JP2003189306A - Mpeg標準に準拠して符号化されたビデオデータを復号するための方法及び装置 - Google Patents
Mpeg標準に準拠して符号化されたビデオデータを復号するための方法及び装置Info
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Abstract
て、メモリアクセスを低減して、処理時間を最適化し、
さらに復号回路の規模及びコストを減少させる。 【解決手段】 本発明の方法は、ブロック毎よりはむし
ろ係数毎に逆の順序で、連続する符号化演算の逆演算2
6,27,28を実行することを特徴とする。
Description
用した復号方法及び復号装置に関する。
は、特にMPEGタイプの符号化の環境において、非常
に多くの時間がかかる処理が生成される。復号処理が正
しい全体の処理を可能にするに十分な処理速度で実行さ
れない場合、実時間処理の問題が生じる可能性がある。
語(たとえば、C++)は、処理アルゴリズムのプログ
ラミングについて、アセンブラ言語よりはむしろ、この
処理時間の最適化に寄与するものではない。
復号モードの利用は、非常に膨大な計算時間を消費する
新たなビデオツールに加えて、処理能力の高いプロセッ
サの明確な制御を望む場合、たとえば、ASICタイプ
のカスタム回路のようなMPEG4復号向け回路の規模
及び費用を制限するために、処理時間の最適化を必要と
する。本発明の目的は、上述した問題点を解決すること
にある。
るブロックの符号化する連続演算に基づいて、MPEG
標準に準拠して符号化されたデジタルビデオデータを復
号するための方法により達成される。本方法は、ブロッ
ク毎よりはむしろ係数毎に逆の順序で、該連続する符号
化演算の逆演算を実行することを特徴とする。
の量子化、DC/AC係数の予測又はジグザグ走査から
なる。特定の実現によれば、該逆演算は、係数に関する
逆の順序で実行されるものであり、連続的な逆走査、該
予測されたDC/AC係数に基づくDC/AC係数の構
築、係数の逆量子化である。特定の実現によれば、該逆
走査は、逆ジグザグ走査テーブル、交流成分の逆水平走
査テーブル又は交流成分の逆垂直走査テーブルに基づい
て計算され、コーダーでの走査ランクnに基づいて、係
数の実際の位置sを提供するものである。
符号化する連続演算に基づいて、MPEG標準に準拠し
て符号化されたビデオデータを復号するためのビデオ復
号回路に関する。本ビデオ復号回路は、ブロック毎より
はむしろ係数毎に逆の順序で、該連続する符号化演算の
逆演算を実行する復号アルゴリズムを実現するための復
号回路を備えることを特徴とする。また、本発明は、か
かるビデオ復号回路を備えるデジタル装置に関連する。
本発明により、メモリアクセスが低減され、処理時間が
最適化されるとともに、復号回路の規模及びコストが減
少される。画像の品質は保持される。すなわち、過剰に
長い処理時間を補償するために品質が低下することはな
い。
付図面に関して、限定するものではない例を介して与え
られる以下の記載において明らかとなるであろう。図1
は、従来のビデオ復号を示している。
データの2進系列の読出しから生じる情報は、可変長復
号である第1の処理1を受ける。ここで処理されたデー
タは、メモリ2に書込まれる。これらのデータは、中間
的なデータのアレイを表すように記憶される。つぎに、
この記憶されたデータは、逆の走査を実行する第2の処
理回路3により読み出される。
れ、次いで、逆回路5により読み出され、メモリ6によ
り記憶され、逆量子化回路7により処理され、メモリ8
により再び記憶され、次いで、逆変換回路9により読み
出される。これらの処理は、連続的、かつ画像の符号化
ブロック又は規格に記載されているビデオオブジェクト
プレーンvopの符号化ブロック当り実行される。
イ、これら非常に時間を消費する書込み/読出しといっ
た、これらの数多くのアクセスを回避することを可能に
する。さらに、画像ブロックレベルよりはむしろ、それ
ぞれの係数のレベルでの処理により、弱くきめが出され
た、すなわち一様な領域に対応するブロックにおいて一
般に多数のゼロの係数を検出することを可能にする。従
来のスキームでは、全ての係数が考慮され、アレイにゼ
ロが記憶される。本発明による方法では、ゼロの係数は
処理されず、中間的な計算の間に記憶されない。
タイプのデコーダの回路を表している。以下の表記がそ
の後使用され、様々なステップでブロックの係数が定義
される。nは、コーダーにより選択される走査に対応す
る係数のランクである、(u,v)又はsは、ブロックに
おける係数の実際の空間的な位置である。u及びvは、
