できる。
【０００４】 用語「インターレース（interlaced）」は、例えば２つの交番画像フィールド
を用いて表示される画像データに言及する場合に使用される。インターレースビ
デオフレームの１つのフィールドは、通常、他のフィールドがフレームの偶数ラ
インに相当するフレームの画素の奇数ラインに相当する。ディスプレイ中、１つ
のフィールドのラインは走査され、例えばディスプレイデバイスに出力される。
次に第２フィールドのラインが走査されると、第２フィールドのラインは、ディ
スプレイデバイス上で第１フィールドのラインを、飛越し走査される。この態様
で、インターレース画像がディスプレイされると、画像データの奇数ラインおよ
び偶数ラインが交互に更新される。
【０００５】 プログレッシブ画像データの場合には、画像データは、例えば画像の左上コー
ナからスタートして右下コーナへと進み、連続的にディスプレイされる。かくし
て、プログレッシブ画像の場合には、画像のラインは、スキップされることなく
連続してディスプレイされるか更新される。
【０００６】 一連のプログレッシブ画像では、水平ディスプレイラインの位置決めは、あら
ゆる画像で一定している。従って、画像が同一サイズであると仮定すると、通常
、新しくディスプレイされる各プログレッシブ画像は、先行画像をディスプレイ
上で完全に置換する。インターレース画像の場合には、各フレームは、ディスプ
レイデバイスの空間的に異なる、例えば奇数および偶数の水平ラインに相当する
２つのフィールドを有している。従ってインターレース画像の場合には、各フィ
ールドは、ディスプレイされた画像の一部のみを更新する。インターレース画像
のフィールドは、通常、異なる時点の画像に対応するので、動きが存在すると、
インターレースフレームのフィールド１および２を単純に結合しただけでは、ブ
レおよび他の画像の歪みが生じる。このことから、インターレース画像からプロ
グレッシブ画像への変換は、通常、何等かの動き検出、および動き量の関数であ
る処理のアプリケーションを含んでいる。
【０００７】 現在では、テレビジョン画像は、通常、インターレース画像としてディスプレ
イされるように符号化される。残念なことに、殆どのコンピュータはプログレッ
シブ走査画像をディスプレイするように設計されている。
【０００８】 インターレース画像フォーマットとプログレッシブ画像フォーマットとの間の
効率的変換ができる能力は、一部は、コンピュータの使用が非常に増大している
ことから、重要性が増大している。特に、テレビジョン画面またはインターレー
ス画像として表される他のデータをコンピュータ上にディスプレイする必要があ
るときは、これらは、プログレッシブ画像データに変換されなくてはならない。
【０００９】 画像フォーマット間の変換を行うビデオ処理アプリケーションには、普通は高
速メモリが使用される。これは、ビデオデータのリアルタイムまたは準リアルタ
イム処理を達成できるためである。メモリコストは、最近はかなり低下したが、
依然として多くの画像処理システムおよびビデオ処理システムの重要なコスト要
素である。これは、ビデオアプリケーションには、普通は比較的大量のメモリが
必要とされるからである。コストが関係する消費者アプリケーションおよび他の
アプリケーションでは、画像処理システムまたはデバイスの実施に必要なメモリ
の量を最小化することが望まれている。
【００１０】 図１には、既知のＭＰＥＧ２復号器１００およびこれに続く慣用のインターレ
ース−プログレッシブ（Ｉ―Ｐ）走査変換器１１０が示されている。Ｉ―Ｐ走査
変換器１１０は、インターレース画像データをプログレッシブ画像データに変換
すべく作動する。図１のシステムでは、フィールド内（intra-field）補間とフ
ィールド間補間（inter-field interpolation）との間の切換えは、復号化され
るビデオデータにより表される画像内で検出された動き量の関数として行われる
。
【００１１】 フレームメモリは、全フレームを表すデータを記憶するのに充分なメモリを有
している。復号器１００のような既知のＭＰＥＧ２復号器は、図１に示すように
、通常、ＭＰＥＧ２データを復号化するための３つのフレームメモリすなわち、
第１アンカーフレームメモリ１０２と、第２アンカーフレームメモリ１０４と、
Ｂ−フレームバッファメモリ１０６とを有している。図１のＭＰＥＧ２復号器１
００に後続する慣用のＩ―Ｐ変換器１１０は、補間および動き検出を目的とする
付加フレームメモリ１１２を使用している。従って、Ｉ―Ｐ変換器が後続する慣
用のＭＰＥＧ２復号器１００は、通常、全部で４つのフレームメモリを必要とす
る。
【００１２】 復号化演算および変換演算を行うビデオシステムのコストを低減するには、こ
れらのシステムの実施に必要なメモリの量を減少できる方法および装置が必要で
ある。任意の新しい方法および装置は、コンピュータシステム並びにテレビジョ
ンセット、セットトップボックスおよび他のビデオアプリケーションでの実施に
適したものが望まれている。
【００１３】 （発明の概要） 本発明は、既知の復号化デバイスおよび走査変換デバイスに比べ、復号化演算
および走査変換演算の遂行に要するメモリの全量を減少できる。この好ましい結
果は、ビデオ品位に大きい影響を与えることなく達成される。
【００１４】 本発明により達成される必要メモリの減少は、Ｉ―Ｐ変換回路が、変換演算が
行われるのと同じフレームメモリを画像の復号化に使用するように構成すること
によって達成される。
【００１５】 例示のＭＰＥＧ２復号化の実施形態では、ＩおよびＰフレームを記憶するアン
