JP2003339050A - マルチステージ補間の丸め制御 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マルチステージ補間の丸め制御の様々な技法
およびツールを提供すること。 【解決手段】 例えば、動き推定および動き補償中に、
ビデオエンコーダは、マルチステージ補間によって基準
ビデオフレーム内のピクセル値を計算する時に、ステー
ジ交互丸め制御を使用する。あるいは、動き補償中に、
ビデオデコーダは、マルチステージ補間によって基準フ
レーム内のピクセル値を計算する時に、ステージ交互丸
め制御を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】マルチステージ補間の丸め制
御のテクニックおよびツールを説明する。例えば、ビデ
オエンコーダまたはビデオデコーダは、マルチステージ
補間によって基準ビデオフレーム内のピクセル値を計算
する時に、ステージ交互丸め制御を使用する。

【０００２】

【従来の技術】デジタルビデオは、大量のストレージお
よび伝送容量を消費する。通常の生のデジタルビデオシ
ーケンスには、毎秒１５フレームまたは３０フレームが
含まれる。各フレームに、１万個または１０万個のピク
セル（ペルとも称する）が含まれる可能性がある。各ピ
クセルは、画像の小さい要素を表す。生の形では、コン
ピュータは、一般に２４ビットを用いて１ピクセルを表
す。例えば、１つのピクセルに、ピクセルのグレースケ
ール成分を定義する８ビット輝度値（明度値とも称す
る）と、ピクセルの色成分を定義する２つの８ビットク
ロミナンス値（クロマ値とも称する）が含まれる場合が
ある。したがって、通常の生のデジタルビデオシーケン
スのビット毎秒またはビットレートの数は、毎秒５００
万ビット以上になる可能性がある。

【０００３】多くのコンピュータおよびコンピュータネ
ットワークには、生のデジタルビデオを処理するリソー
スが欠けている。この理由から、エンジニアは、圧縮
（コーディングまたはエンコーディングとも称する）を
使用して、デジタルビデオのビットレートを下げる。圧
縮は、ロスレス（lossless）とすることができ、この場
合には、ビデオの品質は影響を受けないが、ビットレー
トの減少が、ビデオの複雑さによって制限される。ある
いは、圧縮はロスのあるもの（lossy）とすることがで
き、この場合には、ビデオの品質に影響があるが、ビッ
トレートの減少が、より劇的になる。圧縮解除では、圧
縮の逆を行う。

【０００４】一般に、ビデオ圧縮技法には、イントラフ
レーム圧縮（intraframe icompression）とインターフ
レーム圧縮（interframe compression）が含まれる。イ
ントラフレーム圧縮技法では、通常はＩフレームまたは
キーフレームと呼ばれる個々のフレームを圧縮する。イ
ンターフレーム圧縮技法では、通常は予測フレーム、Ｐ
フレーム、またはＢフレームと呼ばれる、前のフレーム
および／または後のフレームを参照してフレームを圧縮
する。

【０００５】Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉ
ｏｎ社のＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）Ｍｅｄｉａ Ｖｉ
ｄｅｏ、Ｖｅｒｓｉｏｎ ８（「ＷＭＶ８」）には、ビ
デオエンコーダおよびビデオデコーダが含まれる。ＷＭ
Ｖ８エンコーダでは、イントラフレーム圧縮およびイン
ターフレーム圧縮が使用され、ＷＭＶ８デコーダでは、
イントラフレーム圧縮解除およびインターフレーム圧縮
解除が使用される。ＷＭＶ８エンコーダのインターフレ
ーム圧縮では、ブロックに基づく動き補償された予測符
号化と、その後の、残留誤差の変換符号化が使用され
る。

【０００６】ＷＭＶ８では、フレームが、３つの画素平
面すなわち、輝度ピクセル値の輝度（Ｙ）平面およびク
ロミナンスピクセル値の２つの色（Ｕ、Ｖ）平面として
表される。Ｙ平面の解像度は、水平および垂直でＵ平面
およびＶ平面の解像度の２倍である。したがって、３２
０ピクセル×２４０ピクセルのフレームは、３２０ピク
セル×２４０ピクセルのＹ平面および１６０ピクセル×
１２０ピクセルのＵ平面およびＶ平面を有する。

【０００７】ＷＭＶ８エンコーダでは、予測フレームが
ピクセルの８×８ブロックに分割される。４つの８×８
輝度ブロックおよび２つの同一位置の８×８クロミナン
スブロック（一方はＵ−色平面、他方はＶ−色平面に関
する）のグループによって、１６×１６マクロブロック
とが形成される。したがって、１６×１６マクロブロッ
クのそれぞれに、４つの８×８輝度ブロックと、２つの
８×８クロミナンスブロックとが含まれる。

【０００８】予測フレームのマクロブロックについて、
ＷＭＶ８エンコーダでは、動き推定（motion estimatio
n）が実行される。動き推定では、予測フレーム内でマ
クロブロックを検索し、基準フレームからのマクロブロ
ックとマッチングすることによって、予測フレーム内の
マクロブロックの動きを近似する。例えば、図１では、
ＷＭＶ８エンコーダによって、予測フレーム（１１０）
内のマクロブロック（１１５）の動きベクトルが計算さ
れる。この動きベクトルを計算するために、エンコーダ
は、基準フレーム（１３０）の検索領域（１３５）内を
検索する。検索領域（１３５）内で、エンコーダは、よ
い一致を見つけるために、予測フレーム（１１０）から
のマクロブロック（１１５）の輝度値を、基準フレーム
（１３０）からの様々な候補ブロックの輝度値と比較す
る。ＷＭＶ８エンコーダは、動きベクトル精度を切り替
えることができ、整数ピクセル、１／２ピクセル、また
は１／４ピクセルの水平分解能と、整数ピクセルまたは
１／２ピクセルの垂直分解能とを有する検索範囲および
動きベクトルを使用することができる。サブピクセル精
度の動きベクトルを用いると、ＷＭＶ８エンコーダによ
って、ビデオシーケンス内のサブピクセル動きを近似す
ることができる。

【０００９】動き補償（motion compensation）中に、
ＷＭＶ８エンコーダでは、予測フレームのマクロブロッ
クの動きベクトルを使用して、基準フレームからマクロ
ブロックの予測値（predictor）を判定する。動き予測
されるマクロブロックのそれぞれについて、ＷＭＶ８エ
ンコーダでは、元のマクロブロックとその予測値の間の
差（残差または誤差と称する）を計算する。ＷＭＶ８エ
ンコーダでは、残差をブロックに分割し、残差ブロック
をロッシイ圧縮する。予測フレームの動き予測されたマ
クロブロックを再構成するために、ＷＭＶ８エンコーダ
では、残差を圧縮解除し、めいめいのマクロブロックの
予測値に加算する。

【００１０】ＷＭＶ８デコーダでも、予測フレームのマ
クロブロックの動きベクトルを使用して、基準フレーム
からマクロブロックの予測値を判定する。予測フレーム
の動き予測されたマクロブロックを再構成するために、
ＷＭＶ８デコーダでは、残差を圧縮解除し、マクロブロ
ックの予測値に加算する。

【００１１】動き推定中または動き補償中に、動きベク
トルがサブピクセル精度を有する（すなわち、１／２ピ
クセルまたは１／４ピクセル）ときに、ＷＭＶ８エンコ
ーダまたはＷＭＶ８デコーダでは、基準フレーム内のサ
ブピクセル位置のピクセル値を判定しなければならな
い。ＷＭＶ８エンコーダまたはＷＭＶ８デコーダでは、
補間フィルタを使用して、サブピクセル位置の値を生成
する。図２に、整数ピクセル値ａ、ｂ、ｃ、．．．、ｐ
の補間によって計算された値を有するサブピクセルサン
プル位置Ｈ_０、Ｈ_１、Ｈ_２を示す。

【００１２】１／２ピクセル動きベクトル精度を用いて
動作するときに、３つの別個の１／２ピクセル位置
Ｈ_０、Ｈ_１、Ｈ_２の輝度ピクセル値について使用される
補間フィルタは、次の通りである。 Ｈ_０＝（ｆ＋ｇ＋Ｒ_２）＞＞１ （１） Ｈ_１＝（ｆ＋ｊ＋Ｒ_２）＞＞１ （２） Ｈ_２＝（ｆ＋ｇ＋ｊ＋ｋ＋Ｒ_１）＞＞２ （３）

【００１３】ここで、Ｒ_１およびＲ_２は、特定のフレー
ムの丸めモードを示す１ビット丸め制御フラグによって
制御される丸め制御値である。丸め制御フラグに０がセ
ットされている場合には、Ｒ_１＝２かつＲ_２＝１であ
る。丸め制御フラグに１がセットされている場合には、
Ｒ_１＝Ｒ_２＝０である。丸め制御フラグの値は、Ｐフレ
ームごとに１と０の間で交互に変える。各Ｉフレームで
は、丸め制御フラグの値が０にリセットされる。したが
って、丸め制御は、フレーム単位で動作する。

【００１４】式１、２、および３は、双一次補間（bili
near interpolation）の例である。双一次補間は、高速
であり、ピクセル値が滑らかになる傾向がある。この平
滑化は、望ましい効果（量子化雑音の知覚可能性の低下
など）を有する場合があるが、有効なピクセル情報の消
失につながる可能性もある。

【００１５】１／４ピクセル動きベクトル分解能の場合
に、ＷＭＶ８エンコーダまたはＷＭＶ８デコーダでは、
まず、双三次フィルタ（bicubic filter）を使用して、
１／２ピクセル位置での輝度ピクセル値を補間する。双
三次補間は、双一次補間より低速であるが、エッジ値が
保存される傾向があり、より少ない有効ピクセル情報の
消失をもたらす。３つの別個の１／２ピクセル位置
Ｈ_０、Ｈ_１、Ｈ_２の双三次フィルタは、次の通りであ
る。 Ｈ_０＝（−ｅ＋９ｆ＋９ｇ−ｈ＋８）＞＞４ （４） Ｈ_１＝（−ｂ＋９ｆ＋９ｊ−ｎ＋８）＞＞４ （５） Ｈ_２＝（−ｔ_０＋９ｔ_１＋９ｔ_２−ｔ_３＋８）＞＞４ （６）

【００１６】ここで、ｔ_０、ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３は、次の
ように計算される。 ｔ_０＝（−ａ＋９ｂ＋９ｃ−ｄ＋８）＞＞４ （７） ｔ_１＝（−ｅ＋９ｆ＋９ｇ−ｈ＋８）＞＞４ （８） ｔ_２＝（−ｉ＋９ｊ＋９ｋ−ｌ＋８）＞＞４ （９） ｔ_３＝（−ｍ＋９ｎ＋９ｏ−ｐ＋８）＞＞４ （１０）