ブロックにおける行数及び列数である。sは、ブロック
の左上での0から右下での63までの範囲をとる昇順の
番号付けに基づいた、慣習的に定義される空間的な位置
である。この番号の増加は、この8×8係数のブロック
について、左から右へ、行毎に作用される。QFS(n)
は、VLC復号後のランクnの量子化された係数に対応
する。PQF(u,v)又はQPF(s)は、逆走査の後の
ブロックにおける実際の位置(u,v)又はsでの量子化
された係数に対応する。QF(u,v)又はQF(s)は、
逆予測の後の係数に対応する。場合によっては、すなわ
ち、量子化されて再構成された係数である。F(u,v)
又はF(s)は、逆量子化QF係数に対応する。
る2進系列は、回路10の入力で受信される。この2進
系列は、可変長符号すなわちVLCに従い符号化された
DCT係数を含んでいる。回路10は、可変長復号回路
であり、コーダーにより実行された可変長符号化とは逆
の動作を実行する。
あり、逆走査回路11の入力に送出される。該逆走査回
路11は、コーダーにより実行された走査とは逆の走査
を実行する。符号化に関して、ランクnがブロックのそ
れぞれの係数に割当てられ、走査は、ランクに対応する
順序で連続的に実行される。したがって、逆演算は、走
査に対応するその番号すなわちランクnに基づいて、ブ
ロックにおける係数を再度位置決めすることからなる。
を表す1次元のデータQFS(n)は、列u及び行vによ
る係数からなるアレイを構築する2次元データPQF
(u,v)に変換される。8×8画素からなる画像ブロッ
クについて、nは0と63の間の値に対応し、0はDC
係数のランクであり、u及びvは、0と7の間にある。
して利用されるとき、イントラ符号化のマクロブロック
について、DC(直流成分)係数及びAC(交流成分)
係数の逆の予測を実行する。次いで、現在のブロックの
DC係数は、復号すべきマクロブロックの上方又は先行
する(すなわち、左への)マクロブロックのうちの対応
するブロックのDC係数である予測された値から計算さ
れなければならない。この計算方向は、それぞれ垂直D
C予測方向又は水平DC予測方向と呼ぶことにする。
に関する水平勾配)対応するブロック、及び現在のマク
ロブロックのうち(上方のブロックに関する垂直勾配)
左への対応するブロックのDC勾配の関数として、現在
のマクロブロックのそれぞれのブロックについて計算さ
れる。
うち対応するブロックの第1行のAC係数、又は復号す
べきマクロブロックに先行するマクロブロックのうちの
対応するブロックの第1列のAC係数である予測された
値から、第1行及び第1列のAC係数が計算されなけれ
ばならない。ブロックのAC予測の方向は、この同じブ
ロックについてのDC予測の方向である。したがって、
この符号化モードについて、第1行又は第1列のブロッ
クのみが符号化され、他の係数はゼロである。
された係数F(u,v)を提供するように、上述のように
計算された係数QF(u,v)を受信する。次いで、ダウ
ンストリーム回路14は、逆量子化された係数F(u,
v)の逆離散コサイン変換DCT-1を実行する。得られ
る係数はf(x,y)であり、x、yは、u及びvとして
の周波数ランクに対応するよりはむしろ、画像における
空間的な係数に対応する。
像(すなわちオブジェクト)を記憶しており、動き補償
回路15により利用される。この動き補償回路15は、
このメモリからの現在のマクロブロックと関連付けられ
ている動きベクトルにより示される予測されるマクロブ
ロックを抽出する。インターモードでは、この動き補償
回路15は、復号されたマクロブロックを提供するよう
に、逆変換回路から受信した復号されたマクロブロック
f(x,y)を予測されたマクロブロックに追加する。
行される。各種回路により処理され、一方の回路から別
の回路に転送されるデータは、係数からなるブロック又
は画像ブロックである。
査、交流成分の水平走査及び交流成分の垂直走査は、I
SO/IECドキュメント14496-2:1999(E) パラグラフ
7.4.2(逆走査)において、MPEG4標準に定義され
ている。AC/DC予測モード従う復号処理は、この同
じドキュメントパラグラフ7.4.3 (イントラマクロブロ
ック向けのイントラdc及びac予測)において定義さ
れている。
するためのアルゴリズムを表すフローチャートであり、
ここでは、ブロック毎よりはむしろ、係数毎に処理が実
行される。離散コサイン変換(DCT)係数を含んでい
る2進データストリームは、第1のステップ17の間に
処理される。先に述べたように、それぞれの係数は、コ
ーダーレベルでの走査から生じたランクである係数イン