カーフレームメモリおよびＢフレームバッファは、共通のメモリデバイスで実装
される。このメモリデバイスは、復号器および走査変換の両目的に使用される。
Ｉ―Ｐ変換中に、現在フレームと先行フレームとの間、または現在フレームと後
続フレームとの間の差分信号を使用して動き検出を行う。フィールド間補間は、
フィールド遅延信号を必要とする。特に、本発明によれば、Ｉ―Ｐ変換中に使用
されるフィールド遅延信号を得るのに、復号に使用されるのと同じフレームメモ
リが使用される。
【００１６】 かくして本発明は、Ｉ―Ｐ変換処理を目的として動き領域を検出するのに、復
号器のフレームメモリに含まれるデータを使用し、これにより、別のＩ―Ｐ変換
フレームメモリの必要性を回避する。
【００１７】 特定の例示実施形態では、例えば動き検出を目的としてフレーム差分信号（fr
ame difference signal）を計算するのに、３つのフレームのうちの１つのフレ
ーム（現在のフレームに最も近いフレーム）が基準となる。このような実施形態
では、復号化ビデオシーケンスにおける先行または後続のフレームまたはこれに
含まれるフィールドが、動き検出目的に使用される。これが、動き検出目的で先
行の復号化ビデオフレームデータのみを使用する既知のインターレース−プログ
レッシブ変換システムとは異なる点である。動き検出目的で後続フレームからの
データを使用すると、復号器のメモリに記憶されたフレーム（例えば、動き補償
予測目的での参照フレームとして使用するためのフレーム）を、本発明のＩ―Ｐ
変換処理中に動き検出に使用することが可能になる。動き検出目的での後続フレ
ームデータの使用は、Ｉ―Ｐ変換動き検出に専用化された別のフレームメモリの
省略を容易にする。
【００１８】 例示の実施形態では、補間処理は、一つのフレーム内の例えば１対のフィール
ドによるフィールド内で実行される。補間をフレーム内に限定することに、およ
び上記動き検出技術を使用することにより、補間目的で別のフレームメモリを使
用する必要性がなくなり、既存の復号器のフレームメモリをＩ―Ｐ変換に使用で
きる。
【００１９】 本発明の上記メモリ節約技術の使用により、慣用復号器に既に存在する個数以
上の付加フレームメモリを必要とすることなくＩ―Ｐ変換を行うことができる。
【００２０】 （詳細な開示） 図２（A）および図２（B）は、本発明に従って実施される復号器／Ｉ―Ｐ変換
装置２００を示す。装置２００は、ビデオ復号器、例えばＭＰＥＧ２復号器１０
０と、インターレース−プログレッシブ（Ｉ―Ｐ）画像変換器２１０と、第１ア
ンカーフレームメモリ２０２、第２アンカーフレームメモリ２０４およびＢ−フ
レームバッファメモリ２０６を備えた共通メモリ２０１とを有している。復号器
は第１および第２フレームメモリ２０２、２０４を使用しており、これらのメモ
リは、アンカーフレーム、例えばそれぞれイントラ符号化（Ｉ）フレームおよび
予測符号化（Ｐ）フレームを記憶する。復号器１００には、Ｂフレームを記憶す
るためのＢ−フレームバッファが使用され、これにより、Ｂフレームは、生成さ
れた復号化ＩフレームおよびＰフレームをもつ適正な復号化フレームシーケンス
で出力される。
【００２１】 本発明によれば、Ｉ―Ｐ変換器２１０は、動き検出目的に使用されるフレーム
データを得るためにメモリ２０１を使用している。メモリ２０２、２０４および
２０６のそれぞれに種々のＩ、ＰおよびＢフレームが記憶され、復号化ビデオを
出力する前に、復号化演算、例えば動き補償予測および再シーケンシングをサポ
ートする。本発明のＩ―Ｐ変換器２１０は、動き検出目的のための基準データと
して、復号化参照フレームデータとして使用すべく第１および第２フレームメモ
リ２０２、２０４に既に存在する参照フレームデータを使用する。Ｉ―Ｐ変換器
は、また、種々のＢフレームを使用し、これらの幾つかは、本発明に従って、単
に復号器フレームの再シーケンシングに必要とされるよりも僅かに長くバッファ
２０６内に維持される。これにより、Ｉ―Ｐ変換動き検出の目的でデータを記憶
するための別のフレームメモリを設ける必要をなくすことができる。特に、フレ
ームメモリ２０２、２０４、２０６に記憶されるデータは、復号器１００による
使用後にＩ―Ｐ変換器により使用されるように、メモリ２０１の別の位置に複写
または移動させる必要はない。従って、動き検出の目的に使用すべきデータを、
Ｉ―Ｐ変換の動き検出（motion estimation）に使用するため別のＩ―Ｐフレー
ムメモリに複写または記憶しなければならない既知のシステムに比べて簡単化さ
れる。
【００２２】 図２（B）は、本発明のデバイス２００をより詳細に示すものである。図２（B
）に示すように、復号器１００は、復号器モジュール１０１およびＩ／Ｏインタ
ーフェース１０３を有している。復号器モジュール１０１は、復号器１０１が受
けた符号化されたデータの実際の復号化を行いかつメモリアクセスおよび復号化
されたフレーム出力を制御する。Ｉ／Ｏインターフェース１０３は、復号器モジ
ュール１０１と、ＭＰＥＧ２符号化データソースと、メモリ２０１と、Ｉ―Ｐ変
換器２１０との間のインターフェースを受け持つ。
【００２３】 本発明のＩ―Ｐ変換器２１０は、Ｉ／Ｏインターフェース２０３およびＩ―Ｐ
変換モジュール２０１を有している。
【００２４】 Ｉ―Ｐ変換器のＩ／Ｏインターフェース２０３は、Ｉ―Ｐ変換モジュール２０
１、復号器１００およびメモリ２０１の構成要素間のインターフェース、および