【００１７】式（４）から（１０）は、入力値の範囲の
外の出力をもたらすことができる。例えば、８ビット入
力（範囲０、．．．、２５５）について、一連の値、０
２５５ ２５５ ０によって、式（４）から（１０）
のどれにおいても、２８７の出力値が作られる。したが
って、ＷＭＶ８エンコーダまたはＷＭＶ８デコーダで
は、有効な範囲内になるように、すべての式（４）から
（１０）の出力値をクランプ（または「クリッピン
グ」）する。例えば、８ビット出力値について、０未満
の値は０に変更され、２５５を超える値は２５５に変更
される。クランプは、範囲の問題に対処するが、計算の
速度が落ちる。さらに、クランプは、精度の消失をもた
らす。

【００１８】ＷＭＶ８エンコーダまたはＷＭＶ８デコー
ダでは、その後、補間の後続ステージで、ある１／４ピ
クセル位置のピクセル値を計算する。これらの１／４ピ
クセル位置は、水平方向に、２つの１／２ピクセル位置
の間または整数ピクセル位置と１／２ピクセル位置との
間のいずれかに配置される。これらの１／４ピクセル位
置に関して、ＷＭＶ８エンコーダまたはＷＭＶ８デコー
ダでは、丸め制御なしで、２つの水平に隣接する１／２
ピクセル／整数ピクセル位置を使用する双一次補間（す
なわち（ｘ＋ｙ＋１）＞＞１）が使用される。

【００１９】輝度動きベクトルを計算したならば、ＷＭ
Ｖ８エンコーダまたはＷＭＶ８デコーダでは、同一位置
のクロミナンス動きベクトルを導出する。ＷＭＶ８の色
平面は、水平と垂直の両方で輝度平面の半分の大きさな
ので、輝度動きベクトル値を、適当なクロミナンス動き
ベクトル値にスケーリングしなければならない。ＷＭＶ
８では、この変換処理に、輝度動きベクトルを半分にす
ることと、結果のクロミナンス動きベクトルを１／２ピ
クセル精度に丸めることとが含まれる。したがって、１
／２ピクセル精度を有する輝度動きベクトルは、１／４
ピクセル精度を有するクロミナンス動きベクトルに変換
されない。さらに、ＷＭＶ８でのクロミナンス丸めは、
ユーザによる修正または選択が可能ではない単一のモー
ドで動作する。

【００２０】ＷＭＶ８では、基準フレーム内のサブピク
セル位置のピクセル値が、いくつかの状況でアンダーフ
ローまたはオーバーフローを示す場合がある。例えば、
１／４ピクセル位置の輝度ピクセル値は、隣接する整数
ピクセル位置の値が２５５であり、隣接する１／２ピク
セル位置の値が２８７（０＋９×２５５＋９×２５５−
０＋８＞＞４＝２８７）である場合に、２７１
（０、．．．、２５５の範囲の外）になる可能性がある
（２５５＋２８７＋１＞＞１＝２７１）。この問題に対
処するために、マクロブロックについて残差ブロックを
予測値に加算した後に、ＷＭＶ８エンコーダおよびＷＭ
Ｖ８デコーダでは、必要な場合に、範囲０、．．．、２
５５内になるようにマクロブロックの再構成される値を
クランプする。

【００２１】ＷＭＶ８の他に、複数の国際標準規格が、
ビデオの圧縮および圧縮解除に関係する。これらの標準
規格には、国際電気通信連合［「ＩＴＵ」］のＭｏｔｉ
ｏｎＰｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ
［「ＭＰＥＧ」］１、２、および４標準規格と、Ｈ．２
６１標準規格、Ｈ．２６２標準規格、およびＨ．２６３
標準規格が含まれる。ＷＭＶ８と同様に、これらの標準
規格では、イントラフレーム圧縮およびインターフレー
ム圧縮の組合せが使用されるが、これらの標準規格は、
通常は、使用される圧縮技法の詳細においてＷＭＶ８と
異なる。

【００２２】複数の標準規格（例えばＭＰＥＧ ４およ
びＨ．２６３）が、双一次フィルタおよび基本的な丸め
制御を使用する１／２ピクセル動き推定および１／２ピ
クセル動き補償を提供する。さらに、Ｈ．２６３では、
理論的には１／４ピクセル分解能（すなわち、１／２ピ
クセル輝度動きベクトルの分解能の半分）を有するクロ
ミナンス動きベクトルが、１／２ピクセル精度またはフ
ルピクセル精度のいずれかに丸められ、その結果、１／
４ピクセル値がクロミナンス空間で許容されなくなる。
標準規格の動き推定／補償に関する詳細については、各
標準規格の仕様書自体を参照されたい。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】動き推定および動き補
償は、効果的な圧縮技法であるが、様々な前の動き推定
／補償技法（ＷＭＶ８および上で述べた標準規格の）
は、下記を含む複数の短所を有する。

【００２４】（１）基準フレーム内のサブピクセル位置
でピクセル値を計算するときに、エンコーダおよびデコ
ーダが、中間値の精度を不必要に失う。例えば、ＷＭＶ
８で１／４ピクセル位置のピクセル値を計算するとき
に、１／２ピクセル位置の中間値が、より多数のビット
深さが使用可能である可能性があるという事実にもかか
わらず、４ビットだけ右シフトされる。さらに、ＷＭＶ
８エンコーダ／デコーダでは、１／４ピクセル位置の２
ステージ補間中に中間値がクランプされ、これによっ
て、計算速度が低下し、精度の不必要な消失がもたらさ
れる。

【００２５】（２）１／４ピクセル動き推定よび動き補
償のピクセル値の補間が、多くの場合に非効率的であ
る。例えば、ＷＭＶ８では、１次元１／４ピクセル位置
の計算が、１／２ピクセル位置に関するフィルタの使用
とその後の双一次フィルタの使用を必要とする。

【００２６】（３）エンコーダおよびデコーダで、マル
チステージ補間で作成される可能性がある丸め誤差の累
積を考慮に入れることができない。丸め誤差は、例え
ば、ピクセル値が、ビデオシーケンスのフレームからフ
レームへと繰り返して丸められるときに発生する。この
丸め誤差によって、低品質低ビットレートビデオシーケ
ンスの知覚可能なアーチファクトが引き起こされる可能
性がある。例えば、ＷＭＶ８エンコーダおよびＷＭＶ８
デコーダで、複数のステージで１／４ピクセル位置のピ
クセル値について補間するときに、丸め制御が使用され
ない。その代わりに、各ステージの結果が、補間の各ス
テージで同一の形で（丸め制御なしで）丸められる。

【００２７】（４）クロミナンス丸めが、１／４ピクセ
ル精度で実行されず、クロミナンス動きベクトル丸めオ
プションに対する制御が与えられない。例えば、ＷＭＶ
８エンコーダおよびＷＭＶ８デコーダは、すべてのクロ
ミナンス動きベクトルを１／２ピクセル値に丸め、単一
モードでのみ動作する。

【００２８】動き推定および動き補償のデジタルビデオ
に対するクリティカルな重要性を与えられれば、動き推
定および動き補償がよく開発された分野であることは、
驚くべきものではない。しかし、前の動き推定技法およ
び動き補償技法の利益がどれほどであれ、それらは、下
記の技法およびツールの長所を有しない。

【００２９】

【課題を解決するための手段】要約すると、この詳細な
説明は、マルチステージ補間の丸め制御の様々なテクニ
ックおよびツールを対象とする。例えば、ビデオのコー
ディングおよびデコーディングの応用分野において、ビ
デオエンコーダおよびビデオデコーダは、マルチステー
ジ補間によって基準ビデオフレーム内のピクセル位置の
ピクセル値を計算する時に、ステージ交互丸め制御（st
age-alternating rounding control）を使用する。ステ
ージ交互丸め制御を使用することによって、マルチステ
ージ補間からの丸め誤差のフレームからフレームへの累
積が減少する。これによって、あるタイプのビデオシー
ケンス（例えば、インターネット上でストリーミングさ
れる低品質低ビットレートビデオシーケンス）における
知覚可能なアーチファクトを減らすことによって、総合
的な性能を改善することができる。

【００３０】ビデオエンコーダまたはビデオデコーダな
どのコンポーネントは、ステージ交互丸め制御を伴う補
間の複数ステージ（multiple stages of interpolatio
n）を使用して、ある値を計算する。例えば、第１ステ
ージで、コンポーネントが第１の限界の値を第１の方向
で最も近い整数に丸め、第２ステージで、コンポーネン
トが第２の限界の値を第１の方向と反対の第２の方向で
最も近い整数に丸める。丸め制御パラメータによって、
第１および第２の方向が制御される場合がいくらかあ
る。丸め制御パラメータ自体は、フレームごとにまたは
他の基準で交互になる（例えば０と１の間で）。

【００３１】様々なテクニックおよびツールが、組み合
わせてまたは独立に使用することができる。追加の特徴
および長所は、添付図面に関して進められる以下の詳細
な説明から明白になる。

【００３２】

【発明の実施の形態】本明細書に記載の実施形態は、動
き推定および動き補償でのサブピクセル補間の技法およ
びツールに関する。様々な実施形態は、補間の後のステ
ージまでクランプおよび／またはビットシフト（精度の
消失をもたらす可能性がある動作）を延期することによ
って、マルチステージ補間で精度を保つ技法およびツー
ルに関する。他の実施形態は、マルチステージ補間の効
率的なフィルタリング動作または丸め動作に関する。

【００３３】エンコーダまたはデコーダによって、基準
フレームでのあるいは１つまたは複数のブロックまたは
マクロブロックなどのフレームの一部での、サブピクセ
ル補間を実行する。エンコーダ／デコーダによって、基
準フレーム内のサブピクセル位置のピクセル値を計算す
る。エンコーダ／デコーダによって、その後、サブピク
セル精度の動きベクトルを使用して、動き補償を実行す
ることができる。

【００３４】いくつかの実施形態で、ビデオエンコーダ
またはビデオデコーダによって、ビデオコーディングア
プリケーションまたはビデオデコーディングアプリケー
ションでサブピクセル補間を実行する。その代わりに、
別のエンコーダまたはデコーダ、あるいは別のタイプの
コンポーネントによって、サブピクセル補間または以下
で別のタイプのアプリケーションで説明する他の技法を
実行する。

【００３５】基準フレームに対してサブピクセル補間を
実行する代わりに、いくつかの実施形態で、エンコーダ
／デコーダによって、フィールド、オブジェクトレイ
ヤ、または他のイメージに対するサブピクセル補間を実
行する。

【００３６】いくつかの実施形態では、サブピクセル補
間は、ＹＵＶ色空間で基準フレームの輝度平面および色
平面のピクセル値を計算することによって行われる。代
替案では、色空間が異なる（例えば、ＹＩＱまたはＲＧ
Ｂ）。