デックス番号nに対応する。ステップ17は、この2進
ストリームの係数、すなわち、その値及びそのインデッ
クス番号を抽出する。
され、このステップでは、逆の走査である演算が実行さ
れる。計算されたランクs及び係数値は、次のステップ
19に送出され、このステップでは、DC/AC予測に
対応する処理が実行される。このステップ19は、処理
された現在の係数、すなわち、コーダーレベルで予測が
実行されることに基づく係数を計算するために必要とさ
れる現在の画像のDC/AC係数を提供するメモリ20
による。
れ、逆量子化を実行するステップ21にも転送される。
逆量子化された係数は、メモリ33に記憶される。次の
ステップ23は、処理された係数が係数からなるブロッ
クの最後の係数であるかをチェックする。処理された係
数が該最後の係数ではない場合、ステップ23はステッ
プ17に戻り、次いで、ステップ17では、ステップ1
8における係数が提供される。
合、ブロックの全ての係数が処理されており、次のステ
ップはステップ24となる。このステップ24では、こ
れら逆量子化されたDCT係数をメモリ22から検索
し、復号された画像ブロックを提供するように、DCT
係数からなる完全なブロックに関して逆DCT変換を実
行する。
している。処理されたブロックは、8×8ブロックであ
り、それぞれがランク0,5及び6について3つの係数
値19,31及び−1から構成されており、このブロッ
クの他の係数はゼロ値を有している。処理されるケース
は、符号化に関して、水平DC/AC予測に基づいて係
数が計算され、垂直モードにおいて交流成分の走査が実
行される。
係数に関して実行される全体的な動作セットである。こ
れらの動作は、それぞれの係数について連続的に実行さ
れる。全体的な計算のセット又はそれぞれの計算、逆走
査、DC/AC変換、逆量子化が、はじめに第1の係数
に関して実行され、次いで第2の係数、第3の係数等に
関して実行される。
符号29により参照されるデータアレイDctQuantCoef
f[]の内容、及び参照符号30により参照されるデータ
アレイDctQuantCoeff[]の内容はゼロに設定される。V
LC復号の後にデータストリームから生じる符号化デー
タは、回路25により受信される。該回路25は、ブロ
ックの係数の符号化された値を抽出し、その出力で連続
的に該抽出された値を送出する。
ように読み出され、逆走査回路26に送出される。 PQF(u,v)=PQF(s)=QFS(n) 逆走査の狙いは、実際の空間的な位置sを処理されるラ
ンクnの係数に割当てることである。すなわち、QFS
(n)からPQF(s)を計算することである。
所与の走査アレイは、sに対応するブロックにおける係
数のそれぞれの位置におけるランクnの値を示してい
る。図5の逆走査アレイは、標準において定義される走
査アレイから導出されるものであり、nに対応するブロ
ックにおける係数のそれぞれの位置について、直接sの
値を出力することが可能である。
cは、n=5に対応する位置、すなわち、6番目の列、
1番目の行に対応する位置は値s=9を有し、n=6に
対応する位置は値2を有している。 QFS(0)=19=PQF(0) QFS(0)=31=PQF(9) したがって、ブロックにおける係数の実際の空間の位置
は、図5のこれら逆走査アレイから直接的に得ることが
できる。
り参照されるAC/DC逆回路に送出される。この係数
の値は、予測のタイプ、水平又は垂直の関数として計算
される。第1行又は第1列の係数、すなわち、0と7の
間にあるランクsの係数、及び係数8,16,24,3
2,40,48及び56のみが関連している。
参照されるメモリDctQuantCoeff[]にリンクされ、該メ
モリ29は、画像の前のブロックの第1行及び第1列の
係数を記憶する。ここで、ランク0の係数が含まれてお
り、逆回路は、このメモリを通して、係数dq0をサー
チする。この係数dq0は、処理される現在のブロック
の直ぐ左へのブロックのランク0の係数であり、コーダ
ーでの予測が実行されることに基づく値である。
れた係数dct0を提供するように、係数dq0の逆量
子化を実行する。この回路は、参照符号30により参照
されるメモリDctQuantCoeff[]にリンクされる。ランク
ゼロのこの第1の係数の処理及び記憶の後、次の係数が
利用される。回路26への回路25によるこの新たな係
数の送出のための信号は、たとえば、メモリ30にこの
第1の係数を書込むための信号と同期する。この信号
は、同様に逆走査回路26から良好に発生される場合が
ある。
似的に同時に実行される場合がある。すなわち、次の係
