JP2002527960A - エラーレジリエンスを改善するためのデータ区分装置と方法 - Google Patents

エラーレジリエンスを改善するためのデータ区分装置と方法

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Abstract

(57)【要約】 サブバンド符号化画像データのエラーレジリエンス(エラーに対する回復力)を改善するためのデータを区分する装置(220)と方法。特に、1個又はそれ以上のセグメントマーカ(記号)をビットストリーム(ペイロード)と共に1個のパケットにエントロピー符号化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本願は、1998年10月5日提出の米国仮出願第60/103,018号の
利益を請求するとともに、この米国仮出願は参照によって本願に組み込まれてい
る。
【0002】 本発明は、ディジタルマルチメディア通信分野におけるデータ区分(データパ
ーティション)に関する。より詳細には、例えばウェーブレット変換係数のよう
な階層サブバンド分割係数のエントロピー符号化/復号に適用してエラーレジリ
エンス(エラーに対する回復力)を改善するデータ区分方法に関する。
【0003】発明の背景 ディジタルマルチメディア通信分野において、動画,オーディオ,タイミング
及び制御データを搬送するデータストリームは種々の“パケット”にパッケージ
される。一般に、パケットはデータと制御要素を含む2進数字のグループであり
、複合体として交換され伝送される。データ,制御要素及び他の情報は種々の特
別なフォーマットに従い配列される。
【0004】 かようなフォーマットの諸例は種々の国際規格に開示されている。これらの規
格には、限定するのではないが、Moving Picture Expert
s Group Standards(例えば、MPEG−1(11172−*
),MPEG−2(13818−*)及びMPEG−4(14496−*)),H
.261規格及びH.263規格が含まれる。例えば、MPEG規格では、1個
のパケットは、1つのヘッダとそのヘッダに後続する“基本データストリーム”
からの多数の連続バイト(ペイロード)から構成されると定義している。基本ス
トリームは、符号化動画、符号化オーディオ又は他の符号化ビットストリームの
いずれかに用いられる極めて包括的な用語である。より詳細には、MPEG−2
規格の“トランスポートストリーム”パケットは、最長184バイトを有するペ
イロードと4バイト又はそれ以上のバイト長を持つヘッダを有する。このトラン
スポートストリームのパケットは、1つのトランスポートストリームに組み合せ
る1つの又はそれ以上のプログラムの一部である。トランスポートストリームは
、その後、特定のトランスファレート(伝送レート)のチャネルで伝送される。
【0005】 しかしながら、例えば無線通信のような雑音のある通信チャネルでパケットを
伝送すると、受信器/復号器によって受信されたパケットには劣化が生じること
がある。さらに、データストリーム又はビットストリームには、パケットに部分
的な損失があれば受信機/復号器がパケット全体を壊すように相関付けられた圧
縮データを搬送しているものもある。即ち、圧縮方法は、最少のビット数ででき
る限り正確に情報を表現することには有効なので蓄積又は伝送すべきデータ量を
最小にすることができる。圧縮効率をさらに高めるために、圧縮方法には、“有
意度ベース(有意度に基づく)”情報、例えば、伝送情報の有意度又は伝送情報
の不在を受信器/復号器に指示する有意度マップ値モデルを採用しているものも
ある。この“有意度ベース”情報は、受信器/復号器が伝送情報からの追加情報
を解読できるように例えば記号を用いて事前に規定されていることが多い。しか
しながら、“有意度ベース”情報のような圧縮データが失われると受信器/復号
器が劣化データの伸張又は復号を試みる際に本質的な誤りが生じることになる。
【0006】 第2の他の圧縮技法は、記号をその記号の確率密度に応じて符号化するエント
ロピー符号化器、例えば算術及び/又は可変長符号化器(VLC)の使用を含ん
でいる。即ち、この符号化器は、より高い確率密度を持つ記号にはより短い符号
語を割り当て、より低い確率密度を持つ記号にはより長い符号語を割り当てるこ
とにより、データストリームを符号化するために必要な符号化ビットの総数を削
減する。残念ながら、エントロピー符号化データを搬送している劣化したパッケ
ットは、パケット全体が復号されるまで検出されない場合が多い。事実、算術符
号化/復号システムの1つの特性として、全ての復号された記号は有効な記号で
あるとして処理するので、エラーが検出されるとパケット全体を壊すことが多い
。エラーは他の障害、例えばパケットのミスアライメント等により発見されるこ
とも多いので、復号器はエラーが劣化パケットのどこに生じているかを判別する
ことができない。
【0007】 さらに、もう1つの圧縮技法は、階層サブバンド分割を用いて入力画像を変換
係数に変換することを含んでいる。例えば、1992年3月にカリフォルニア州
サンフランシスコ市で開催された音響、音声及び信号の処理に関する国際会議の
論文集第4卷の657〜660頁に1つの有効な圧縮方法が記述されており、階
層順次式近似エントロピー符号量子化器を伴う階層サブバンド分割又はウェーブ
レット変換を行う信号圧縮システムが開示されている。クリティカルにサンプリ
ングされた直交ミラーフィルタ(QMF)を用いたサブバンド表現としても知ら
れているウェーブレットピラミッドは、画像の多重解像度を階層サブバンドで表
現する特殊な表現形式である。
【0008】 より詳細には、この階層サブバンドシステムにおいては、最高周波数サブバン
ドを除き、所与のスケールにおける全係数は、ウェーブレットツリーと呼ばれる
構造にしたがって同じ方位のさらに細かいスケールにおける係数セットに関係づ
けることができる。最も粗いスケールにおける係数を親ノードと呼び、同じ方位
の次に細かいスケールでの同一空間又は時間位置に対応する全係数は子ノードと
呼ぶ。
【0009】 これらの変換係数の代表的な符号化方法は、図1に示すような“ツリー深さの