【００３７】様々な技法およびツールは、組み合わせて
または独立に使用することができる。異なる実施形態に
よって、１つまたは複数の本明細書に記載の技法および
ツールが実施される。これらの技法の動作を、通常は、
提示のために特定のシーケンシャルな順序で説明する
が、この説明の形に、特に順序付けが必要でない限り、
動作の順序の小さい再構成が含まれることを理解された
い。例えば、シーケンシャルに説明される動作を、いく
つかの場合に、再配置するか同時に実行することができ
る。さらに、説明を簡単にするために、流れ図に、通常
は、特定の技法を他の技法と共に使用することができる
様々な形を図示しない。

【００３８】いくつかの実施形態で、ビデオエンコーダ
およびビデオデコーダで、ビットストリーム内の様々な
フラグおよび信号を使用する。特定のフラグおよび信号
を説明するが、この説明の形に、フラグおよび信号に関
する異なる規約（例えば１ではなく０）が含まれること
を理解されたい。

【００３９】Ｉ．コンピューティング環境 図３に、複数の本明細書に記載の実施形態がその中で実
施される、適するコンピューティング環境（３００）を
示す。この技法およびツールを、異なる汎用または特殊
目的のコンピューティング環境で実施することができる
ので、コンピューティング環境（３００）は、使用また
は機能性に関する制限を暗示することを意図されたもの
ではない。

【００４０】図３を参照すると、コンピューティング環
境（３００）に、少なくとも１つの処理ユニット（３１
０）およびメモリ（３２０）が含まれる。図３では、こ
の最も基本的な構成（３３０）が、破線の中に含まれ
る。処理ユニット（３１０）は、コンピュータ実行可能
命令を実行し、実際のプロセッサまたは仮想プロセッサ
とすることができる。マルチプロセッシングシステムで
は、複数の処理ユニットがコンピュータ実行可能命令を
実行して、処理能力を高める。メモリ（３２０）は、揮
発性メモリ（例えば、レジスタ、キャッシュ、ＲＡ
Ｍ）、不揮発性メモリ（例えば、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯ
Ｍ、フラッシュメモリなど）、またはこの２つの組合せ
とすることができる。メモリ（３２０）には、ビデオエ
ンコーダおよび／またはビデオデコーダなどのエンコー
ダおよび／またはデコーダでサブピクセル補間技法を実
施するソフトウェア（３８０）が格納される。

【００４１】コンピューティング環境は、追加の特徴を
有する場合がある。例えば、コンピューティング環境
（３００）に、ストレージ（３４０）、１つまたは複数
の入力デバイス（３５０）、１つまたは複数の出力デバ
イス（３６０）、および１つまたは複数の通信接続（３
７０）が含まれる。バス、コントローラ、またはネット
ワークなどの相互接続機構（図示せず）によって、コン
ピューティング環境（３００）のコンポーネントが相互
接続される。通常、オペレーティングシステムソフトウ
ェア（図示せず）によって、コンピューティング環境
（３００）内で実行される他のソフトウェアのオペレー
ティング環境が提供され、コンピューティング環境（３
００）のコンポーネントのアクティビティが調整され
る。

【００４２】ストレージ（３４０）は、取外し可能また
は取外し不能とすることができ、ストレージ（３４０）
には、磁気ディスク、磁気テープ、磁気カセット、ＣＤ
−ＲＯＭ、ＤＶＤ、または、情報を格納でき、コンピュ
ーティング環境（３００）内でアクセスできる他の任意
の媒体が含まれる。ストレージ（３４０）には、サブピ
クセル補間技法を実施するソフトウェア（３８０）の命
令が格納される。

【００４３】入力デバイス（３５０）は、キーボード、
マウス、ペン、またはトラックボールなどの接触入力デ
バイス、音声入力デバイス、スキャニングデバイス、ま
たは、コンピューティング環境（３００）に入力を提供
する別のデバイスとすることができる。オーディオエン
コードまたはビデオエンコードのために、入力デバイス
（３５０）を、サウンドカード、ビデオカード、ＴＶチ
ューナカード、またはアナログ形式またはデジタル形式
でオーディオ入力またはビデオ入力を受け入れる類似す
るデバイス、あるいは、オーディオサンプルまたはビデ
オサンプルをコンピューティング環境（３００）に読み
込むＣＤ−ＲＯＭまたはＣＤ−ＲＷとすることができ
る。出力デバイス（３６０）は、ディスプレイ、プリン
タ、スピーカ、ＣＤライタ、または、コンピューティン
グ環境（３００）からの出力を提供する別のデバイスと
することができる。

【００４４】通信接続（３７０）によって、通信媒体を
介する別のコンピューティングエンティティへの通信が
可能になる。通信媒体は、コンピュータ実行可能命令、
オーディオまたはビデオの入力または出力、あるいは他
のデータなどの情報が、変調されたデータ信号で伝えら
れる。変調されたデータ信号とは、信号内で情報をエン
コードする形で１つまたは複数の特性を設定されまたは
変更された信号である。限定ではなく例として、通信媒
体には、電気、光、ＲＦ、赤外線、音響、または他の搬
送波を用いて実施される有線もしくは無線の技術が含ま
れる。

【００４５】技法およびツールを、コンピュータ可読媒
体の全般的なコンテキストで説明することができる。コ
ンピュータ可読媒体とは、コンピューティング環境内で
アクセスできるすべての使用可能な媒体である。制限で
はなく例として、コンピューティング環境（３００）に
関して、コンピュータ可読媒体に、メモリ（３２０）、
ストレージ（３４０）、通信媒体、およびこれらの任意
の組合せが含まれる。

【００４６】技法およびツールを、プログラムモジュー
ルに含まれるものなどの、ターゲットの実際のプロセッ
サまたは仮想プロセッサ上のコンピューティング環境内
で実行されるコンピュータ実行可能命令の全般的なコン
テキストで説明することができる。一般に、プログラム
モジュールには、特定のタスクを実行するか特定の抽象
データ型を実施する、ルーチン、プログラム、ライブラ
リ、オブジェクト、クラス、コンポーネント、データ構
造などが含まれる。プログラムモジュールの機能性を、
望みに応じて様々な実施形態で、組み合わせるかプログ
ラムモジュールの間で分割することができる。プログラ
ムモジュールのコンピュータ実行可能命令を、ローカル
コンピューティング環境または分散コンピューティング
環境内で実行することができる。

【００４７】提示のために、この詳細な説明で、「決
定」および「選択」などの用語を使用して、コンピュー
ティング環境でのコンピュータ動作を説明する。これら
の用語は、コンピュータによって実行される動作の高水
準の抽象化であり、人間によって実行される動作と混同
してはならない。これらの用語に対応する実際のコンピ
ュータ動作は、実施形態に応じて変化する。

【００４８】ＩＩ．一般化されたビデオエンコーダおよ
びビデオデコーダ 図４は、一般化されたビデオエンコーダ（４００）のブ
ロック図であり、図５は、一般化されたビデオデコーダ
（５００）のブロック図である。

【００４９】エンコーダおよびデコーダ内のモジュール
の間に示された関係は、エンコーダおよびデコーダ内の
情報の主な流れを示し、図を簡単にするために、他の関
係は図示されていない。具体的に言うと、図４および図
５には、通常は、ビデオシーケンス、フレーム、マクロ
ブロック、ブロックなどに使用されるエンコーダ設定、
モード、テーブルなどを示すサイド情報（side informa
tion）が示されていない。そのようなサイド情報は、通
常はサイド情報のエントロピ符号化（entropyencodin
g）の後に、出力ビットストリーム内で送信される。出
力ビットストリームのフォーマットは、Ｗｉｎｄｏｗｓ
（登録商標）Ｍｅｄｉａ Ｖｉｄｅｏフォーマットまた
は別のフォーマットとすることができる。

【００５０】エンコーダ（４００）およびデコーダ（５
００）は、ブロックベースであり、４：２：０マクロブ
ロックフォーマットを使用し、各マクロブロックには、
４つの８×８輝度ブロック（時には１つの１６×１６マ
クロブロックとして扱われる）と、２つの８×８クロミ
ナンスブロック（例えば、１つはＵブロック、１つはＶ
ブロック）が含まれる。代替案では、エンコーダ（４０
０）およびデコーダ（５００）が、オブジェクトベース
であり、異なるマクロブロックフォーマットまたはブロ
ックフォーマットを使用するか、８×８ブロックおよび
１６×１６マクロブロックと異なるサイズまたは構成の
ピクセルの組に対する操作を実行する。

【００５１】実施形態および所望の圧縮のタイプに応じ
て、エンコーダまたはデコーダのモジュールを、追加
し、省略し、複数のモジュールに分割し、他のモジュー
ルと組み合わせ、かつ／または類似するモジュールで置
換することができる。代替実施形態では、異なるモジュ
ールおよび／またはモジュールの他の構成を有するエン
コーダまたはデコーダによって、本明細書に記載の技法
の１つまたは複数が実行される。

【００５２】Ａ．ビデオエンコーダ 図４は、一般的なビデオエンコーダシステム（４００）
のブロック図である。エンコーダシステム（４００）
は、現在のフレーム（４０５）を含むビデオフレームの
シーケンスを受け取り、出力として圧縮ビデオ情報（４
９５）を作る。ビデオエンコーダの特定の実施形態で
は、通常は、一般化されたエンコーダ（４００）の変形
形態または補足されたバージョンが使用される。

【００５３】エンコーダシステム（４００）によって、
予測フレームおよびキーフレームが圧縮される。提示の
ために、図４に、エンコーダシステム（４００）を介す
るキーフレームのパスと、順方向予測フレームのパスを
示す。エンコーダシステム（４００）のコンポーネント
の多くが、キーフレームと予測フレームの両方の圧縮に
使用される。これらのコンポーネントによって実行され
る正確な動作を、圧縮される情報のタイプに応じて変更
することができる。

【００５４】予測フレーム［インターコーディングされ
たフレーム、あるいは両方向予測の場合にｐフレームま
たはｂフレームとも称する］は、あるフレームから他の
フレームへの予測（または差）に関して表現される。予
測残差は、予測されたものと元のフレームの間の差であ
る。対照的に、キーフレーム［ｉフレーム、イントラコ
ーディングされたフレームとも称する］は、他のフレー
ムへの参照なしで圧縮される。