数の処理のために、メモリ30における現在の係数の記
憶に待つ必要がない。現在の係数による回路の開放の直
後、次の係数は、この回路により処理することができ
る。したがって、一方の回路から別の回路に係数を転送
するための信号は、前の係数を処理するダウンストリー
ム回路により提供される。
ランク5、値31の係数である。この非ゼロの係数は、
逆走査回路に転送される。この図では、回路26〜28
は、処理すべき係数が存在するのと少なくとも同じ回数
だけ表されており、これにより、中間ステップの間に得
られた係数値は、処理される係数のそれぞれについて明
示的となる。これらの係数は、同じ処理回路である場合
がある。
実際のランクを計算する。 QFS(5)=PQF(9) DC/AC逆回路27は、ブロックの第1行又は第1列
に位置されないこの係数の値31に何ら影響を与えな
い。値31は、メモリ29に記憶される。次に、逆量子
化が実行され、このランク9の係数について、その値が
メモリ30に記憶されている値dct9が提供される。
後の係数のランクを考慮して、「ラン(run)」、すな
わち、一連のゼロの長さを計算する。現在の係数につい
て、「ラン」は、現在の係数と前の非ゼロの係数の間に
位置される値0を有する係数の数に等しい。
先行する一連のゼロは、レングス4(ラン=4)を有し
ている。ランク1〜4の係数の値は、ゼロである。これ
らの4つのゼロの係数は、逆走査回路26により処理さ
れる。逆走査の後、アレイの図5cに従うランクn=1
〜4に対応する係数のランクsは、それぞれ8,16,
24及び1である。
行され、値dq8,dq16及びdq24は、インデッ
クス番号8,16,24を有する係数に割当てられる。
水平予測が含まれるので、係数はブロックの第1列に対
応する。これらは、現在のブロックの左へのブロックに
対応する係数の値であり、これらの値は、メモリ29に
記憶される。第2列からのこの係数は予測演算に含まれ
ていないので、ランク1の係数の値はゼロのままであ
る。
dq16、dq24及び0の逆量子化された値、すなわ
ちdct8、dct16、dct24、dct1のそれ
ぞれを計算する。これらの値は、ランクs=8,16,
24及び1の係数の値である。値dct1は、ゼロであ
る。これらの値は、メモリ30に記憶される。
数、すなわち、値−1を有するランクn=6の係数を回
路26に送出する。逆走査回路26は、対応するランク
s=2を提供する。このランクは、予測演算に含まれ
ず、DC/AC逆回路27の出力で、メモリ29に記憶
されるランクs=2について同じ値−1である。逆量子
化回路28は、メモリ30に記憶される逆量子化された
値dct2を提供する。
1列からの係数は、値0でコーダーにより送出される
が、実際の値、すなわち、予測値を加算した後にゼロと
は異なる値を有する場合がある。「ラン」の値が非ゼロ
である場合、非ゼロの値の抽出された係数と同じやり方
でスキップされる係数を更に処理する必要がある。予測
が垂直予測であるか、又は水平予測であるかに依存し
て、その実際の空間的な位置(値s)が、8×8ブロッ
クの第1の行又は第1の列に対応するかをチェックする
必要がある。
8ブロックの第1の行又は第1の列に対応する場合、予
測された値の関数として係数が計算され、メモリ29に
記憶される。これは、DC/AC逆演算が、画像の前の
ブロックの第1行及び第1列の値を使用するためであ
る。カウンタcptNbDcAcは、予測が水平予測であるか、
垂直予測であるかに依存して、第1の列又は第1の行の
処理された係数の数をカウントするために使用される。
行されると、カウンタの値が利用され、カウンタが値8
に到達するまで、ゼロの係数の処理が継続される。8以
下のカウンタの値は、送出される最後の係数と抽出すべ
き最大数の係数との間に、DC/AC逆演算により処理
されていないゼロ値の係数がなお存在することを意味し
ている。これら失った係数について、DC/AC逆演算
をやり直し、続いて逆量子化演算を行うことが必要であ
る。
行の処理された係数の数をカウントする。カウンタは、
たとえば、係数のランクsの関数として、逆走査回路に
よりトリガされる。ランクn=s=0の第1の係数につ
いて、カウンタがインクリメントされる。第2の係数
は、ランクs=9からなる係数である。一連のゼロ(ラ
ン=4)に対応する係数は、ランクs=8、s=16,
s=24,s=1からなる係数であり、カウンタは、3
だけインクリメントされ、値4を有する。次の係数は、
ランクs=2からなる係数であり、8に等しいカウンタ
値が得られるまで、連続するゼロの係数が処理される。
ある係数は、逆走査回路26に送出される。この回路