プログレッシブ画像の生成されたシーケンスの出力を受け持つ。Ｉ―Ｐ変換モジ
ュール２０１は、動き検出器２０５および補間器２０７を有している。
【００２５】 動き検出器２０５は、処理されている現在のフレームの部分と、先行フレーム
または後続フレームの対応部分との間の動き推定の生成を受け持つ。画像の各画
素についての別々の動き推定も生成できる。動き検出器２０５により検出される
動きの関数として係数Ｋが作られる。値ｋの生成については、以下に詳述する。
【００２６】 補間器２０７は、これに供給される各インターレースフレームから１組のプロ
グレッシブ画像データを生成する。入力されたインターレースフレームは、通常
、フィールド１、２の形態の第１および第２画像を有している。生成されたプロ
グレッシブ画像は、第１および第２フィールドの一方からの画像データと、動き
適応補間を用いて補間器２０７により生成された補間データとを有している。通
常、プログレッシブ画像シーケンスでは、同じフィールド、例えばフィールド１
またはフィールド２からのデータは、そのまま各プログレッシブ画像に含められ
る。残余のプログレッシブ画像ライン、例えば奇数または偶数の水平ラインは、
補間により生成される。
【００２７】 本発明の理解を容易にするため、ＭＰＥＧ２復号化およびＩ―Ｐ変換について
簡単に説明する。
【００２８】 図３には慣用のＭＰＥＧ２復号化を行う処理順序が示されており、ここで、Ｉ
はイントラ符号フレーム、Ｐは予測符号化フレーム、Ｂは双方向符号化フレーム
を示す。符号Ｉ、Ｐ、Ｂの数字は、図示のシーケンスのフレーム番号を示す。こ
の例では、Ｍ（アンカーフレーム、例えばＩフレームとＰフレームとの間の間隔
）は３である。
【００２９】 元の未符号化フレームシーケンスは、図３において行３０２により示されてい
る。符号化中は、ＩフレームおよびＰフレームが最初に符号化され、次に、アン
カーフレームとしてＩピクチュアおよびＰピクチュアを用いてＢフレームが処理
される。行３０４には、符号化フレームシーケンスが示されている。復号化中は
、フレーム処理の順序は符号化処理とは逆になる。ＩフレームおよびＰフレーム
が最初に復号化され、次に、アンカーフレームとしてＩフレームおよびＰフレー
ムを用いてＢフレームが復号化される。行３０６は、復号化フレームシーケンス
を示す。アンカーフレームは、参照フレームとして使用すべく第１および第２ア
ンカーフレームメモリ１０２、１０４に記憶される。また、Ｂフレームは、適当
な復号化ビデオシーケンスで出力されるように、Ｂフレームバッファ１０６に一
時的に記憶される。
【００３０】 図３の行３０８、３１０および３１２には、それぞれ、復号化処理中の種々の
時点での慣用復号器のフレームメモリ１０２、１０４および１０６の内容が示さ
れている。ここで留意すべきは、ＩフレームおよびＰフレームがメモリに維持さ
れ、復号化Ｂフレームは次のＢフレームが復号化されるまでメモリに記憶されて
いることである。行３１４に示すように、ひとたび復号化されたならば、復号化
ビデオが元のビデオ３１２と同じ順序で出力される。
【００３１】 本発明の一実施形態によれば、Ｉ―Ｐ変換中に、２つの補間スキームが、図４
に示すような検出された動き量に従って、緩やかに切り換えられる。図４（A）
は、現在のフレームのフィールド１（４０２）およびフィールド２（４０４）に
対応する画像データを使用して補間を行うことにより、如何にして補間画像デー
タ、例えば画素値（pixel values）Ｘが生成されるかを示すものである。図４（
A）には、先行フレームのフィールド２（４００）も示されている。補間画像部
分は黒丸で示されている。フィールド１、２（４０２、４０４）からプログレッ
シブ画像を生成するため、フィールドの２つの画像点、例えば点Ｄ、Ｅの間の画
像部分が補間される。補間データは、フィールド２の画像データと一緒に、フィ
ールド１、２の組合せからなるフレームと同じライン数をもつプログレッシブ画
像データを表す。プログレッシブ画像データはまた、画素データのフィールド１
のラインの間を補間することによりフィールド１から生成することもできる。本
発明によれば、各インターレースフレームについて、通常、フィールド１または
フィールド２および１組の補間データからのデータを有する単一組のプログレッ
シブ画像データが作られる。しかしながら、所望ならば、一方はフィールド１の
画像データプラス補間データを含み、他方はフィールド２の画像データプラス補
間データを含む２つのプログレッシブ画像を生成できる。
【００３２】 補間画素が動き画像部分に一致する場合には、画素値Ｘは、式Ｘ＝（Ｄ＋Ｅ）
／２に従って決定される。ここで、ＤおよびＥは、それぞれ、補間データが生成
される位置の上方および下方に位置するフィールド２の画素を表すのに使用され
る画素値である。
【００３３】 静止領域では、補間を使用して画像の部分を満たし、垂直解像度を向上させる
場合に、フィールド間補間が採用される。このような場合には、画素値Ｘは、同
じフレームの他のフィールドの対応画素の画素値に等しいものとして決定され、
例えばＸ＝Ｃとなる。
【００３４】 動き領域では、移動ブレを防止するのにフィールド内補間が採用される。一実
施形態では、静止補間出力および動き補間出力は、動き量（ｋ）で重み付けされ
る。動き量（Ｋ）は、例えば、先行フレームからフィールド２の画素と、現在の
フレームから対応するフィールド２の画素値との間の画素値の変化を測定するこ
とにより、１フレームの時間を隔てた画像間の差を計算することにより検出（例