【００５５】現在のフレーム（４０５）が、順方向予測
フレームである場合には、動き推定（motion estimato
r）（４１０）が、基準フレームに関して、現在のフレ
ーム（４０５）のマクロブロックまたはピクセルの他の
組の動きを推定し、基準フレームは、フレームストア
（４２０）にバッファリングされた、再構成された前の
フレーム（４２５）である。代替実施形態では、基準フ
レームが、後のフレームであるか、現在のフレームであ
るかが、両方向予測される。動き推定（４１０）は、サ
イド情報として、動きベクトルなどの動き情報（４１
５）を出力する。動き補償（motion compensator）（４
３０）が、再構成された前のフレーム（４２５）に動き
情報（４１５）を適用して、動き補償された現在のフレ
ーム（４３５）を形成する。しかし、予測は、ほとんど
の場合に完全ではなく、動き補償された現在のフレーム
（４３５）と元の現在のフレーム（４０５）との間の差
が、予測残差（４４５）である。代替案では、動き推定
（estimator）および動き補償（motion compensator）
が、別のタイプの動き推定／補償を適用する。

【００５６】周波数変換（Frequency transformer）
（４６０）が、空間領域ビデオ情報を周波数領域（すな
わちスペクトル）データに変換する。ブロックベースの
ビデオフレームについて、周波数変換（４６０）は、離
散コサイン変換［「ＤＣＴ」］またはＤＣＴの変形形態
を動き予測残差データのブロックに適用して、ＤＣＴ係
数のブロックを作る。代替案では、周波数変換（４６
０）が、フーリエ変換などの別の普通の周波数変換を適
用するか、ウェーブレット分析またはサブバンド分析を
使用する。いくつかの実施形態で、周波数変換（４６
０）が、キーフレームの空間予測残差のブロックに周波
数変換を適用する。周波数変換（４６０）は、８×８、
８×４、４×８、または他のサイズの周波数変換を適用
することができる。

【００５７】その後、量子化（Quantizer）（４７０）
が、スペクトルデータ係数のブロックを量子化する。こ
の量子化（Quantizer）は、フレームごとにまたは別の
基準で変化するステップサイズを用いてスペクトルデー
タに均一のスカラ量子化を適用する。代替案では、量子
化が、例えば不均一量子化、ベクトル量子化、または非
適応量子化などの別のタイプの量子化をスペクトルデー
タ係数に適用し、あるいは、周波数変換を使用しないエ
ンコーダシステムでは、スペクトル領域データを直接に
量子化する。適応量子化のほかに、エンコーダ（４０
０）は、ドロッピング、適応フィルタリング、または他
のレート制御の技法を使用することができる。

【００５８】再構成された現在のフレームが、後続の動
き推定／補償に必要なときには、逆量子化（Inverse qu
antizer）（４７６）が、量子化されたスペクトルデー
タ係数に対して逆量子化を実行する。その後、逆周波数
変換（Inverse frequency transformer）（４６６）
が、周波数変換（４６０）の動作の逆を実行し、再構成
された予測残差（予測フレームの場合）または再構成さ
れたキーフレームを作る。現在のフレーム（４０５）
が、キーフレームである場合には、再構成されたキーフ
レームが、再構成された現在のフレーム（図示せず）と
して採用される。現在のフレーム（４０５）が、予測フ
レームである場合には、再構成された予測残差を動き補
償された現在のフレーム（４３５）に加算して、再構成
された現在のフレームを形成する。フレームストア（４
２０）は、次のフレームの予測に使用するために、再構
成された現在のフレームをバッファリングする。いくつ
かの実施形態で、エンコーダが、再構成されたフレーム
にデブロッキングフィルタ（deblocking filter）を適
用して、フレームのブロック内の不連続性を適応式に平
滑化する。

【００５９】エントロピ符号化（Entropy coder）（４
８０）は、量子化（Quantizer）（４７０）の出力並び
にあるサイド情報（例えば、動き情報（４１５）、量子
化ステップサイズなど）を圧縮する。通常のエントロピ
符号化技法には、算術コーディング、差分コーディン
グ、ハフマンコーディング、ランレングスコーディン
グ、ＬＺコーディング、辞書コーディング、および上記
の組合せが含まれる。エントロピ符号化（４８０）（en
tropy coder）は、通常は、異なる種類の情報（例え
ば、ＤＣ係数、ＡＣ係数、異なる種類のサイド情報）に
異なるコーディング技法を使用し、特定のコーディング
技法内で複数のコードテーブルの中から選択することが
できる。

【００６０】エントロピ符号化（４８０）は、圧縮ビデ
オ情報（４９５）をバッファ（４９０）に入れる。バッ
ファレベルインジケータが、ビットレート適応モジュー
ルにフィードバックされる。圧縮ビデオ情報（４９５）
は、一定のまたは比較的一定のビットレートでバッファ
（４９０）から放出され、そのビットレートでの後続の
ストリーミングのために格納される。代替案では、エン
コーダシステム（４００）が、圧縮の直後に圧縮ビデオ
情報をストリーミングする。

【００６１】バッファ（４９０）の前または後に、圧縮
ビデオ情報（４９５）を、ネットワークを介する伝送の
ためにチャネルコーディングすることができる。チャネ
ルコーディングでは、エラー検出および訂正データを圧
縮ビデオ情報（４９５）に適用することができる。

【００６２】Ｂ．ビデオデコーダ 図５は、一般的なビデオデコーダシステム（５００）の
ブロック図である。デコーダシステム（５００）は、ビ
デオフレームの圧縮されたシーケンスに関する情報（５
９５）を受け取り、再構成されたフレーム（５０５）を
含む出力を作る。ビデオデコーダの特定の実施形態で
は、通常は、一般化されたデコーダ（５００）の変形形
態または補足された版が使用される。

【００６３】デコーダシステム（５００）は、予測フレ
ームおよびキーフレームを圧縮解除する。提示のため
に、図５に、デコーダシステム（５００）を介するキー
フレームのパスおよび順方向予測フレームのパスを示
す。デコーダシステム（５００）のコンポーネントの多
くが、キーフレームおよび予測フレームの両方の圧縮解
除に使用される。これらのコンポーネントによって実行
される正確な動作を、圧縮解除される情報のタイプに応
じて変更することができる。

【００６４】バッファ（５９０）が、圧縮ビデオシーケ
ンスに関する情報（５９５）を受け取り、受け取った情
報をエントロピ復号（Entropy decoder）（５８０）か
ら使用可能にする。バッファ（５９０）は、通常は、経
時的にかなり一定の速度で情報を受け取り、バッファ
（５９０）には、帯域幅または伝送の短期間変動を平滑
化するためにジッタバッファが含まれる。バッファ（５
９０）に、再生バッファおよび他のバッファも含めるこ
とができる。代替案では、バッファ（５９０）が、変化
する速度で情報を受け取る。バッファ（５９０）の前ま
たは後に、圧縮ビデオ情報を、チャネルデコードし、エ
ラー検出および訂正のために処理することができる。

【００６５】エントロピ復号（５８０）は、通常はエン
コーダ内で実行されるエントロピ符号化の逆を適用する
ことによって、エントロピ符号化された量子化されたデ
ータ並びにエントロピ符号化されたサイド情報（例え
ば、動き情報（５１５）、量子化ステップサイズ）をデ
コードする。エントロピ復号技法には、算術デコーディ
ング、差分デコーディング、ハフマンデコーディング、
ランレングスデコーディング、ＬＺデコーディング、辞
書デコーディング、および上記の組合せが含まれる。エ
ントロピ復号（５８０）は、頻繁に、異なる種類の情報
（例えば、ＤＣ係数、ＡＣ係数、異なる種類のサイド情
報）に異なるデコーディング技法を使用し、特定のデコ
ーディング技法内で複数のコードテーブルの中から選択
することができる。

【００６６】再構成されるフレーム（５０５）が、順方
向予測フレームである場合には、動き補償（motion com
pensator）（５３０）が、動き情報（５１５）を基準フ
レーム（５２５）に適用して、再構成されるフレーム
（５０５）の予測（５３５）を形成する。例えば、動き
補償（５３０）は、マクロブロック動きベクトルを使用
して、基準フレーム（５２５）内のマクロブロックを見
つける。フレームバッファ（５２０）に、基準フレーム
として使用される、前に再構成されたフレームが格納さ
れる。代替案では、動き補償（motion compensator）
が、別のタイプの動き補償を適用する。動き補償による
予測は、ほとんどの場合に完全ではなく、したがって、
デコーダ（５００）は、予測残差も再構成する。

【００６７】デコーダが、後続の動き補償のために、再
構成されたフレームを必要とするときに、フレームスト
ア（５２０）に、再構成されたフレームが、次のフレー
ムの予測に使用するために格納される。いくつかの実施
形態で、エンコーダは、再構成されたフレームにデブロ
ッキングフィルタを適用して、フレームのブロック内の
不連続性を適応式に平滑化する。

【００６８】逆量子化（５７０）が、エントロピ復号さ
れたデータを逆量子化する。一般に、この逆量子化（In
verse quantizer）は、フレームごとにまたは別の基準
で変化するステップサイズを用いてエントロピ復号され
たデータに均一のスカラ逆量子化を適用する。代替案で
は、逆量子化が、例えば不均一逆量子化、ベクトル逆量
子化、または非適応逆量子化などの別のタイプの逆量子
化をデータに適用し、あるいは、逆周波数変換を使用し
ないデコーダシステムでは、空間領域データを直接に逆
量子化する。

【００６９】逆周波数変換（５６０）は、量子化された
周波数領域データをスペクトル領域ビデオ情報に変換す
る。ブロックベースビデオフレームについて、逆周波数
変換（５６０）は、逆ＤＣＴ［「ＩＤＣＴ」］またはＩ
ＤＣＴの変形をＤＣＴ係数のブロックに適用し、動き予
測残差データを作る。代替案では、逆周波数変換（５６
０）が、逆フーリエ変換などの別の普通の逆周波数変換
を適用するか、ウェーブレット分析またはサブバンド分
析を使用する。いくつかの実施形態で、逆周波数変換
（５６０）は、キーフレームの空間予測残差のブロック
に逆周波数変換を適用する。逆周波数変換（５６０）
は、８×８、８×４、４×８、または他のサイズの逆周
波数変換を適用することができる。

【００７０】ＩＩＩ．動き推定および動き補償 インターフレームコーディングでは、フレームの間の時
間的冗長性を活用して、圧縮を達成する。時間的冗長性
削減では、現在のフレームをコーディングするときに、
予測値として、前にコーディングされたフレームを使用
する。以下で説明する実施形態では、ビデオエンコーダ
で、より少ないビット数を使用して情報をコーディング
するために、通常のビデオシーケンス内の時間的冗長性
を活用する。ビデオエンコーダでは、基準フレーム（例
えば、前にコーディングされた、前のフレーム）に対す
る予測フレームのピクセルのブロック、マクロブロッ
ク、または他の組の動きをパラメータ化するのに動き推
定を使用する。ビデオエンコーダ（並びに対応するデコ
ーダ）では、動き情報および基準フレームを使用して予
測フレームを再構成するのに、動き補償を使用する。