走査”順序で1画像を3つの解像度レベルに分割する。具体的には、ウェーブレ
ット係数をツリーブロックとして符号化しており、各ツリーブロックは、異なる
陰影を付けて示した3つの独立した“テクスチャユニット”で表現している。各
テクスチャユニットは最低周波数即ち最も粗いACバンド係数から始まり最高周
波数即ち最も細かいACバンド係数に至るツリー構造を表現している。
【0010】 実際の操作時に、雑音のあるチャネルで伝送すると1個以上のテクスチャユニ
ットが劣化するか又は失われることがある。テクスチャユニット又はテクスチャ
パケットの損失は復号画像に著しいエラーが生じる結果になる。
【0011】 従って、ウェーブレット変換係数のような階層サブバンド分割係数のエントロ
ピー符号化/復号に適用してエラーレジリエンス(エラーに対する回復力)を改
善できる、データを区分する装置とその方法が当技術分野において求められてい
る。
【0012】発明の要約 本発明の第1の実施態様において、例えばエントロピー符号化を用いる符号化
/復号システムにおいてエラーレジリエンスを改善するためにデータを区分する
装置と方法を開示する。詳細には、1個以上のセグメントマーカ(記号)をビッ
トストリーム(ペイロード)と共に1個のパケットにエントロピー符号化する。
【0013】 セグメントマーカは、複数個の“サブユニット”の符号化が“ターゲットセグ
メント長”を超えたか否かに従ってパケットに挿入する。即ち、セグメントマー
カは、ほぼターゲットセグメント長に等しいか又は大きい間隔でパケットに挿入
符号化する。
【0014】 さらに、パケットへのセグメントマーカの挿入は、2つの符号化“サブユニッ
ト”間の連結点に位置するように制限される。サブユニットは、パケットに符号
化されるテクスチャユニットの論理符号化サブユニットであると規定される。テ
クスチャユニットは多数の異なる方法で規定できるので、本発明においても異な
る規定構造を持つ多数のサブユニットを提示する。サブユニット間へのセグメン
トマーカの挿入に関してかような制限を加えることにより、復号器によるセグメ
ントマーカの探索開始点が容易に特定できる利点が得られる。
【0015】 セグメントマーカを上述のように符号化すれば、復号器は現パケットが劣化し
ているか否かを容易に判定することができる。即ち、復号器が劣化していないセ
グメントマーカをパケット内で予定通り復号できるならば、セグメントマーカ点
までの全ビットは劣化していないと考えられる。
【0016】 しかしながら、復号器がセグメントマーカをパケット内で予定通り復号するこ
とができない場合は、先に復号したセグメントマーカから劣化又は紛失セグメン
トマーカ点までの全てのビットはある程度劣化している筈である。パケット内の
特定されたこのビット集合は、劣化ビットとして破棄される。即ち、最後に正確
に復号されたセグメントマーカ/パケットヘッダからパケットの終わりまでのビ
ットが破棄される。しかし、先行技術において知られているようにパケット全体
を破棄するのではなく、パケットの1部のみを破棄するので、エラーレジリエン
スは改善される。
【0017】 本発明は幾つかの利点を提供する。先ず、符号化セグメントマーカを使用する
ことによりオーバヘッドの量が減少し、即ち、追加“Resynch”マーカの
ような他のパケットマーカと比較してより短い符号語(code word)を
使用できる。第2に、セグメントマーカの存在を知らせるためにパケットヘッダ
に余分な情報を付加する必要がない。第3に、エントロピー符号化器の再初期化
を要しない。
【0018】 以下の添付図面を参照し、明細書の詳細説明を検討すれば、本発明の教示内容
をよく理解できるであろう。
【0019】 理解を容易にするために、図面に共通の同一要素には可能な限り同一の参照符
号を付けて示してある。
【0020】詳細な説明 図2は、本発明によるパケットストリームシステム200の簡素化した構造を
示すブロック図である。MPEG規格に従って定義された“トランスポートスト
リーム”のようなデータストリームを、図2に示すパケットストリームシステム
に使用して説明する。このトランスポートストリームを一例として用いて本発明
につき記述するが、当業者ならば、任意のパケットストリーム、例えばMPEG
の“プログラムストリーム”又は他のフォーマットによる任意の他のパケットス
トリームにも本発明を適用できることは理解されるであろう。さらに、用語“ス
トリーム”を用いて、本発明について以下に説明するが、以下に記述する種々の
操作はストリーム全体又はその部分に対して実行できることを理解すべきである
【0021】 システム200は、動画データ210を受信して基本動画ビットストリームに
符号化する画像/動画符号化器220を含んでいる。動画符号化器220は、有
意度ベース(有意度に基づく)情報を有するか、又は有しない、例えばウェーブ
レット係数のような階層サブバンド分割係数を生成することができる符号化器で
ある。この画像/動画符号化器220は、例えば、Joint Photogr
aphic Experts Group(JPEG)符号化器,GIF,PI
CT等の単一画像符号化器であるか、又は、例えば、MPEG規格に従って作動
するブロックベース(ブロックに基づく)符号化器又はウェーブレットベース(
ウェーブレットに基づく)符号化器のような画像列(動画)用の符号化器であっ
てよい。この開示において、画像列,画像群,動画の用語は互換性を持って使用
されている。広義において、本発明はいかなるフォーマットの画像群又は画像列
符号化器と協働でき、本発明によるパケット構造を用いることによりエラーレジ
リエンスを高める利点を提供できる。
【0022】 かような符号化器の1例として、Sarnoff Very Low Bit
Rate(VLBR)の符号化器が挙げられるが、この符号化器は、米国特許
第5,764,805号(1998年6月9日付けで発行)に開示されており、
本願においてもこれを参照する。かような符号化器の他の例は、“ウェーブレッ
トに基づく符号化技法により生成したゼロツリーを符号化する装置と方法(Ap
paratus And Method For Encoding Zerot
ees Generated By Wavelet−Based Codin