えば、算出）される。すなわち、動き適応型補間（one motion adaptive interp
olation）の実施形態では、 Ｘ＝［（Ｋ×（Ｄ＋Ｅ）／２）＋（（１−Ｋ）×Ｃ）］となる。
【００３５】 図４（B）は、先行フレームのフィールド２からの画素値Ａ、Ｂおよび現在フ
レームのフィールド２の画素値Ｄ、Ｅを使用して、動き量Ｋを生成する例を示す
。一実施形態では、Ｋは次式、Ｋ＝func（｜Ｄ−Ａ｜＋｜Ｅ−Ｂ｜）を用いて決
定される。ここで、静止領域についてはＫ＝０、動き領域についてはＫ＝１であ
る。
【００３６】 かくして、先行フレーム値と現在フレーム値との間に生成される差分信号は、
重み係数Ｋ（ここで、Ｋは０〜１の値、０≦Ｋ≦１をとることができ、静止領域
ではＫ＝０、動き領域ではＫ＝１である）に正規化される。
【００３７】 図５は、ＭＰＥＧ２復号化ビデオフレームシーケンス５０２および対応する動
き検出用参照フレームシーケンス５０４を示す。シーケンス５０２、５０４内の
各ブロックは、異なるフレーム、例えばＩ、ＰまたはＢフレームとして以前に符
号化されたフレームを表す。
【００３８】 既知のＩ―Ｐ変換処理は、補間のための１つのフィールドメモリと、動き検出
のための１つのフレームメモリとを使用する。実際には、フレームメモリは２つ
のフィールドからなるので、単一のフレームメモリを使用できる。既知のシステ
ムでは、シーケンス５０２の復号化ビデオフレームについてＩ―Ｐ変換演算を行
うとき、シーケンス５０２のフレームの直ぐ下に示されたシーケンス５０４のフ
レームは、フレームメモリ１１２に記憶される。従来技術のシステムでは、Ｉ―
Ｐ変換演算が行われるフレームに先行するフレームが、動き検出目的のための参
照フレームとして使用される。
【００３９】 かくして、前述のように、ＭＰＥＧ２復号化が、図１に示した既知の態様でＩ
―Ｐ変換と組み合わされるとき、Ｉ―Ｐ変換を行うための３つのフレームメモリ
に加え１つの付加フレームメモリが新規に使用される。
【００４０】 ＭＰＥＧ２復号化およびＩ―Ｐ変換を行うのに必要なメモリの全数を減少させ
るため、本発明は次の２つの技術を使用する。すなわち、１）補間は１対のフィ
ールドすなわちフィールド１およびフィールド２を有するフレームで実行するこ
と、および、２）ＭＰＥＧ２の復号化の目的でメモリに記憶されるフレームは、
動き検出を目的とする参照フレームとして使用されることである。本発明によれ
ば、プログレッシブ画像に変換されるフレームの先行または後続の復号化ビデオ
シーケンスに生じるフレームは、動き検出目的に使用できる。
【００４１】 ＭＰＥＧ２復号器は、通常、フレームベースでデータを処理し、その結果得ら
れる復号器の出力はフレーム信号である。本発明では、補間は、通常、１フレー
ムの１対のフィールドすなわちフィールド１およびフィールド２内で実行される
。フレーム内で補間を行う結果として、付加フィールドメモリは補間に不要であ
る。なぜならば、復号化目的でフィールド１およびフィールド２を記憶するのに
使用されるフレームメモリは、フレーム間補間をサポートするのに使用できるか
らである。図６（A）に示すように、静止領域内のフィールド間補間を行う本発
明によれば、フィールド１は先行フィールド２から補間され、プログレッシブ画
像６０２を創出する。画像６０２は、白丸で示された元のフィールド１の画像デ
ータと、黒丸で示された補間画像データとを有している。
【００４２】 補間をフィールド２に適用する場合、静止領域では、フィールド２が同じフレ
ームの先行フィールド１から補間され、図６（B）に示すようにプログレッシブ
画像データ６０８を生成する。画像６０８は、白丸で示された元のフィールド２
の画像データと、黒丸で示された補間画像データとを有している。図６（A）に
示されたキー６１０は、図６（A）および図６（B）の両方に適用できる。動き領
域では、図６（A）および図６（B）に、イントラ・フィールド補間が使用される
。
【００４３】 上記のように、フレームは、動き補償予測演算を行うときに参照フレームとし
て使用する正規のＭＰＥＧ復号化処理の一部としてＭＰＥＧ復号器によりメモリ
に記憶される。本発明は、Ｉ―Ｐ変換中の動き検出目的でこれらのフレームを使
用する。かくして、本発明は、フレームが記憶されるメモリ内の位置からフレー
ムを複写、または移動させることなく、Ｉ―Ｐ変換を目的とする復号化目的のメ
モリ内の位置に記憶されたフレームを使用する。
【００４４】 図７、図８、図９および図１０は、復号器１００により使用される共通メモリ
２０１に記憶されるフレームが、本発明のＩ―Ｐ変換器２１０により如何に使用
されるかを示す種々のタイミング図およびフレームシーケンスを示すものである
。図７、図８、図９および図１０の各図において、時間線は図面の頂部に示され
ている。時間線の下には、復号化フレームシーケンスすなわちフレームが復号化
されるシーケンス７０６、８０６、９０６または１００６が示されている。復号
化フレームシーケンスの下には、第１アンカーフレームメモリに記憶されたフレ
ーム７０８、８０８、９０８または１００８のシーケンス、第２アンカーフレー
ムメモリ２０４に記憶されたフレーム７１０、８１０、９１０または１０１０の
シーケンス、およびＢ−フレームバッファ２０６に記憶されたフレーム７１２、
８１２、９１２および１０１２のシーケンスが示されている。
【００４５】 フレームバッファ内容シーケンスの下には、復号器１００により生成された復
号化フレームのシーケンス７１４、８１４、９１４または１０１４が示されてい