【００７１】動き補償は、基準フレームを変位させるこ
とによってビデオフレームの予測（すなわち、予測フレ
ーム）を生成する処理である。上で注記したように、予
測は、基準フレームからのデータのブロック、マクロブ
ロック、または他の組について形成される。また、通常
は、変位が、直線をなし、予測されるタイル全体にわた
って一定である。そのような変位は、Ｘ方向およびＹ方
向に沿った変位またはシフトに対応する２つの成分を有
する動きベクトルによって定義される。Ｘ（水平）およ
びＹ（垂直）の動きベクトル成分は、現在予測されつつ
あるタイルと、基準フレーム内の対応する位置との間の
変位を表す。正の値は、現在の位置の下および右の位置
を表す。負の値は、現在の位置の上および左の位置を表
す。

【００７２】一実施形態では、ブロックが、ピクセルの
８×８タイルであり、マクロブロックが、ピクセルの１
６×１６タイルであり、動きベクトルが、１／４ピクセ
ル精度で定義される。他の実施形態では、エンコーダお
よびデコーダで、異なる分解能または任意の変化する動
きベクトルを用いて、かつ／または動きベクトル以外の
動き情報を使用して、本明細書に記載の技法の１つまた
は複数を、異なるサイズのタイルまたは任意の変化する
サイズのタイルに適用する。

【００７３】動きベクトル補償は、通常は、ピクセル変
位に関して、しばしばサブピクセル精度を用いて、指定
される。サブピクセル変位は、適当に定義された動き補
償フィルタを使用して基準フレームをフィルタリングす
ることによって実現される。直線をなすサブピクセル動
き補償の場合に、Ｘ成分およびＹ成分が、固定小数点数
として表現される。これらの数の整数部分を、フルピク
セルシフトと称し、仮数部分を、サブピクセルシフトと
称する。サブピクセルシフトが０のときに、動きは、整
数個のピクセルである。よりしばしば、これは、予測値
を生成するための基準フレームからのブロックコピーと
して実施される（理論上は、何らかの形のフィルタリン
グを潜在的に適用できるはずであるが）。その一方で、
サブピクセルシフトが非０のときには、サブピクセルシ
フトに対応する１つまたは複数のフィルタを基準フレー
ムの整数ピクセル位置に適用することによって、予測値
が生成される。したがって、動き補償フィルタは、サブ
ピクセルシフトによって決定される。

【００７４】フィルタリング動作としてサブピクセルシ
フトを実施するために、動き補償フィルタで、整数ピク
セル位置の基準値に基づいて、小数ピクセル位置でデー
タ点を補間する。一般に、補間の質は、フィルタのサポ
ートに伴って増加する。いくつかの実施形態では、分離
可能な２タップおよび４タップ（各方向で）のフィルタ
が使用され、これらのフィルタは、双一次インターポー
レータおよび双三次インターポーレータに対応する。

【００７５】いくつかの実施形態で、動き補償フィルタ
が、整数算術と、ビットシフトとして実施される除算と
を使用する。丸め制御パラメータＲは、０または１の値
をとり、これによって、これらの除算の丸めの方向が決
定される。この丸め制御パラメータは、定数をセットさ
れる、外部からシグナリングされる、または過去のコー
ディングされた情報から暗黙のうちに導出することがで
きる。

【００７６】図６に、いくつかの実施形態でサブピクセ
ル動き推定およびサブピクセル動き補償中に使用される
基準フレーム（６００）内の整数ピクセル位置およびサ
ブピクセル位置を示す。各方向の１／４ピクセル間隔
で、基準フレーム（６００）に、エンコーダまたはデコ
ーダが特定の変位についてピクセル値を補間する可能性
があるサブピクセル位置が含まれる。基準フレーム（６
００）の整数位置ａからｐは、図６では影付きの円とし
て示され、整数位置の間で補間される１／４位置および
１／２位置は、影なしの円として示されている。位置Ｐ
_０からＰ_８は、表１に記載の、９個の代表的なサブピク
セル位置を表す。

【００７７】

【表１】

【００７８】Ｐ_８で例示される３／４ピクセル位置は、
１／４ピクセル位置の特別なケースとみなすことがで
き、これは、フルピクセル位置から１／４ピクセルだけ
シフトされている。他の３／４ピクセル位置は、可能で
あるが図示されていない。サブピクセル位置Ｐ_０からＰ
_８は、後の補間フィルタの説明で参照する。代替実施形
態では、エンコーダおよびデコーダが、追加のまたは異
なるサブピクセル位置、例えば各方向に１／４ピクセル
以外の間隔で、値を補間する。

【００７９】Ａ．近似双三次補間フィルタ いくつかの実施形態のサブピクセル補間について、ビデ
オエンコーダおよびビデオデコーダで、下記のように定
義される一次（linear）／双一次（bilinear）フィルタ
および／または三次（cubic）／双三次（bicubic）フィ
ルタが使用される。

【００８０】一次インターポーレータは、補間される点
に最も近い２つの格子点での既知の値を使用する、線形
または一次の１次元の多項式である。補間される点での
線形関数の値が、線形補間である。線形多項式の乗数
は、式の線形系を解き、線形フィルタの係数を決定する
ことによって計算される。線形補間フィルタは、２つの
フィルタタップによって定義される。双一次インターポ
ーレータは、２つの次元で分離可能な線形インターポー
レータである。

【００８１】三次インターポーレータは、補間される点
に最も近い４つの格子点での既知の値を使用する、立方
または三次の多項式である。補間される点での三次関数
の値が、三次補間である。三次多項式の乗数は、式の系
を解き、三次フィルタの係数を決定することによって計
算される。三次インターポーレータフィルタは、４つの
フィルタタップによって定義される。双三次インターポ
ーレータは、２つの次元で分離可能な三次インターポー
レータである。

【００８２】一次および双一次という用語は、通常は、
ビデオ圧縮およびビデオ圧縮解除の分野では交換可能に
使用される。普通の２次元補間では、１次元で実行され
る補間動作が、他の次元に複製され、したがって、各フ
ィルタリングステージを、双一次フィルタリングと称す
る。三次および双三次という用語は、同様に交換可能で
ある。

【００８３】本明細書では、一次および双一次という用
語は、１次元、２次元、または３次元以上でのフィルタ
リングを説明するのに交換可能に使用される。同様に、
三次および双三次という用語は、１次元、２次元、また
は３次元以上でのフィルタリングを説明するのに交換可
能に使用される。例えば、式（１１）から（１３）で
は、三次フィルタのタイプが定義されるが、これらは、
双三次フィルタと呼ばれる。というのは、基準ビデオフ
レームの２ステージ補間の一般的な応用例で、フィルタ
が、２ステージ補間の両方の次元について複製される動
作で使用されるからである。より一般的には、フィルタ
リングの次元数は、コンテキストから既知である。

【００８４】いくつかの実施形態で、エンコーダおよび
デコーダで、近似双三次フィルタを使用して、サブピク
セル位置の値を補間する。例えば、エンコーダおよびデ
コーダで、図６に示されたものなどの基準フレームの可
能なシフト位置で下記のフィルタ（Ｆ_１が双三次フィル
タ、Ｆ_２およびＦ_３が近似双三次フィルタ）が使用され
る。 １／２ピクセルシフト Ｆ_１：［−１ ９ ９ −１］ （１１） １／４ピクセルシフト Ｆ_２：［−４ ５３ １８ −３］ （１２） ３／４ピクセルシフト Ｆ_３：［−３ １８ ５３ −４］ （１３）

【００８５】実際には、フィルタに、潜在的にフィルタ
係数によって導入される拡大を補償するために、右シフ
トが含まれる（例えば、Ｆ_１では４ビット、Ｆ_２および
Ｆ_３では６ビット）。演算子＞＞は、右シフト演算子で
ある。右シフト演算子によって、２進数のビットが右に
シフトされ、最下位ビットが捨てられ、最上位ビットに
０が追加される。この演算は、剰余が切り捨てられる、
シフトされるビット数の２のべきによる単純な除算をも
たらす（例えば、３による右シフトは、２^３＝８による
除算をもたらす）。

【００８６】Ｆ_２およびＦ_３のフィルタ係数は、真の１
／４ピクセル双三次インターポーレータ（４タップフィ
ルタ）に粗く基づく。下記の式に、位置Ｐ_０について真
の１／４ピクセル双三次フィルタを適用した結果を示
す。 （−７ｅ＋１０５ｆ＋３５ｇ−５ｈ）＞＞７ （１４）

【００８７】係数の値の合計が、１２８になり、フィル
タリングの産物は、７ビットだけ右シフトされる。近似
双三次フィルタＦ_２およびＦ_３は、性能に関して純粋な
双三次フィルタに迫るが、次式に示されるように、より
低い分解能を有する。 （−７ｅ＋１０５ｆ＋３５ｇ−５ｈ）＞＞７ ＝（−３．５ｅ＋５２．５ｆ＋１７．５ｇ−２．５ｈ）＞＞６ ≒（−４ｅ＋５３ｆ＋１８ｇ−３ｈ）＞＞６ （１５）

【００８８】多くの場合に、純粋な双三次フィルタを使
用することによって、マルチステージ補間での精度のビ
ットの消失がもたらされ、したがって、近似双三次フィ
ルタに関する正規化係数が、少なくとも１／２だけ減ら
される（すなわち、右シフトが１ビット以上減らされ
る）。式（１５）の近似双三次フィルタについて選択さ
れたフィルタ係数は、周波数領域の挙動（例えば、高周
波数情報を保存するため）および経験的挙動（例えば、
あるビットレートに対する最小のひずみを達成するた
め）を考慮に入れた後の、真の双三次フィルタの丸めに
基づく。具体的に言うと、フィルタＦ_２およびＦ_３に
は、まだ４つのフィルタ係数が含まれる（一般に、フィ
ルタで使用されるフィルタ係数が少ないほど、実施が高
速になるが、近接ピクセルの雑音に対処するために、十
分なフィルタ係数を使用しなければならない）。フィル
タ係数値は、合計が６４になるように調節され、これに
よって、より高い分解能の双三次フィルタを近似しなが
ら、１６ビット算術を使用する実施形態が容易になる。
双三次フィルタを近似しながら、合計が６４になる他の
フィルタ係数値を使用することもできる。実質的に純粋
な双三次フィルタのように実行されるが、より少ないサ
ポートおよび／またはより低い分解能を有するフィルタ
を、「近似」双三次フィルタと称する。フィルタが実質
的に純粋な双三次フィルタに似て実行されるかどうかを
客観的に測定する方法の１つが、近似フィルタが純粋な
双三次フィルタによく相関する（すなわち、定義された
閾値以内である）かどうかを検査することである。一実
施形態では、相関が、フィルタのベクトルの間の角度の
コサイン（できる限り１に近いことが望まれる）を測定
することであり、閾値は０．９５である。他の客観的ま
たは主観的な測定、他の相関測定値、および／または閾
値を、使用することもできる。例えば、近似双三次フィ
ルタのフィルタ係数を選択し、その結果、それらの合計
が、効率的なフーリエ変換または他の数学的操作を容易
にする他の値になるようにすることができる。