g Techunique)”の米国特許出願第08/736,114号(19
96年10月24日に提出)に開示されており、これらの例も本願に参照によっ
て組み込まれている。
【0023】 同様に、システムは、オーディオデータ212を受信して基本オーディオビッ
トストリームに符号化するオーディオ符号化器222を含んでいてもよい。しか
しながら、当業者であれば、複数の画像/動画符号化器220nとオーディオ符
号化器222nを使用して複数の基本ビットストリームを生成できることは理解
できよう。実際は、複数の動画及びオーディオ符号化器をサーバ225により集
合的に使用することができる。このサーバは、種々の符号化器を使用でき、及び
/又は種々の記憶媒体に蓄積した複数(又はライブラリ)の基本ストリームを簡
単に保持することができる。一般に、かようなサーバの出力は、インターリーブ
されたプログラムストリームを含んでいる。
【0024】 次に、これらのビットストリームを、本発明のパケタイザ230に送り、そこ
で、基本ビットストリームをパケットに変換する。パケット形成時に、トランス
ポートストリームとは無関係に、パケットを使用するための情報を付加すること
ができる。かように、非オーディオ/動画データも許容されるが、図2には図示
していない。好適な実施形態においては、本発明の符号化器及びパケタイザは単
一モジュールで実装されているが、当業者ならば、符号化器及びパケタイザによ
って実行される機能は、特定用途の要求により連帯してもしくは個別に実装され
ることは理解されよう。
【0025】 パケットは、トランスポートストリームマルチプレクサ240により受信され
多重化されて、トランスポートストリーム245が生成される。プログラム(動
画及びオーディオデータと“パケット識別子”(PID)のグループである)を
形成する基本ストリームから構成されたパケットは、通常共通のタイムベースを
共用する。かように、トランスポートストリームは、1つ又はそれ以上の独立し
たタイムベースを持つ1つ又はそれ以上のプログラムを含み、これらのタイムベ
ースを同期表示のために使用する。1つのトランスポートストリーム内の異なる
プログラムのタイムベースは異なってよい。
【0026】 トランスポートストリーム245を伝送チャネル250で伝送する。このチャ
ネルは、個別のチャネル専用の符号化器及び復号器(図示せず)をさらに含むこ
とができる。次に、トランスポートストリーム245をトランスポートストリー
ムの逆マルチプレクサ260により逆多重化して復号する。ここで、基本ストリ
ームは、動画復号器270とオーディオ復号器290への入力として作用し、こ
れらの復号器の出力は各々復号動画信号275とオーディオ信号295である。
【0027】 さらに、タイミング情報をトランスポートストリームの逆マルチプレクサ26
0で抽出し、クロック制御装置280に送り、動画及びオーディオ復号器を相互
に及びチャネルと同期させるために用いる。復号器とチャネルの同期化は、トラ
ンスポートストリーム内の“プログラムのクロック基準”(PCR)を用いて実
現する。PCRは、ビットストリーム自身のタイミングを符号化するタイムスタ
ンプであり復号器のタイミングを導出するために用られる。
【0028】 上述のように、パケタイザ230は、符号化器からのビットストリームを伝送
用のパケットに編成する。伝送チャネル250が雑音のあるチャネルであれば、
伝送パケットは劣化するか、部分的に失われる。本発明は、ビットストリームを
操作してパケタイザ230内で特定のパケット構造を形成する方法を記述するが
、この操作は符号化器220内においても実行できる点に注目すべきである。本
発明の実装自体は設計者の選択事項である。
【0029】 エラーレジリエンスは、階層分割情報、即ち、階層サブバンド分割係数を搬送
するパケットにとって特に重要である。階層サブバンド分割は、1画像の多重解
像度表現を提供する。例えば、1画像を先ず4つのサブバンドLL,LH,HL
及びHHに分割する。各サブバンドは、全体周波数帯域の約1/4帯域を表現し
ている。次により粗いスケールの画像表現を得るために、LLバンドをさらに4
つのサブバンドに分割する。上記のプロセスを繰り返して、階層サブバンドのピ
ラミッドを形成することができる。尚、階層サブバンド分割は任意数のサブバン
ド分割に適用できることに注意すべきである。階層サブバンド分割係数をエラー
レジリエンス用“テクスチャパケット”と呼ばれるユニットにパケット化する。
テクスチャパケットは、1個以上の“テクスチャユニット”と命名された符号化
ユニットより成る。即ち、テクスチャユニットを単一のパケットにパケット化す
ると、そのパケットをテクスチャパケットと呼ぶ。種々のテクスチャユニットの
構造の例が米国特許出願“符号化単位形成装置と方法(Apparatus And,Method F
or Forming A(oding Unit)”(弁理士事件整理番号 attorney docket 13151)
に開示されているが、この米国出願は本願と同時に出願され、参照によって本願
に組み込まれている。
【0030】 図3は、ヘッダ310と、例えばエントロピー符号化階層サブバンド分割係数
のような符号化データを表わすビットストリームを搬送するペイロード320を
有するパケット構造を示すブロック図である。ヘッダは、復号器が復号プロセス
を入力パケット(例えば新しいパケットの始点)と同期させることを可能にする
Resynch(再同期)マーカを搬送する。特に、雑音のあるチャネルでは、
各シーケンス(JPEGの用語である)又はパケットの始点に再同期マーカをつ
けることにより、エラーが生じた場合でも次のResynchマーカにおいて復
号プロセスを再同期させることができる。
【0031】 図3は、雑音のあるチャネルにより生じたパケットのペイロード内の何処か位
置するエラー330を示している。前述のように、エラーの位置及び時々はエラ
ーの存在もパケット全体が復号されるまで検出されないことが多い。エラーが検
出されると、復号器は、エントロピー符号化の特性のためにエラーの位置を確か
めて訂正することができず、パケット300の全てのペイロード320を破棄せ
ざるを得ない場合もしばしば生じる。例えば、すべての係数値は誤りのあるシー