る。Ｉ―Ｐ変換回路２１０により生成されたプログレッシブフレーム７１６、８
１６、９１６または１０１６のシーケンス、およびＩ―Ｐ変換の動き検出目的に
使用される参照フレーム７１８、８１８、９１８または１０１８のシーケンスも
示されている。
【００４６】 図７〜図１０の各々において、図示の種々のシーケンスは、各垂直列が同じ時
間間隔に一致するように時間整合されている。
【００４７】 図７は、参照フレーム（Ｍ）間の間隔が、ピクチュア群の３フレームの最大距
離に制限されるＩ―Ｐ変換を示している。図８は、参照フレーム（Ｍ）間の間隔
が、１フレームの距離に制限されるＩ―Ｐ変換を示している。図９および図１０
には、それぞれ、Ｍ＝２およびＭ＝４の場合を示している。
【００４８】 図７〜図１０において、共通メモリ２０１に記憶された復号化フレームは、本
発明に従って、Ｉ―Ｐ変換中の動き検出目的に使用される。動き検出目的に使用
されるフレームは、太枠ボックスを用いて示されている。
【００４９】 図７に示すＩ―Ｐ変換を、以下に詳細に説明する。Ｉ―Ｐ変換処理は、動き検
出目的のため、先行および後続の両フレームに対応するデータの使用を含んでい
る。図７において、先行フレームデータの使用は、生成されたプログレッシブフ
レームの下に（１）で示されている。Ｉ―Ｐ変換処理はまた、本発明に従って、
動き検出目的のため、後続フレームからのデータの使用を含んでいる。図７にお
いて、後続フレームデータの使用は、生成されたプログレッシブフレームの下に
（２）で示されている。幾つかの場合において、先行のＢフレームは、Ｂフレー
ムバッファに一時的に保持され、かつ復号化ビデオの適正順序付けに必要な時間
を超えて、動き検出目的に使用される。このような場合は、図７に（３）で示さ
れている。
【００５０】 図７において、生成されたプログレッシブフレームB３を考える。復号化ビデ
オシーケンスのＢ３の前にあるＩ２は、プログレッシブフレームＢ３を生成すべ
くＩ―Ｐ変換処理が行われる時点でメモリ２０１内にある。かくして、フレーム
Ｉ２は、プログレッシブフレームＢ３を生成するときの動き検出目的の参照フレ
ームとして使用できる。
【００５１】 プログレッシブフレームの生成シーケンスの次にはＢ４がある。Ｂ４の先行の
Ｂ３はメモリには存在しないが、プログレッシブフレームＢ４を生成すべくＩ―
Ｐ変換が行われる時点での復号化の結果として、Ｐ５は共通メモリに存在する。
Ｐ５は，復号化ビデオシーケンスではＢ４に続くことに留意されたい。対応する
Ｂ４データ値からＰ５データ値を減じることにより、動き検出目的のための１フ
レームの差を計算できる。かくして、図７の実施形態では、動き検出目的に後続
フレームＰ５が使用される。Ｐ５は、生成されたプログレッシブフレームのシー
ケンスに続いて生じる。正規のＭＰＥＧ復号化の間、メモリ内容が、ＭＰＥＧ復
号化およびフレームの再シーケンシングに必要とされるものに制限される場合に
は、フレームメモリ２０１は、適当な参照フレームを含まない。本発明では、Ｉ
―Ｐ変換の動き検出を目的とする適当な参照フレームは、ＭＰＥＧ２復号化目的
に必要とされる時点を越えてメモリに保持される。この特定例では、Ｂ４が、動
き検出を目的とするバッファ１０６内に保持される。Ｐ５のデータ値からＢ４の
データ値を減じた値は、プログレッシブフレームＰ５を生成するときに動き検出
目的に使用される１フレームの差分信号を与える。
【００５２】 残りの処理は、図７に示すように、同じシーケンス（１）、（２）および（３
）の反復である。図７の実施形態で、Ｂフレームでの動き検出は最も近いアンカ
ーフレームを使用すること、およびＩフレームおよびＰフレームでの動き検出は
メモリ２０１に見られるＢフレームを使用することに留意されたい。
【００５３】 前述のように、図７は、Ｍ＝３（ここで、Ｍはアンカーフレーム間の最大距離
である）の場合を示すものである。図７に関して説明した本発明のＩ―Ｐ変換技
術は、他のＭの値を用いて使用できる。Ｍ＝１、２および４の場合は、それぞれ
、図８、図９および図１０に示されている。
【００５４】 図８に示すＭ＝１の場合には、復号化中に、先行の復号化フレームは、Ｉ―Ｐ
変換が行われる時点でメモリ２０１内にある。従って、復号化フレームシーケン
スにおいて、先行のフレームを、Ｍ＝１の場合のＩ―Ｐ変換中の参照として使用
できる。
【００５５】 図９に示すＭ＝２の場合には、BフレームのＩ―P変換中に、復号化フレームシ
ーケンスでの先行フレームは、アンカーフレームとして使用するためメモリに記
憶される。従って、ＢフレームでのＩ―Ｐ変換を行うときには、動き検出目的の
ために先行フレームデータが使用される。ＩフレームおよびＰフレームの場合に
は、本発明に従ってメモリに保持されたＢフレームが動き検出目的で使用される
。
【００５６】 図１０は、Ｍ＝４の場合のＩ―Ｐ変換を示す。Ｍ＝４以上の場合には、Ｂフレ
ームを用いて行われる動き検出のために、１つのフレーム差が、２つ以上のフレ
ーム差により置換される。図１０では、動き検出目的のために先行フレームの使
用を表示すべく、参照番号（１）が使用される。番号（２Ａ）は、動き目的で復
号化ビデオシーケンスの先行または後続フレームの使用を表示するのに使用され
る。一方、動き検出目的で後続フレームの使用を表示するには、参照番号（２）
が使用される。参照番号（３）は、動き検出目的でメモリに保持されたＢフレー
ムの使用を表示するのに使用される。
【００５７】 Motion JPEGのように全てがＩフレーム（Ｍ＝１）の場合には、復号化フレー