【００８９】以下でより完全に説明するように、図７
に、式（１１）から（１３）で概要を示された双三次フ
ィルタに対応する場合のそれぞれの補間されたピクセル
を計算するのに使用されるピクセル値と共に、整数ピク
セル位置を示す。Ｐは、ピクセル値が計算されるサブピ
クセル位置を示す。Ｉ_１、Ｉ_２、Ｉ_３、およびＩ_４は、
補間の次元に沿った整数ピクセル位置を表す。図７に
は、水平補間が示されているが、同一の演算および位置
の配置が、垂直補間に適用される。

【００９０】代替実施形態では、エンコーダおよびデコ
ーダで、他のおよび／または追加の補間フィルタが使用
される。例えば、エンコーダおよびデコーダで、双一次
（すなわち２タップの）フィルタが、値の補間に使用さ
れる。例えば、図６のサブピクセル位置を参照すると、
Ｐ_１、Ｐ_５、およびＰ_７の値を決定するのに使用される
補間フィルタを、式（１）から（３）に示されたフィル
タとすることができる。

【００９１】Ｂ．１次元補間様々なサブピクセル位置に
ついて、いくつかの実施形態のエンコーダおよびデコー
ダでは、補間された値を１つの次元だけで計算する。図
７に示されているように、下記の式によって、整数ピク
セルの間で補間するときの、フィルタＦ_１（１／２ピク
セルシフト）、Ｆ_２（１／４ピクセルシフト）、および
Ｆ_３（３／４ピクセルシフト）の動作が示される。

【００９２】 Ｆ_１：（−１Ｉ_１＋９Ｉ_２＋９Ｉ_３−１Ｉ_４＋８−ｒ）＞＞４ （１６） Ｆ_２：（−４Ｉ_１＋５３Ｉ_２＋１８Ｉ_３−３Ｉ_４＋３２−ｒ）＞＞６ （１７） Ｆ_３：（−３Ｉ_１＋１８Ｉ_２＋５３Ｉ_３−４Ｉ_４＋３２−ｒ）＞＞６ （１８） ここで、値ｒによって、丸めが制御される。下記のよう
に、値ｒは、２進フレームレベル丸め制御パラメータＲ
と補間方向に依存する。

【００９３】

【数１】

【００９４】１次元補間をさらに示すために、図６のＰ
_１およびＰ_５によって、１つの次元だけでの補間を必要
とする（すなわち、Ｐ_１では水平方向、Ｐ_５では垂直方
向）、基準フレーム（６００）内の１／２ピクセル位置
が示されている。次式によって、Ｐ_１およびＰ_５につい
て整数ピクセルの間で補間するときのフィルタＦ_１（１
／２ピクセルシフト）の動作が示される。 Ｐ_１＝（−１ｅ＋９ｆ＋９ｇ−１ｈ＋８−ｒ）＞＞４ （２０） Ｐ_５＝（−１ｂ＋９ｆ＋９ｊ−１ｎ＋８−ｒ）＞＞４ （２１）

【００９５】同様に、図６のＰ_０およびＰ_２によって、
１つの次元だけでの補間を必要とする、基準フレーム
（６００）内の１／４ピクセル位置が示される。次式に
よって、Ｐ_０およびＰ_２について整数ピクセルの間で補
間するときのフィルタＦ_２（１／４ピクセルシフト）の
動作が示される。 Ｐ_０＝（−４ｅ＋５３ｆ＋１８ｇ−３ｈ＋３２−ｒ）＞＞６ （２２） Ｐ_２＝（−４ｂ＋５３ｆ＋１８ｊ−３ｎ＋３２−ｒ）＞＞６ （２３）

【００９６】近似１／４ピクセル双三次フィルタＦ
_２を、わずかな修正だけを用いて使用して、３／４ピク
セル位置を計算することもできる。例えば、次式によっ
て、Ｐ_８について整数ピクセルの間で補間するときのフ
ィルタＦ_３（３／４ピクセルシフト）の動作が示され
る。 Ｐ_８＝（−３ｂ＋１８ｆ＋５３ｊ−４ｎ＋３２−ｒ）＞＞６ （２４）

【００９７】代替案では、エンコーダおよびデコーダ
で、１つの次元の１／２ピクセル、１／４ピクセル、ま
たは３／４ピクセルだけシフトされる位置について他の
および／または追加の補間フィルタが使用される。例え
ば、エンコーダおよびデコーダで、より多数またはより
少数のフィルタ係数、異なるフィルタ係数、異なる丸
め、または丸めなしのフィルタが使用される。

【００９８】Ｃ．多次元補間 いくつかの実施形態では、補間が、２次元でオフセット
したサブピクセル位置で実行される。例えば、図６で、
Ｐ_３、Ｐ_４、Ｐ_６、およびＰ_７が、水平と垂直の両方の
次元で補間が行われる位置である。

【００９９】図８に示された補間方法（８００）に対応
する一実施形態では、２次元サブピクセル位置が、まず
垂直方向に沿って、次に水平方向に沿って、補間され
る。以下でより完全に説明するように、補間は、上の式
（１６）から（１８）で指定されたフィルタ、Ｆ_１、Ｆ
_２、またはＦ_３の１つまたは複数を使用して実行され
る。図８に示された実施形態では、丸めが、垂直フィル
タリングの後と水平フィルタリングの後の両方で適用さ
れる。丸め規則のビットシフトによって、中間結果での
１６ビット算術によって許容される精度の維持が保証さ
れる。

【０１００】図８では、垂直フィルタリングがまず実行
され、水平フィルタリングがそれに続く。垂直フィルタ
リングから開始することによって、いくつかのアーキテ
クチャで性能が改善される。他の実施形態では、フィル
タリングの順序が異なる。例えば、補間が、垂直方向の
前に水平方向で実行される。あるいは、補間フィルタの
様々な他の組合せが使用される（例えば、複数の水平フ
ィルタおよび／または複数の垂直フィルタ）。

【０１０１】入力ピクセル値（８１１）および出力ピク
セル値（８３８）は、８ビットのビット深さを有し、２
５６値のダイナミックレンジを有する。中間値（８２
０）は、１６ビットのビット深さを有し、６５５３６値
のダイナミックレンジを有する。代替実施形態では、入
力値、出力値、および中間値が、異なる（例えばより大
きい）ビット深さを有する。

【０１０２】第１ステージ（８１０）で、適当な垂直フ
ィルタ（Ｆ_Ｖ）が、８ビット入力ピクセル値（８１１）
に適用される（８１２）。適用される垂直フィルタは、
選択されたサブピクセル位置が、１／４ピクセル、１／
２ピクセル、または３／４ピクセルのどれだけシフトさ
れるかに依存し、上で説明した双三次フィルタの１つの
形をとることができる。

【０１０３】垂直フィルタリングの後の丸め規則は、次
式によって定義される。 （Ｓ＋Ｒ_Ｖ）＞＞ｓｈｉｆｔＶ （２５）

【０１０４】ここで、Ｓは、垂直にフィルタリングされ
た結果であり、Ｒ_Ｖ＝２^{ｓｈｉｆｔ Ｖ−１}−１＋Ｒであ
る。Ｒは、フレームごとに０と１の間で交互に変える丸
め制御値である。したがって、丸め規則には、ステージ
で交互に変える（stage-alternating）丸め制御（８１
３）およびビットシフト（８１４）が含まれる。

【０１０５】右シフトによって、潜在的に分解能の消失
が引き起こされ、したがって、右シフトの少なくとも一
部が、補間の後のステージまで延期される。ｓｈｉｆｔ
Ｖの右シフト値は、補間されるサブピクセル位置に依存
する。具体的に言うと、Ｐ_３、Ｐ_４、Ｐ_６、およびＰ_７
について、ｓｈｉｆｔＶ＝｛５、３、３、１｝である。
シフトの量は、第１ステージフィルタ係数値に起因する
拡大の補償に必要な量より小さい（例えば、シフトは、
近似双三次フィルタについて６ビット未満である）が、
後続フィルタリングの中間結果が中間値のダイナミック
レンジ内（例えば、１６ビットワードの場合に６５５３
６個の可能な値）にとどまることを保証するのに十分で
ある。フルシフトと比較して、この短縮されたシフトで
は、補間の第１ステージ（８１０）の後に、中間ピクセ
ル値（８２０）の精度が保たれる。中間ピクセル値（８
２０）は、ｙビットのダイナミックレンジを有し、ｙ
は、８ビットより大きい。第１ステージで実行されるシ
フトの量は、使用可能なビット深さおよび補間フィルタ
の係数に依存するものとすることができる。例えば、本
明細書に記載の例示的実施形態では、中間値が、１６ビ
ットのワード限界に制限される。

【０１０６】図６の点Ｐ_３と、０から２５５の範囲（８
ビット）の入力値を検討されたい。近似双三次係数［−
４ ５３ １８ −３］を８ビット入力値に適用するこ
とからの中間値の範囲は、フィルタ係数からの拡大要因
に起因して、−１７８５から１８１０５までである（約
１４．３ビット、実施については１５ビットまでに丸め
られる）。中間値に近似双三次フィルタ係数（追加の拡
大を有する）を適用する後続の水平フィルタリングで
は、１６ビットダイナミックレンジの外の値が作られ、
オーバーフローまたはアンダーフローが引き起こされる
可能性がある。したがって、中間値は、後続水平フィル
タリングで１６ビットダイナミックレンジ内の値がもた
らされることを保証するのに十分にシフトされる。Ｐ_３
について、最初のシフト量は、５ビットであり、シフト
された中間値のダイナミックレンジは、−５５から５６
５までである（約９．３ビット、実施については１０ビ
ットまでに丸められる）。シフトされた中間値に近似双
三次フィルタ係数を適用することからの出力の範囲は、
−７８６０から４０５００までになり、これは、１６ビ
ット未満のダイナミックレンジを有する。したがって、
短縮されたシフトは、１６ビットワード限界が完全に利
用されるが、補間の第２ステージ（８３０）中にそれを
超えないことが保証されるように計算される。

【０１０７】第２ステージ（８３０）では、適当な水平
フィルタ（Ｆ_Ｈ）を適用して、垂直フィルタによって決
定された値（８２０）からの２次元サブピクセル位置の
値を補間する（８３２）。水平フィルタリングの後の丸
め規則は、次の通りである。 （Ｓ＋６４−Ｒ）＞＞７ （２６）