ケンスまたはパケット内において0にセットされる。復号器は壊れたペイロード
内の紛失データを代替するためには種々のエラー隠蔽方法に頼らなければならな
い。かようなエラー隠蔽方法(エラーコンシールメント方法)の例が、米国特許
出願“階層サブバンド符号化/復号用エラー隠蔽装置と方法(Apparatu
s And Method For Error Concealment f
or Hierachical Subband coding And De
oding)”(弁理士事件整理番号attorney docket1315
3)に開示されており、この出願は本願と同時に提出され、参照によって本願に
組み込まれている。
【0032】 エントロピー符号化情報を搬送するパケット内に検出できないエラーがある問
題の理解を容易にするために、符号化器220に用いる有効なコンテキストベー
スの(コンテキストに基づく)エントロピー符号化方法の例を図9に示す。即ち
、コンテキストのモデルを用いて各係数をエントロピー符号化するために使用す
る確率モデルを決定する。図9は、新しいコンテキストモデルを示しており、座
標(i,j)を持つ“×”910と図示した1個の係数を以下のようにエントロ
ピー符号化する。 Model_no=f(i-1,j-1)+f(i-1,j)*2+f(i,j-1)*4 (1) ここで、f(x,y)は、係数(x,y)が得られしかも非ゼロであれば1に等
しく、それ以外であれば0に等しい。
【0033】 即ち、新しいコンテキストモデルは、“○”920−940として図示した3
個の隣接モデルを前提とする。合計8個のコンテキストモデルを式1による3個
の隣接モデルの有意度に基いて形成でき、式(1)によって3個の隣接モデルの
順番を希望に応じ入れ替えることができる点に注意すべきである。
【0034】 図9は、エントロピー符号化器で採用する相関関係の1例を示している。この
複雑な相関が本課題の原因である。即ち、1パケットの1部分が劣化した際に、
エラーの正確な性質及びパケット内のエラーの位置を確認することが非常に難し
いために、全パケットをしばしば破棄する場合がある。
【0035】 これと対照的に、図4は、ヘッダ410と、符号化データ、例えばエントロピ
ー符号化階層サブバンド分割係数を表わすビットストリームを搬送する複数のペ
イロードセグメント420a−420b(図中の“セグメント”)を有するパケ
ット構造400を示すブロック図である。ペイロードセグメント420a−42
0bは本発明によるセグメントマーカ425によって分離している。かように、
本実施例の場合、エラー430は2個のセグメントマーカ425の間に位置して
いる。しかしながら、このエラーはヘッダとセグメントマーカの間又はセグメン
トマーカとパケットマーカの終端又は次のパケットのヘッダ(図示せず)との間
に在るセグメント内に発生し得ることを理解しなければならない。
【0036】 要約すれば、本発明は、パケット内ビットストリームの1セグメントが“所定
長”を超え、且つ符号化画像中の“判別可能な位置”にある場合は必ず1個の追
加記号(セグメントマーカを表現する)を符号化する。この所定長は例えば約5
12ビットである。この所定長は特定アプリケーション又は特定のパケットフォ
ーマットに応じて変更することができる点に注意すべきである。かように、予定
セグメントマーカが“所定長”と符号化画像中の所定位置に存在しない場合、エ
ラー430の位置に関して特定することができる。例えば、前記エラー430が
検出された場合、復号器はセグメントマーカ425までのペイロードセグメント
420bのみを破棄することができ、ペイロード420aを残すことができる。
パケットのペイロードの小部分であっても保留できることにより、符号化/復号
システムのエラーレジリエンスが大幅に改善される。
【0037】 追加記号は他のどの記号とも異なる記号であるか、又は、ビットストリームを
生成中の符号化器により使用されている現行記号セット中の1記号であってよい
。例えば、セグメントマーカは、例えば“0101”のような或るビットパター
ンを有する記号として選択することができる。いずれにしても、この追加記号を
パケットのペイロードを形成する他の記号と同様にしてエントロピー符号化する
。一般に、現行の記号セットから1記号を選択する場合、発現が稀な記号を選択
してセグメントマーカを表現することが望ましい。
【0038】 1実施形態において、“所定長”が“N”ビットであり、画像が1ライン毎の
ラスタ走査順に符号化される場合、ビットストリーム長は画像の各ラインの終端
、即ち、符号化画像中の“区別可能な位置”においてチェックすることができる
。i番目のラインの終端でビットストリーム長が“N”ビットを超え、1テクス
チャユニットの終端に達していない(即ち、パケットの終端でない)場合、セグ
メントマーカを表わす記号をビットストリームに符号化する。次に、正規の符号
化を再開し、符号化プロセスがパケットの終端に達するまで、前記プロセスを繰
り返す。各セグメントのビットストリーム長の計算は、パケットのResync
hマーカからか、又は、セグメントマーカを表わす記号の符号化後に開始する。
【0039】 本発明は幾つかの利点を提供する。第1に、追加“Resynch”マーカの
ような他のパケットマーカに比し短い符号語である符号化セグメントマーカを用
いることにより、オーバヘッド量を削減できる。第2に、セグメントマーカの存
在を通知するためにパケットヘッダに情報を追加する必要がない。第3に、エン
トロピー符号化器を再初期化する必要がない。
【0040】 図11は、本発明によるデータ区分方法1100(1パケットに対する)を要
約記述するフローチャートであり、下記のように汎用コンピュータにより実行す
ることができる。方法1100はステップ1105から開始してステップ111
0に進み、現セグメント長(即ち、セグメントマーカを挿入するパケット内の所
定長)を計数するカウンタをゼロにセットする。
【0041】 ステップ1120において、画像の“サブユニット”をパケット内に符号化す
る。上記例において、サブバンドは画像の1画素ラインであると規定されている
。サブユニットは、前記パケットに符号化中の1テクスチャユニットの1論理符