ムは、動き検出目的の後続の単一フレーム復号化サイクル中はメモリ内に保持さ
れている。本発明は、同じ態様のフィールド構造に適用できる。
【００５８】 本発明の方法および装置は、例えばデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、デジ
タルテレビジョン（ＤＴＶ）およびパソコン（ＰＣ）でのビデオのディスプレイ
を含む種々の用途での使用に非常に適している。現在のＰＣ走査スキームはプロ
グレッシブベースでありかつ多くのビデオアプリケーションがインターレースビ
デオを有しているので、パソコン上に多くのビデオディスプレイをサポートする
には、Ｉ―Ｐ変換は極めて重要である。本発明の方法および装置は、動き補償、
例えばＭＰＥＧ２データストリームを用いて符号化されたビデオデータの処理を
含むパソコンアプリケーションに使用できる。コンピュータの実施形態では、復
号器およびＩ―Ｐ変換装置は、１つ以上のＣＰＵで実行されるソフトウェアを使
用して実施される。
【００５９】 現在のＴＶ走査スキームは主としてインターレースビデオの使用に基いている
が、プログレッシブ走査型インターネットおよびＰＣマテリアルをディスプレイ
できる容易性を増大させるため、将来的にはプログレッシブベースへと変わるで
あろう。このような場合に、ＴＶへの本発明の導入は、ディスプレイより前にビ
デオをプログレッシブビデオフォーマットに変換することにより、前に符号化さ
れたインターレースビデオ、例えば古いテレビジョンのディスプレイをサポート
するコスト有効性に優れた方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 既知のＩ―Ｐ変換器が後続する構成の従来技術のＭＰＥＧ２復号器を示す図面
である。
【図２】 （Ａ）は、１組の共通フレームメモリを共有する、本発明に従って実施される
復号器およびＩ―Ｐ変換器を示す図面であり、（Ｂ）は、（Ａ）の装置をより詳
細に示す図面である。
【図３】 種々のフレームが、種々の符号化演算および復号化演算の一部としてメモリに
記憶され、処理されかつ出力される順序を示す図面である。
【図４】 （Ａ）は、本発明に従って補間を行う方法を示す図面であり、（Ｂ）は、本発
明に従って動き検出を行う方法を示す図面である。
【図５】 復号化ビデオに含まれるＩフレーム、ＰフレームおよびＢフレームのシーケン
ス、および本発明による復号化ビデオのＩ―Ｐ変換中に参照フレームとして使用
すべくメモリで利用できるフレームのシーケンスを示す図面である。
【図６】 （Ａ）は、Ｉ―Ｐ変換処理の一部として本発明に従って行われる補間を示す図
面であり、（Ｂ）は、Ｉ―Ｐ変換処理の他の一部として本発明に従って行われる
補間を示す図面である。
【図７】 フレームが復号化およびＩ―Ｐ変換の目的でメモリに記憶されかつ使用される
シーケンスを、或る１つのアンカーフレーム間隔をもつ実施形態について示す図
面である。
【図８】 フレームが復号化およびＩ―Ｐ変換の目的でメモリに記憶されかつ使用される
シーケンスを、或る１つのアンカーフレーム間隔をもつ実施形態について示す図
面である。
【図９】 フレームが復号化およびＩ―Ｐ変換の目的でメモリに記憶されかつ使用される
シーケンスを、或る１つのアンカーフレーム間隔をもつ実施形態について示す図
面である。
【図１０】 フレームが復号化およびＩ―Ｐ変換の目的でメモリに記憶されかつ使用される
シーケンスを、或る１つのアンカーフレーム間隔をもつ実施形態について示す図
面である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年８月２１日（２０００．８．２１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── 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)，ＪＰ，ＫＲ Ｆターム(参考） 5C059 KK08 LA07 LB13 MA00 NN23 PP05 PP06 PP07 SS26 TA02 TA08 TA70 TB08 TC13 UA05 UA33 UA36 5C063 AA01 AA06 AB03 AC01 BA04 CA01 CA05 CA07 CA12 CA38 5J064 AA04 BB04 BC01 BC02 BD01 【要約の続き】 存在するアンカーフレームメモリおよびＢフレームバッ ファを、復号化およびＩ―Ｐ変換の両者に共有させるこ とによりＩ―Ｐ変換を行うことができる。

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１、第２および第３インターレースフレームの各インターレー
    スフレームを表すデータが第１フィールドおよび第２フィールドを表すデータを
    含んでいる前記第１、第２および第３インターレースフレームのシーケンスを表
    す復号化データから、プログレッシブ画像のシーケンスを表すデータを生成する
    方法において、 第１モーション補償型補間演算を行うことにより、第１インターレースフレー
    ムを表すデータから第１プログレッシブ画像を表すデータを生成する段階を有し
    、当該モーション補償型補間演算は、第１インターレースフレームのフィールド
    の一部とインターレースフレームのシーケンスにおける後続インターレースフレ
    ームの対応部分との間の画像モーションの推定を行う段階を有し、 第２モーション補償型補間演算を行うことにより、第２インターレースフレー