【０１０８】ここで、Ｓは、水平フィルタリングされた
結果であり、Ｒは、フレームごとに交互に変える丸め制
御値である。第１ステージの丸め規則と同様に、第２ス
テージの丸め規則には、ステージで交互に変える丸め制
御（８３３）およびビットシフト（８３４）を用いて丸
めが含まれる。第１ステージの延期されたシフトのゆえ
に、第２ステージでのシフトの量は、通常は、選択され
た水平フィルタについて通常期待されるものより大き
く、所望のダイナミックレンジを有する値を出力するよ
うに計算される。

【０１０９】双三次フィルタリングのすべてのケース
で、潜在的に、値が負の補間されたピクセル、または値
が範囲の最大値（例えば、８ビット出力では２５５）よ
り大きい補間されたピクセルが作られる可能性がある。
このような８ビット出力値の場合には、エンコーダおよ
びデコーダが、許容される範囲に収まるように出力値
（８３６）をクリッピングする。具体的に言うと、アン
ダーフローが、０にセットされ、オーバーフローが、２
５５にセットされる。クランプの後に、補間された８ビ
ット値（８３８）が出力される。

【０１１０】図８では、第２ステージのシフトが、７ビ
ットである。したがって、９ビットを有するフィルタリ
ングされた出力値が、保たれる。例えば、Ｐ_３の前の例
を続けると、フィルタリングされた出力値の範囲は、−
６１から３１６までであり、これは、約８．６ビットの
ダイナミックレンジを有する（実施については９ビット
までに丸められる）。補間されたデータの有効範囲は、
８ビットだけだが、ヘッドルームの余分の１ビットによ
って、オーバーフロー情報およびアンダーフロー情報が
提供される。言い換えると、最上位ビット（すなわち
「符号」ビット）がセットされている場合に、アンダー
フローまたはオーバーフローがある。具体的にこの２つ
のどちらが発生したかは、残りの８つの「仮数」ビット
を調べることによって導出される。

【０１１１】図９〜図１１に、上で説明し、図８に示し
た２次元補間をさらに示す。図９に、図６の基準フレー
ム（６００）のサブピクセル位置Ｐ_７（水平に１／２ピ
クセル、垂直に１／２ピクセル）を示す。２つの１／２
ピクセル双三次補間フィルタを使用して、Ｐ_７の値を補
間する。第１ステージでは、中間値Ｖ_１からＶ_４を、下
記の一般形を有する１／２ピクセル双一次フィルタを使
用して、近接する整数ピクセル位置から計算する。

【０１１２】 Ｖ_{Ｉｎｔｅｒ}＝（−１ｘ_１＋９ｘ_２＋９ｘ_３−１ｘ_４） （２７） したがって、 Ｖ_１＝（−１ａ＋９ｅ＋９ｉ−１ｍ） （２８） Ｖ_２＝（−１ｂ＋９ｆ＋９ｊ−１ｎ） （２９） Ｖ_３＝（−１ｃ＋９ｇ＋９ｋ−１ｏ） （３０） Ｖ_４＝（−１ｄ＋９ｈ＋９ｌ−１ｐ） （３１） である。

【０１１３】Ｒ_Ｖの適当な値を加算した後に、結果を１
ビットだけ右シフトする。第２ステージでは、中間結果
Ｖ_１からＶ_４が、１／２ピクセルフィルタによって使用
されて、Ｐ_７のピクセル値が計算される。具体的に言う
と、下記の形を有する１／２ピクセルフィルタが使用さ
れる。 Ｐ_７＝（−１Ｖ_１＋９Ｖ_２＋９Ｖ_３−１Ｖ_４） （３２）

【０１１４】上で述べたように、第２ステージの結果
は、９ビット値を得るために７ビットだけ右シフトされ
る。この９ビット値には、８つの仮数ビットおよび１つ
の符号ビットが含まれる。必要なクランプをすべて実行
してオーバーフローまたはアンダーフローを補償した後
に、最終的な８ビットの補間された値が出力される。

【０１１５】図１０に、図６の基準フレーム（６００）
のサブピクセル位置Ｐ_４（水平に１／２ピクセル、垂直
に１／４ピクセル）を示す。１／４ピクセルおよび１／
２ピクセルの双三次補間フィルタを使用して、Ｐ_４の値
を補間する。第１ステージでは、中間値Ｖ_１からＶ
_４を、下記の一般形を有する１／４ピクセル双三次フィ
ルタを使用して、近接する整数ピクセル位置から計算す
る。 Ｖ_{Ｉｎｔｅｒ}＝（−４ｘ_１＋５３ｘ_２＋１８ｘ_３−３ｘ_４） （３３）

【０１１６】このフィルタは、上でＰ_７の計算に関して
説明したものと同一の形で、基準フレーム（６００）の
整数ピクセル値に適用される。Ｒ_Ｖの適当な値を加算し
た後に、結果を３ビットだけ右シフトする。第２ステー
ジでは、中間結果Ｖ_１からＶ _４が、１／２ピクセルフィ
ルタによって使用されて、Ｐ_４のピクセル値が計算され
る。具体的に言うと、下記の形を有する１／２ピクセル
フィルタが使用される。 Ｐ_４＝（−１Ｖ_１＋９Ｖ_２＋９Ｖ_３−１Ｖ_４） （３４）

【０１１７】第２ステージの結果は、９ビット値を得る
ために７ビットだけ右シフトされ、必要なクランプがす
べて実行され、最終的な８ビットの補間された値が出力
される。

【０１１８】図１０には、サブピクセル位置Ｐ_６（水平
に１／４ピクセル、垂直に１／２ピクセル）も示されて
いる。Ｐ_６の値を補間するために、Ｐ_４の補間の技法
が、わずかな修正だけを用いて使用される。修正された
技法では、第１ステージで１／２ピクセル双三次フィル
タを使用して、中間値を決定する。中間ピクセル値の位
置は、図１０のＶ_５からＶ_８に示されている。第２ステ
ージ中に、１／４ピクセル双三次フィルタでこの中間値
を使用して、Ｐ_６の値を計算する。具体的に言うと、下
記の形を有する１／４ピクセル双三次フィルタが使用さ
れる。 Ｐ_６＝（−４Ｖ_５＋５３Ｖ_６＋１８Ｖ_７−３Ｖ_８） （３５）

【０１１９】第１ステージおよび第２ステージでのシフ
トの量は、Ｐ_４を計算する技法と同一である（すなわ
ち、第１ステージのシフトが３、第２ステージのシフト
が７である）。

【０１２０】図１１に、図６の基準フレーム（６００）
のサブピクセル位置Ｐ_３（水平に１／４ピクセル、垂直
に１／４ピクセル）を示す。２つの１／４ピクセル双三
次補間フィルタを使用して、Ｐ_３の値を補間する。第１
ステージでは、中間値Ｖ_１からＶ_４が、下記の一般形を
有する１／４ピクセル双三次フィルタを使用して、近接
する整数ピクセル位置から計算される。 Ｖ_{Ｉｎｔｅｒ}＝（−４ｘ_１＋５３ｘ_２＋１８ｘ_３−３ｘ_４） （３６）

【０１２１】このフィルタは、Ｐ_４を計算することに関
して上で説明したものと同一の形で基準フレーム（６０
０）の整数ピクセル値に適用される。Ｒ_Ｖの適当な値を
加算した後に、その結果を５ビットだけ右シフトする。
第２ステージでは、中間結果Ｖ_１からＶ_４が、もう１つ
の１／４ピクセルフィルタによって使用されて、Ｐ_３の
ピクセル値が計算される。具体的に言うと、下記の形を
有する１／４ピクセルフィルタが使用される。 Ｐ_３＝（−４Ｖ_１＋５３Ｖ_２＋１８Ｖ_３−３Ｖ_４） （３７）

【０１２２】第２ステージの結果が、９ビット値を得る
ために７ビットだけ右シフトされ、必要なクランプがす
べて実行され、最終的な８ビットの補間された値が出力
される。

【０１２３】図９〜図１１には示されていないが、１つ
または両方の次元で３／４ピクセルシフトを有するサブ
ピクセル位置の値も、計算することができる。そのよう
なサブピクセル位置を計算するために、上で概要を示し
た方法を、１／４ピクセル双三次フィルタの代わりに適
当な３／４ピクセル双三次フィルタを使用することによ
って修正することができる。

【０１２４】他の実施形態では、双一次フィルタまたは
双一次フィルタと双三次フィルタとの組合せを使用し
て、サブピクセルサンプル位置の値を補間する。双一次
フィルタの使用によって、双三次フィルタの場合より係
数によって導入される膨張（expansion）が減るので、
一般に、実行されるシフトの量（第１ステージの後およ
び全体の後）が減る。例えば、双一次フィルタおよび１
６ビット中間値を使用する一実施形態では、第１ステー
ジでシフトが実行されず、これによって１６ビットワー
ド限界の使用が最大になり、４ビットの右シフトが最終
ステージの後で実行される。同様に、クランプを、最終
ステージまで延期することができる。

【０１２５】上で説明した方法の基礎となる原理の１つ
が、所望の「ワードサイズ」限界Ｗ内にとどまりなが
ら、フィルタリングのすべてのステージで可能な最高の
精度を使用することである。出力値が、Ｄビットのダイ
ナミックレンジを有し、Ｌビットが、最終ステージで破
棄される場合に、フィルタリングの最終ステージの出力
は、Ｄ＋Ｌ＋１ビットまでを占めることができ、この１
つの余分なビットは、アンダーフローおよびオーバーフ
ローのシグナリングに使用される。逆方向に進んで、フ
ィルタリングの最終ステージが、ｋビットの拡大をもた
らす場合に、最終ステージの入力は、Ｄ＋Ｌ−ｋ以内で
なければならない。したがって、Ｗビット表現で最大の
精度を保つために、下記の関係が存在する。 Ｄ＋Ｌ＋１＝Ｗ （３８）

【０１２６】さらに、最終ステージへの入力は、Ｄ＋Ｌ
−ｋ＝Ｗ−ｋ−１ビットでなければならない。

【０１２７】上の論理を、フィルタリングの終りから２
番目のステージに再帰的に適用することができ、以下同
様である。実際に、フラクショナルビットを使用して非
２^ｋ範囲および拡大要因を表現することによって、上下
の限界を狭めることができる。

【０１２８】図１２〜図１５は、上で組み合わせて説明
したが、マルチステージ補間に別々に適用可能でもあ
る、様々な技法を示す図である。図１２〜図１５には、
めいめいのマルチステージ補間（１２００、１３００、
１４００、１５００）を、他のマルチステージ補間技法
と共に使用することができる様々な形は示されていな
い。