号化サブユニットであると規定され、復号器が前記セグメントマーカを探索する
ための区別可能な位置又は区分点として用いられる。しかしながら、テクスチャ
ユニットは多数の異なる方法で規定できるので、本発明は異なる規定構造を有す
る多数のサブユニットを下記に示す。
【0042】 ステップ1130において、方法1100はシーケンスの終端又はパケットの
終端に到達したかを問い合わせる。問い合わせに対する答えが肯定であれば、方
法1100はステップ1160で終了する。問い合わせに対する答えが否定であ
れば、方法1100はステップ1140に移行する。
【0043】 ステップ1140において、方法1100は、セグメント長の計数値が閾値(
ターゲットセグメント長)より大きいか又は等しいかを問い合わせる。例えば、
ターゲットセグメント長を、現画像を符号化しているバンド幅に従って設定する
。問い合わせに対する答えが肯定であるならば、方法1100はステップ115
0に移行し、セグメントマーカを示す記号をパケットに符号化する。セグメント
マーカがステップ1150で符号化された後で、方法1100はステップ111
0に戻り、セグメント長カウンタを再びゼロに設定する。前記の問い合わせに対
する答えが否定であれば、方法1100はステップ1120に戻り、次のサブユ
ニットを符号化する。図11のステップを、シーケンス又はパケットの終端に達
するまで繰り返す。
【0044】 本発明によるシーケンス又はパケットを符号化するための擬似符号(pseudo c
odes)は、符号化器と復号器に対して供給される。図11のフローチャートを用
いてこれらの擬似符号を理解するよう助言する。 Encoder(符号化器): セグメント長=0にする (シーケンス又はパケットの終端でない)間{ もし(セグメント長がターゲットセグメント長より小さければ) シーケンス中の1個のサブユニットを符号化する; そうでなければ{ 1個のセグメントマーカをエントロピー符号化で符号化する。 セグメント長=0にする } } Decoder(復号器): セグメント長=0にする (シーケンス又はパケットの終端でない)間{ もし(セグメント長がターゲットセグメント長より小さければ) シーケンス中の1個のサブユニットを復号する; そうでなければ{ セグメント長=0にする もし(1個のセグメントマーカを正しく復号すれば) 継続する; そうでなければ{ 最後に正しく復号したセグメントマーカの後の係数を全てゼロにする; 次のパケットに進む; } } }
【0045】 図5は、ツリー深さ走査順序に従って規定されるテクスチャユニットに対する
サブユニットの構造を示す概略図である。ツリー深さ走査モードにおいて、この
テクスチャユニットは1ツリー構造を符号化する際に生成されたビットストリー
ムより成る。即ち、サブユニットはテクスチャユニットの1部又は部分であると
定義されるので、そのテクスチャユニットの構成が変更されると、サブユニット
の構成もそれに応じて再規定されねばならない。
【0046】 図5を参照する。N(図5の場合N=3)個のウェーブレット分割レベルであ
ると仮定し、最低周波数のACサブバンド(即ち、最小のサブバンド)をレベル
0とし、最高周波数のACサブバンド(即ち、最大のサブバンド)をレベルN−
1とし、このサブユニットを図5に示すようにツリー深さ走査に対し下記の通り
定義する。 a)ツリーブロック内のレベル0及び1の全画素; b)レベルl=2,3の場合ツリーブロック内の21×21ブロック; c)レベルl>3の場合ツリーブロック内の16×16ブロック (2)
【0047】 ここで、陰影をつけた領域はツリーブロックを表わしている。即ち、サブユニ
ットを規定する式(2)の条件“a”は、サブユニット510a,520a 及
び530aで示す。サブユニットを規定する式(2)の条件“b”はサブユニッ
ト510b,520b及び530bで示し、ここで、lは2であり、即ち、4×
4の係数ブロックが1個のサブユニットを形成する。サブユニットを規定する式
(2)の条件“c”は、図示していないが、3よりも大きい全ての分割レベルに
ついて、各サブユニットを16×16の係数ブロックより大きく設定しない。
【0048】 図6と図7は、レイヤ毎の走査順序に従って規定されるテクスチャユニット用
サブユニットの構造を示す概略図である。レイヤ毎の走査において、画素は分割
レベル又はウェーブレットレベル毎に符号化される。即ち、分割レベル内の全サ
ブバンドに対する全係数を次の分割レベルのサブバンドを符号化する前に最初に
符号化する。サブユニットは2つの方法で規定できる。
【0049】 図6において、1つのサブユニットは、3つの陰影を付けた個別領域610,
620及び630で示すように、同じ分割レベルに該当する各サブバンドからの
係数ブロックを有すると規定する。各陰影を付けた領域は1個のサブユニットを
表わす。換言すれば、分割レベルlにおいて、1個のサブユニットは、同じ空間
位置を表わす3つのサブバンドからの3つの21×21ブロックの連合である。こ
れに代わり、前記サブバンドの各々からの21×21ブロックをサブユニットとし
て扱うことができる。即ち、このサブユニット構造は次式のように記述できる。
a)テクスチャユニット内のレベル0と1における全画素 b)レベルl=2,3に対するテクスチャユニット内の21×21ブロック c)レベルl>3に対するテクスチャユニット内の16×16ブロック (3)
【0050】 図7において、サブユニットは、3つの陰影を付けた個別領域710,720
及び730で示すように、同じ分割レベルに該当する各サブバンドからの1係数
行を有すると規定する。各陰影を付けた領域は1個のサブユニットを表わす。換
言すれば、分割レベルlにおいて、1個のサブユニットは、3つのサブバンドの
各サブバンドからのl行の連合である。図6と図7のサブユニット構造間の違い
は、各サブバンド中のブロックのサイズが異なることである。例えば、図6の“
ブロック”のサイズを1“行”サイズにすると、図6と図7のサブユニットのサ
イズは等しくなる。
【0051】 要するに、レイヤ毎の走査モードにおいて、テクスチャユニットは同じウェー
ブレット分割層の全ての3つのサブバンドからのスライス又はスライスの一部の