    ムを表すデータから第２プログレッシブ画像を表すデータを生成する段階を有し
    、当該モーション補償型補間演算は、第２インターレースフレームのフィールド
    の一部とインターレースフレームのシーケンスにおける先行フレームの対応部分
    との間の画像モーションの推定を行う段階を有する方法。
  2. 【請求項２】 第３動き適応型補間演算を行うことにより、第３インターレース
    フレームを表すデータから第３プログレッシブ画像を表すデータを生成する段階
    をさらに有し、当該動き適応型補間演算は、第３インターレースフレームのフィ
    ールドの一部とインターレースフレームのシーケンスにおける先行フレームの対
    応部分との間の動きの検出を行う段階を有する請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記第１プログレッシブ画像の生成に使用される後続フレームは
    、第２インターレースフレームである請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記第２プログレッシブ画像の生成に使用される先行フレームは
    、第１インターレースフレームである請求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記第３プログレッシブ画像の生成に使用される先行フレームは
    、第２インターレースフレームである請求項４記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記第１インターレースフレームは、第１の復号化済み双方向符
    号化フレーム（first decoded bi-directionally coded frame）であり、第２イ
    ンターレースフレームは、復号化済みイントラ符号化フレーム（decoded intra-
    coded frame）であり、第３インターレースフレームは第２の復号化済み双方向
    符号化フレーム（second decoded bi-directionally coded frame）である請求
    項５記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記第１動き適応型補間演算を行う段階は、メモリデバイスにア
    クセスする段階を有し、メモリデバイスは、該メモリデバイスから、後続インタ
    ーレースフレームの前記対応部分を表わすデータを得るため、動き補償予測演算
    のために復号器により使用される参照フレームデータを記憶するのに使用される
    請求項１記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記第２動き適応型補間演算を行う段階は、復号化フレームが復
    号器出力にて順序更新されるときにＢフレームを記憶するのに使用されるバッフ
    ァメモリにアクセスして、該バッファメモリから、先行インターレースフレーム
    の対応部分を表すデータを得る段階を有している請求項１記載の方法。
  9. 【請求項９】 復号化インターレース画像のシーケンスを表すデータから、プロ
    グレッシブ画像のシーケンスを表すデータを生成するシステムにおいて、 復号化インターレース画像を表すデータを記憶するメモリデバイスと、 動き補償予測目的でメモリデバイスに記憶された復号化画像データを用いて符
    号化インターレース画像のシーケンスを表すデータを復号化するための、前記メ
    モリデバイスに接続された復号器と、 該復号器により作られた復号化インターレース画像データを一連のプログレッ
    シブ画像に変換するための、前記メモリデバイスに接続されたインターレース−
    プログレッシブ画像変換器とを有し、該インターレース−プログレッシブ画像変
    換器は、プログレッシブ画像が生成されるインターレース画像に対応するデータ
    と、動き補償予測目的でメモリデバイスに記憶された、少なくとも幾つかの復号
    化画像データとを用いて動きを検出する動き検出手段を含むシステム。
  10. 【請求項１０】 前記インターレース−プログレッシブ画像変換器は、さらに、
    動き検出手段により検出された動きの関数として、動き適応補間演算を行うため
    の動き適応補間器を有している請求項９記載のシステム。
  11. 【請求項１１】 前記メモリデバイスは、 第１アンカーフレームメモリと、 第２アンカーフレームメモリとを有する請求項１０記載のシステム。
  12. 【請求項１２】 前記メモリデバイスは、さらに、Ｂフレームメモリを有する請
    求項１１記載のシステム。
  13. 【請求項１３】 前記動き検出手段は、少なくとも１つの動き検出演算を行うと
    きにプログレッシブ画像が生成される画像に後続して生じる画像に対応するデー
    タを使用することを特徴とする請求項１１記載のシステム。
  14. 【請求項１４】 前記メモリデバイスは、さらに、元々Ｂフレームとして符号化
    されたデータに対応する復号化インターレース画像を記憶するＢフレームメモリ
    を有する請求項１３記載のシステム。
  15. 【請求項１５】 前記少なくとも幾つかの復号化Ｂフレームデータが復号器によ
    り出力された後に、Ｂフレームデータの少なくとも幾つかが動き検出目的に使用
    される請求項１４記載のシステム。
  16. 【請求項１６】 前記メモリデバイスは、さらに、前記復号化Ｂフレームデータ