は、ランクsのこれら係数を提供し、カウンタは、第1
の列に対応するsの値、すなわちs=32,40,4
8,56についてインクリメントされる。
7に送出され、DC/AC逆回路27は、前の画像ブロ
ックの第1列の関数として、これら係数のそれぞれの実
際の値を計算する。発見された値dq32、dq40、
dq48、dq56は、メモリ29に記憶される。ま
た、この発見された値は、回路28に送出され、回路2
8は、逆量子化を実行して、メモリ30に記憶される逆
量子化された値dct32、dct40、dct48、
dct56のそれぞれを得る。
応するデータアレイdctCoeff[]は、読み出され、逆離散
コサイン回路31に送出される。この送出されたブロッ
クは、逆離散コサイン変換を受けて、画像ブロックが提
供される。
逆走査を除き、これにより、空間的に無秩序にされたd
ct係数に関して直接に機能することからなる。次い
で、DC/AC逆演算は、係数を考慮に入れる必要があ
るか否かを示すことをデータアレイに要求する。たとえ
ば、交流成分の垂直走査アレイに基づいて、ランクn=
0,1,2,3,10,11,12,13を有する第1
列の係数を考慮することにより、データアレイは、nの
これらの値について値1を割当て、nの他の値について
値0を割当てる。
して作用される。計算が完了すると、計算結果は、結果
が順番に取られることが必要とされる逆離散コサイン変
換の計算を実行するために、メモリ30に空間的に再配
置される。メモリアクセスは、オンラインアクセスの間
に最適化され、この最適化により、逆離散コサイン変換
を計算するためのアルゴリズムが構築される。このアル
ゴリズムでは、行毎の計算が実行され、続いて列毎の計
算が実行される。
た符号化について説明されてきた。たとえば、MPEG
2標準に従う処理のために、これらの予測演算なしに本
発明を利用することも考えることができる。本発明は、
任意のタイプのデコーダに関連しており、このデコーダ
は、先に説明したアルゴリズムを実現するソフトウェア
を備えているか、或いは該アルゴリズムを実現する復号
回路を備えるテレビジョン、DVDリーダ、衛星受信機
のような任意のタイプのハードウェアを備えている。
ーチャートである。
Claims (8)
- 【請求項1】 係数からなるブロックを符号化する連続
した演算に基づいて、MPEG標準に準拠して符号化さ
れるデジタルビデオデータを復号するための方法であっ
て、 前記連続した符号化演算の逆演算は、ブロック毎よりは
むしろ係数毎に逆の順序で実行される、ことを特徴とす
る方法。 - 【請求項2】 前記連続した符号化演算は、係数の量子
化、DC/AC係数の予測又はジグザグ走査からなる、
ことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記逆演算は、係数に関して逆の順序で
実行され、連続的な逆走査、前記予測されたDC/AC
係数に基づくDC/AC係数の構築、係数の逆量子化で
ある、ことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項4】 前記逆走査は、逆ジグザグ走査テーブ
ル、交流成分の逆水平走査テーブル又は交流成分の逆垂
直走査テーブルに基づいて計算され、コーダーでの走査
ランクnに基づいたブロックにおける係数の実際の位置
sが提供される、ことを特徴とする請求項3記載の方
法。 - 【請求項5】 所与の画像について、あるブロックの第
1の数行及び数列の係数は、その係数が前記AC/DC
係数の構築の後に再構築されるものであり、前記画像の
連続するブロックの前記DC/AC係数の構築の間に利
用されるようにメモリに記憶される、ことを特徴とする
請求項1記載の方法。 - 【請求項6】 前記係数は、記憶された係数ブロックを
提供するように、前記逆量子化演算の後に記憶され、 前記記憶された係数ブロックに関してフーリエ変換が実
行される、ことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項7】 係数からなるブロックを符号化する連続
演算に基づいて、MPEG標準に準拠して符号化される
ビデオデータを復号するためのビデオ復号回路であっ
て、 ブロック毎よりはむしろ係数毎に逆の順序で、前記連続
する符号化演算の逆演算を実行する復号アルゴリズムを
実現するための処理回路を備える、ことを特徴とするビ
デオ復号回路。 - 【請求項8】 請求項7記載のビデオ復号回路を備える
デジタル装置。
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