サブバンド係数を符号化する際に生成されたビットストリームより成る。スライ
スは、サブバンド内の1行又はそれ以上の行に対応できることに注意すべきであ
る。サブバンドは同じ走査順序を用いて走査し係数を符号化する。
【0052】 図8は、バンド毎の走査順序に従って規定されるテクスチャユニットに対する
サブユニットの構造を示す概略図である。バンド毎の場合、テクスチャユニット
は、1サブバンドからのスライスのサブバンド係数(2l)を符号化する際に生
成されるビットストリームより成る。サブユニットは、サブバンド内の1行又は
それ以上の行である。例えば、1サブユニットは、3つの陰影を付けた個別の領
域810,820及び830に示すようにl番目レベルにおけるサブバンド内の
l行の1ブロックを有する。
【0053】 図10は本発明の符号化システム1000と復号システム1060を示すブロ
ック図である。符号化システム1000は、汎用コンピュータ1010と種々の
入出力装置1020を有する。汎用コンピュータは、中央処理装置(CPU)1
012と、メモリ1014と、画像,動画及び/又はオーディオ信号を符号化し
てパケット化する符号化器/パケタイザ1016を含む。
【0054】 好適な実施形態において、符号化器/パケタイザ1016は、図2を参照し説
明したように単純に、動画符号化器220,オーディオ符号化器222及び/又
はパケタイザ230である。この符号化器とパケタイザは結合して又は個別に実
装できると理解すべきである。符号化器/パケタイザ1016は、CPU101
2に通信チャネルを通じて接続する物理的な装置であり得る。これに代えて、符
号化器/パケタイザ1016をソフトウェアアプリケーション(又は、例えば、
特定用途の集積回路(ASIC)を使用するハードウェアとソフトウェアの組合
せ)とすることができ、記憶媒体(例えば、磁気又は光ドライブ又はディスケッ
ト)からソフトウェアをロードし、コンピュータのメモリ1014内のCPUで
実行する。かようにして、本発明の符号化器/パケタイザ1016をコンピュー
タ読み取り可能な記録媒体に蓄積させることができる。
【0055】 汎用コンピュータ1010は、キーボード,マウス,オーディオレコーダ,カ
メラ,カムコーダ,ビデオモニタ,及びテープドライブ、フロッピー(登録商標 )ドライブ,ハードディスクドライブ又はコンパクトディスクドライブを含むが 、それらに限定されない、任意数の画像装置又は記憶装置のような複数の入出力 装置1020と結合することができる。
【0056】 符号化システムは、復号システムに通信チャネル1050を通して結合できる
。但し、本発明は、どの特定タイプの通信チャネルにも限定されない。
【0057】 復号システム1060は、汎用コンピュータ1070及び種々の入出力装置1
080を有する。この汎用コンピュータは中央処理装置(CPU)1072と、
メモリ1074と、符号化画像列を受信して復号する復号器/逆パケタイザ10
76を含む。
【0058】 好適な実施形態において、復号器/逆パケタイザ1076は、符号化器/パケ
タイザ1016と相補して前述のように同符号化器/パケタイザ1016によっ
て生成されたビットストリームを復号し、前述のエラー隠蔽方法(エラーコンシ
ールメント方法)を実施するための単純な任意の復号器である。この復号器10
76は、CPU1072に通信チャネルを介し結合する物理的な装置であり得る
。これに代えて、復号器/逆パケタイザ1076を例えば、磁気又は光ドライブ
のような記憶装置からロードするソフトウェアアプリーケーションとして実装し
、コンピュータのメモリ1074内に常駐させることもできる。かようにして、
本発明の符号化器/パケタイザ1016に相補する任意の復号器をコンピュータ
読み取り可能な記録媒体に蓄積させることができる。
【0059】 コンピュータ1060は、キーボード,マウス,ビデオモニタ、又はテープド
ライブ,フロッピードライブ,ハードディスクドライブ又はコンパクトディスク
ドライブを含むが、それらに限定されない、任意数の画像配信装置又は記憶装置
のような複数の入出力装置1080と結合することができる。入力装置は、コン
ピュータが復号した動画の画像列を記憶又は配信するのを可能にする。
【0060】 本発明の教示を含む種々の実施態様を図示し詳細に記述してきたが、当業者で
あれば、これらの教示を含む多くの他の変更態様を容易に工夫することができる
であろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】 先行技術において使用されている複数のテクスチャユニットを有するウェーブ
レットツリーにおける3つのレベルに分割した1画像内のサブバンドの親子関係
を示す概略図である。
【図2】 本発明の簡素化したパケットストリームシステムを示すブロック図である。
【図3】 エラーを有するパケットの構成を示すブロック図である。
【図4】 本発明のセグメントマーカ間に位置するエラーを有するパケット構造を示すブ
ロック図である。
【図5】 ツリーの深さ走査順に従い規定されたテクスチャユニットに対するサブユニッ
トを示す概略図である。
【図6】 レイヤ単位走査順に従い規定されたテクスチャユニットに対するサブユニット
を示す概略図である。
【図7】 レイヤ単位走査順に従い規定されたテクスチャユニットに対するサブユニット
の第2実施例を示す概略図である。
【図8】 バンド単位走査順に従い規定されたテクスチャユニットに対するサブユニット
を示す概略図である。
【図9】 算術符号化器用コンテキストの構成を示す概略図である。
【図10】 本発明による符号化システムと復号システムを示すブロック図である。
【図11】 本発明によるデータ区分方法のフローチャートを示す図である。
【手続補正書】
【提出日】平成13年4月9日(2001.4.9)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0021
【補正方法】変更
【補正内容】
【0021】 システム200は、動画データ210を受信して基本動画ビットストリームに
符号化する画像/動画符号化器220を含んでいる。画像/動画符号化器220
は、有意度ベース(有意度に基づく)情報を有するか、又は有しない、例えばウ