    が復号器により出力され、かつ、インターレース−プログレッシブ画像変換器に
    供給された後に動き検出に使用するために、復号化Ｂフレームに一致する復号化
    インターレース画像データを記憶するのに充分なサイズを有するＢフレームメモ
    リを有する請求項１３記載のシステム。
  17. 【請求項１７】 フィールドのシーケンスに含まれる第１および第２フィールド
    を有するインターレース画像から、プログレッシブ走査を用いてディスプレイす
    るのに適した画像を生成する方法において、 フィールドのシーケンス内に第１および第２フィールドおよび少なくとも１つ
    の付加フィールドを表す復号化画像データを生成すべく、符号化画像データに画
    像復号化演算を行う段階と、 第１および第２フィールドおよび付加フィールドを表す復号化データをメモリ
    デバイスに記憶する段階と、 動き補償予測演算を行うときに、基準データとして、第１、第２および付加フ
    ィールドの少なくとも１つに一致するメモリデバイスに記憶された復号化データ
    を使用する段階と、 動き補償予測演算を行うときに基準データとして使用されたメモリデバイスに
    記憶された前記復号化データを使用して、プログレッシブ走査を用いてディスプ
    レイするのに適した前記画像を生成する段階と、を有する方法。
  18. 【請求項１８】 前記メモリデバイスに記憶された復号化データを使用して前記
    画像を生成する段階は、 第１および第２フィールドの一方と付加フィールドとの間の動きの量を推定す
    る段階と、 推定した動き量の関数として補間演算を行う段階と、を有する請求項１７記載
    の方法。
  19. 【請求項１９】 フィールドのシーケンスにおける対をなすフィールドが、ピク
    チュアの群として配置されたＩ、ＰおよびＢフレームを表し、第１および第２フ
    ィールドがフレームを表し、 付加フィールドが、第１および第２フィールドにより表されるフレームに後続
    する前記ピクチュアの群内に配置されるフレームに一致することを特徴とする請
    求項１８記載の方法。
  20. 【請求項２０】 各々が１対のフィールドを有する一連のインターレース画像を
    表すデータを、各々が単一フィールドを有する一連のプログレッシブ画像を表す
    データに変換する方法において、 第１インターレース画像のフィールドの一部を表すデータと、第２インターレ
    ース画像のフィールドの対応部分とを比較して第１動き検出を作る段階を有し、
    当該第２インターレース画像は、第１インターレース画像に後続する前記一連の
    インターレース画像内にあり、 補間を使用して、第１インターレース画像のフィールドの１つを表すデータか
    ら、プログレッシブ画像を表すデータを生成する段階を、さらに有し、当該補間
    は第１動き検出の関数として行われる方法。
  21. 【請求項２１】 第３インターレース画像のフィールドの一部を表すデータと、
    第４インターレース画像のフィールドの対応部分とを比較して第２動き検出をす
    る段階を有し、当該第２インターレース画像は、第４インターレース画像に先行
    する前記一連のインターレース画像内にあり、 補間を使用して、第３フレームのフィールドの１つを表すデータから、付加プ
    ログレッシブ画像を表すデータを生成する段階を、さらに有し、当該補間は第２
    動き検出の関数として行われる請求項２０記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記プログレッシブ画像を表すデータが、補間データと、第１
    フレームの第１フィールドを表すデータとを有し、 前記付加プログレッシブ画像を表すデータが、補間データと、第３フレームの
    第１フィールドを表すデータとを有する請求項２１記載の方法。
  23. 【請求項２３】 前記プログレッシブ画像を表すデータが、補間データと、第１
    フレームの第２フィールドを表すデータとを有し、 前記付加プログレッシブ画像を表すデータが、補間データと、第３フレームの
    第２フィールドを表すデータとを有する請求項２１記載の方法。
  24. 【請求項２４】 復号器を作動させて、一連の画像を表す符号化データを復号化
    する段階を有し、復号器を作動させる段階が、前記データをバッファリングすべ
    く復号化Ｂフレームデータを復号化し、記憶する間に、動き補償予測演算を行う
    のに使用する復号化参照フレームデータをメモリデバイスに記憶する段階を有し
    、 前記補間を使用して第１フレームのフィールドの１つからプログレッシブ画像
    を表すデータを生成する段階は、参照フレームデータとして使用するために前記
    メモリ内に記憶された復号化データを使用する段階を有する請求項２１記載の方
    法。
  25. 【請求項２５】 前記メモリに記憶された復号化データを使用する段階は、 動き検出を行う段階を有する請求項２４記載の方法。
  26. 【請求項２６】 前記プログレッシブ画像を表すデータを生成するのに使用され
    る補間は、動き適応補間演算である請求項２０記載の方法。
  27. 【請求項２７】 対をなす各フィールドはＩ、ＰまたはＢフレームを表す請求項
    ２０記載の方法。
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