ェーブレット係数のような階層サブバンド分割係数を生成することができる符号
化器である。この画像/動画符号化器220は、例えば、Joint Phot
ographic Experts Group(JPEG)符号化器,GIF
,PICT等の単一画像符号化器であるか、又は、例えば、MPEG規格に従っ
て作動するブロックベース(ブロックに基づく)符号化器又はウェーブレットベ
ース(ウェーブレットに基づく)符号化器のような画像列(動画)用の符号化器
であってよい。この開示において、画像列,画像群,動画の用語は互換性を持っ
て使用されている。広義において、本発明はいかなるフォーマットの画像群又は
画像列符号化器と協働でき、本発明によるパケット構造を用いることによりエラ
ーレジリエンスを高める利点を提供できる。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0026
【補正方法】変更
【補正内容】
【0026】 トランスポートストリーム245を伝送チャネル250で伝送する。このチャ
ネルは、個別のチャネル専用の符号化器及び復号器(図示せず)をさらに含むこ
とができる。次に、トランスポートストリーム245をトランスポートストリー
ムの逆マルチプレクサ260により逆多重化して復号する。ここで、基本ストリ
ームは、画像/動画復号器270とオーディオ復号器290への入力として作用
し、これらの復号器の出力は各々復号動画信号275とオーディオ信号295で
ある。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0028
【補正方法】変更
【補正内容】
【0028】 上述のように、パケタイザ230は、符号化器からのビットストリームを伝送
用のパケットに編成する。伝送チャネル250が雑音のあるチャネルであれば、
伝送パケットは劣化するか、部分的に失われる。本発明は、ビットストリームを
操作してパケタイザ230内で特定のパケット構造を形成する方法を記述するが
、この操作は画像/動画符号化器220内においても実行できる点に注目すべき
である。本発明の実装自体は設計者の選択事項である。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0032
【補正方法】変更
【補正内容】
【0032】 エントロピー符号化情報を搬送するパケット内に検出できないエラーがある問
題の理解を容易にするために、画像/動画符号化器220に用いる有効なコンテ
キストベースの(コンテキストに基づく)エントロピー符号化方法の例を図9に
示す。即ち、コンテキストのモデルを用いて各係数をエントロピー符号化するた
めに使用する確率モデルを決定する。図9は、新しいコンテキストモデルを示し
ており、座標(i,j)を持つ“×”910と図示した1個の係数を以下のよう
にエントロピー符号化する。 Model_no=f(i-1,j-1)+f(i-1,j)*2+f(i,j-1)*4 (1) ここで、f(x,y)は、係数(x,y)が得られしかも非ゼロであれば1に等
しく、それ以外であれば0に等しい。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0033
【補正方法】変更
【補正内容】
【0033】 即ち、新しいコンテキストモデルは、“○”920−940として図示した3
個の隣接モデルを前提とする。合計8個のコンテキストモデルを式(1)による
3個の隣接モデルの有意度に基いて形成でき、式(1)によって3個の隣接モデ
ルの順番を希望に応じ入れ替えることができる点に注意すべきである。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0054
【補正方法】変更
【補正内容】
【0054】 好適な実施形態において、符号化器/パケタイザ1016は、図2を参照し説
明したように単純に、画像/動画符号化器220,オーディオ符号化器222及
び/又はパケタイザ230である。この符号化器とパケタイザは結合して又は個
別に実装できると理解すべきである。符号化器/パケタイザ1016は、CPU
1012に通信チャネルを通じて接続する物理的な装置であり得る。これに代え
て、符号化器/パケタイザ1016をソフトウェアアプリケーション(又は、例
えば、特定用途の集積回路(ASIC)を使用するハードウェアとソフトウェア
の組合せ)とすることができ、記憶媒体(例えば、磁気又は光ドライブ又はディ
スケット)からソフトウェアをロードし、コンピュータのメモリ1014内のC
PUで実行する。かようにして、本発明の符号化器/パケタイザ1016をコン
ピュータ読み取り可能な記録媒体に蓄積させることができる。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0058
【補正方法】変更
【補正内容】
【0058】 好適な実施形態において、復号器/逆パケタイザ1076は、符号化器/パケ
タイザ1016と相補して前述のように同符号化器/パケタイザ1016によっ
て生成されたビットストリームを復号し、前述のエラー隠蔽方法(エラーコンシ
ールメント方法)を実施するための単純な任意の復号器である。この復号器10
76は、CPU1072に通信チャネルを介し結合する物理的な装置であり得る
。これに代えて、復号器/逆パケタイザ1076を例えば、磁気又は光ドライブ
のような記憶装置からロードするソフトウェアアプリーケーションとして実装し
、コンピュータのメモリ1074内に常駐させることもできる。かようにして、
本発明の符号化器/パケタイザ1016に相補する任意の復号器/逆パケタイザ
1076をコンピュータ読み取り可能な記録媒体に蓄積させることができる。
───────────────────────────────────────────────────── 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,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C U,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD ,GE,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN, IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,L K,LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK ,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO, RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,T M,TR,TT,UA,UG,UZ,VN,YU,ZA ,ZW (72)発明者 ソドガー,イラジ アメリカ合衆国 ニュージャージー州 08920 ノース ブランズウィック 1010 ストーニー ブルック ウエイ Fターム(参考) 5C059 KK40 MA24 MA32 ME11 PP04 RB02 RB09 RB16 RC24 RF07 RF20 RF27 SS20 SS26

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エントロピー符号化画像を搬送するビットストリームをパケ
    ット化する方法において、 a)パケットヘッダを生成するステップと、 b)前記エントロピー符号化画像の少なくとも1つのサブユニットを有するペイ
    ロードセグメントを生成するステップと、 c)符号化セグメントマーカを前記ペイロードセグメントの後に挿入するステッ
    プとを含んでなることを特徴とするビットストリームをパケット化する方法。
  2. 【請求項2】 前記挿入するステップは、符号化セグメントマーカを少なく
    とも1つの前記サブユニットの後でかつ、ビットの所定数を超えた後にのみ挿入
    するステップを含んでなることを特徴とする請求項1に記載のビットストリーム
    をパケット化する方法。
  3. 【請求項3】 前記生成するステップ(b)は、前記エントロピー符号化画
    像のツリー深さ走査順序に従い規定される少なくとも1つのサブユニットを有す
    るペイロードを生成することを特徴とする請求項2に記載のビットストリームを
    パケット化する方法。
  4. 【請求項4】 前記生成するステップ(b)は、前記エントロピー符号化画
    像のレイヤ単位走査順序に従い規定される少なくとも1つのサブユニットを有す
    るペイロードを生成することを特徴とする請求項2に記載のビットストリームを
    パケット化する方法。
  5. 【請求項5】 前記生成するステップ(b)は、前記エントロピー符号化画
    像のバンド単位走査順序に従い規定される少なくとも1つのサブユニットを有す
    るペイロードを生成することを特徴とする請求項2に記載のビットストリームを
    パケット化する方法。
  6. 【請求項6】 パケットヘッダ(410)と、 エントロピー符号化画像の少なくとも1つのサブユニットを各々が持つ複数のペ
    イロードセグメントを含んでなる、前記パケットヘッダと連結したペイロード(
    420)と、 前記ペイロードセグメントの後にセグメントマーカが結合されている様式の、複
    数個のセグメントマーカ(425)を含んでなることを特徴とするコンピュータ
    読み取り可能な記録媒体に蓄積されたデータ構造(400)。
  7. 【請求項7】 エントロピー符号化画像を搬送するビットストリームを復号
    する方法において、 a)パケットヘッダを復号するステップと、 b)前記エントロピー符号化画像の少なくとも1つのサブユニットを有するペイ
    ロードセグメントを復号するステップと、 c)前記ペイロードセグメント後の符号化セグメントマーカを検出するステップ
    と、 d)前記符号化セグメントマーカが検出されなければ前記ペイロードセグメント
    中の前記エントロピー符号化画像の少なくとも1つの前記サブユニットを削除す
    るステップとを含んでなることを特徴とするビットストリームを復号する方法。
  8. 【請求項8】 複数の命令を蓄積したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
    において、 a)パケットヘッダを生成するステップと、 b)前記エントロピー符号化画像の少なくとも1つのサブユニットを有するペイ
    ロードセグメントを生成するステップと、 c)符号化セグメントマーカを前記ペイロードセグメントの後に挿入するステッ
    プとを含むステップを、命令実行時にプロセッサに遂行させることを特徴とする
    コンピュータ読み取り可能な記録媒体(1014,1020)。
  9. 【請求項9】 複数の命令を蓄積したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
    において、 a)パケットヘッダを復号するステップと、 b)前記エントロピー符号化画像の少なくとも1つのサブユニットを有するペイ
    ロードセグメントを復号するステップと、 c)前記ペイロードセグメント後の符号化セグメントマーカを検出するステップ
    と、 d)前記符号化セグメントマーカが検出されなければ前記ペイロードセグメント
    中の前記エントロピー符号化画像の少なくとも1つの前記サブユニットを削除す
    るステップとを含むステップを、命令実行時にプロセッサに遂行させることを特
    徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体(1074,1080)。
  10. 【請求項10】 a)エントロピー符号化のために画像を表現する各々が相
    対座標(i,j)を持つ複数の係数を得るステップと、 b)(i−1,j−1),(i−1,j)及び(i,j−1)の相対座標におけ
    る3つの隣接係数を含むコンテキストモデルに従って現係数をエントロピー符号
    化するステップとを含んでなることを特徴とするエントロピー符号化方法。
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