【０１２９】また、図１２〜図１５のそれぞれに、２つ
のステージが示されているが、図１２〜図１５に示され
たマルチステージ補間（１２００、１３００、１４０
０、１５００）技法に、より多くのステージを含めるこ
とができる。より一般的には、マルチステージ補間（１
２００、１３００、１４００、１５００）技法を、複数
の次元の任意のタイプの分離可能なフィルタ並びにカス
ケード構造、トレリス構造、または格子構造で実施され
る任意のフィルタを用いて実施することができる。

【０１３０】図１２〜図１５に、マルチステージ補間で
使用される一般化された入力値、出力値、およびフィル
タを示す。第１ステージの入力値、最終ステージの出力
値、および中間値のビット深さの特定の選択は、ターゲ
ットのアーキテクチャまたはアプリケーションの技術的
仕様に従って任意に拡張することができる。例えば、入
力値を、基準フレームの整数ピクセル位置の８ビットピ
クセル値とし、出力値を、基準フレームのサブピクセル
位置の８ビットピクセル値とし、フィルタを、標準の双
三次フィルタおよび近似双三次フィルタ（図６〜図８に
関して上で説明したもの）とすることができる。代替案
では、入力値および／または出力値が、異なるビット深
さのダイナミックレンジを有するか、または異なるフィ
ルタが使用される。

【０１３１】それぞれ図４および図５に関して説明した
エンコーダまたはデコーダなどのコンポーネントが、マ
ルチステージ補間（１２００、１３００、１４００、１
５００）を実行することができる。代替案では、別のエ
ンコーダまたはデコーダ、あるいは別のタイプのコンポ
ーネントが、マルチステージ補間（１２００、１３０
０、１４００、１５００）を実行することができる。

【０１３２】図１２に、中間の補間された値に関する拡
張されたダイナミックレンジ（ビット単位）を有するマ
ルチステージ補間（１２００）の図を示す。第１ステー
ジ（１２１０）で、コンポーネントが、１つまたは複数
のｘビット範囲の入力値（１２１１）に第１フィルタＦ
_１を適用し（１２１２）、１つまたは複数のｙビット範
囲の中間値（１２２０）を作る。ここで、ｙはｘより大
きい。例えば、ｙビット中間値は、８ビットより大きい
ダイナミックレンジを有するピクセル値であり、ｘビッ
ト入力値は、８ビットのダイナミックレンジを有する。

【０１３３】詳細には図示されていない０または１個以
上の中間ステージ（１２２２）のそれぞれで、コンポー
ネントが、ｙビット範囲の中間値（１２２０）にフィル
タを適用する。中間ステージからの出力は、１つまたは
複数のｚビット範囲の中間値（１２２９）であり、ここ
で、ｚはｘより大きい（図１２〜図１５では、最終ステ
ージが第２ステージである場合に、第１ステージから出
力される中間値が、最終ステージへの入力中間値であ
る）。

【０１３４】最終ステージ（１２３０）で、コンポーネ
ントが、１つまたは複数のｚビット範囲の中間値（１２
２９）に最終フィルタＦ_Ｌを適用する（１２３２）。最
終的な出力は、ｘビット範囲の出力値（１２３４）であ
る。マルチステージ補間（１２００、１３００、１４０
０、１５００）技法のそれぞれについて、必要な場合
に、コンポーネントは、追加の出力値についてマルチス
テージ補間（１２００、１３００、１４００、１５０
０）を繰り返す。繰り返される補間では、コンポーネン
トが、前の補間で計算されたある中間値を再利用するこ
とができる。

【０１３５】図１３に、スキップされたクランプを用い
るマルチステージ補間技法（１３００）の図を示す。ク
ランプの延期によって、例えば、コンポーネントがもは
や範囲の上下界に対して各中間値を検査しないので、計
算が高速になる。延期されたクランプによって、中間値
の精度も保たれる。

【０１３６】第１ステージ（１３１０）で、コンポーネ
ントが、１つまたは複数のｘビット範囲の入力値（１３
１１）に第１フィルタＦ_１を適用する（１３１２）。第
１フィルタＦ_１の適用の後に、クランプは実行されな
い。したがって、第１フィルタＦ_１から出力される１つ
または複数の中間値（１３２０）が、ｘビットを超える
ダイナミックレンジを有する場合がある。例えば、入力
値が、８ビット値であり、第１フィルタＦ_１からの出力
が、第１フィルタＦ_１の係数によって導入される膨張係
数（expansion factor）に起因して、９ビットまたはそ
れ以上のダイナミックレンジを有する。

【０１３７】詳細には図示されていない０または１個以
上の中間ステージ（１３２２）のそれぞれで、コンポー
ネントが、１つまたは複数のクランプされていない中間
値（１３２０）にフィルタを適用する。クランプを、０
または１個以上の中間ステージ（１３２２）でスキップ
することもできる。０または１個以上の中間ステージ
（１３２２）から出力された中間値（１３２９）が、最
終ステージ（１３３０）に入力され、このステージで、
コンポーネントが値（１３２９）に最終フィルタＦ_Ｌを
適用する（１３２２）。最終フィルタＦ_Ｌからの最終的
な出力が、クランプされ（１３３４）、ｘビット範囲の
値（１３３６）が出力される。

【０１３８】図１４に、延期されたビットシフトを用い
るマルチステージ補間（１４００）の図を示す。第１ス
テージ（１４１０）で、コンポーネントが、１つまたは
複数のｘビット範囲の入力値（１４１１）に第１フィル
タＦ_１を適用する（１４１２）。第１フィルタＦ_１の適
用と共にまたはその後に、短縮されたシフト（１４１
４）を実行する。短縮されたシフト（１４１４）は、ｘ
ビット範囲の出力値を保証するのに必要なシフトより少
なく（第１フィルタＦ_１の係数の拡大要因に鑑みて）、
したがって、第１フィルタＦ_１に通常関連するシフトよ
り少ない。したがって、短縮されたシフト（１４１４）
によって、ｘビットより大きいダイナミックレンジ（ｙ
ビットの）を有する１つまたは複数の中間値が作られ
る。例えば、入力値が、８ビットのダイナミックレンジ
を有し、中間値が、８ビットを超えるダイナミックレン
ジを有する。

【０１３９】詳細には図示されていない０または１個以
上の中間ステージ（１４２２）のそれぞれで、コンポー
ネントが、１つまたは複数の中間値（１４２０）にフィ
ルタを適用する。ｚビット（ｘビットより大きい）のダ
イナミックレンジを有する１つまたは複数の中間値（１
４２９）が、０または１個以上の中間ステージ（１４２
２）から出力され、最終ステージ（１４３０）で、コン
ポーネントが、値（１４２９）に最終フィルタＦ_Ｌを適
用する（１４３２）。最終フィルタＦ_Ｌからの最終的な
出力が、最終フィルタＦ_Ｌに通常関連するものより多い
量だけシフトされ（１４３４）、これによって、出力値
（１４３６）のダイナミックレンジが、指定されたビッ
ト深さに制限される。例えば、出力値（１４３６）のダ
イナミックレンジ（ビット単位）が、ｘまたはｘ＋１と
等しい。一実施形態では、第１ステージおよびすべての
中間ステージのシフトが、最終ステージまで、できる限
り延期される。シフトが延期される量は、中間計算に使
用可能なビット深さと、めいめいのフィルタの拡大要因
に依存する可能性がある。

【０１４０】図１５に、ステージで交互に変える丸め制
御を使用するマルチステージ補間技法（１５００）を示
す。補間技法（１５００）の複数のステージは、丸め制
御を適用して丸めを調整する形において交互に変える。
これは、あるビデオシーケンス内のフレームからフレー
ムへと丸め誤差が累積されるのを防ぐのに役立つ。例え
ば、低品質ビデオシーケンスに、１次元（パン）または
２次元（ズーム）の漸進的な動きが含まれる場合に、丸
め誤差の累積によって、フレームからフレームへの漸進
的な退色（color fading）がもたらされる可能性があ
り、これによって、知覚可能なアーチファクトが引き起
こされる可能性がある。ステージで交互に変える丸め制
御は、そのような退色を防ぐのに役立つ。

【０１４１】数値の例が、右ビットシフトの前にステー
ジで交互に変える丸め制御が適用される丸めを示すのに
役立つ可能性がある。右ビットシフトは、本質的に、右
シフトされる値の除算および切捨をもたらす。シフトの
前に丸め値を加算することによって、シフトされる値
が、必ず切り下げられる（切捨）のではなく、上または
下に（最も近い整数に）丸められるようになる。丸め制
御を使用することによって、限界の値について丸めの方
向（上または下）が変更される。例えば、複数ステージ
のそれぞれで、フィルタリングの出力が、右シフトの前
に右シフトの「除数」の１／２を加算する（例えば、５
ビット右シフトの前に２^４＝１６を加算する、７ビット
右シフトの前に２^６＝６４を加算する）ことによって調
整されると仮定する。この加算の効果は、０．５または
それ以上の小数成分を有する値が（ビットシフトに対応
する除算の後に）（次に大きい整数に）切り上げられる
ことである。そのような値は、そうでなければ右シフト
によって（次に小さい整数に）切り捨てられる。加算に
かかわらず、０．５未満の小数成分を有する値は（ビッ
トシフトに対応する除算の後に）、まだ右シフトによっ
て（次に小さい整数に）切り捨てられる。丸め制御によ
って、ある限界の値の丸めの方向が変更される。例え
ば、複数ステージのそれぞれで、フィルタリングの出力
が、右シフトの前に０または１（交互に変える丸め制御
値）を減算することによって、さらに調整される（例え
ば、２^{ｓｈｉｆｔＶ−１}または２^{ｓｈｉｆｔＶ−１}−
１）。丸め制御調整の効果は、０．５の小数成分を有す
る（ビットシフトに対応する除算の後に）値の丸めの方
向が変更されることである。１が減算される場合に、そ
のような限界の値が、切り下げられる。そうでない場合
には、そのような限界の値が、切り上げられる。

【０１４２】複数のステージのそれぞれで、マルチステ
ージ補間の前に、０と１の間で交互に変える丸め制御値
が使用され、したがって、異なるステージで、丸め制御
値が適用される形が交互に変わる。代替案では、マルチ
ステージ補間技法（１５００）で、それ自体がステージ
からステージへ交互に変わる丸め制御値が使用される。

【０１４３】図１５の第１ステージ（１５１０）で、コ
ンポーネントが、１つまたは複数のｘビット範囲の入力
値（１５１１）に第１フィルタＦ_１を適用する（１５１
２）。第１フィルタＦ_１の適用と共にまたはその後に、
丸め（１５１４）が、第１フィルタＦ_１からの出力に対
して実行される。丸め（１５１４）は、ステージで交互
に変える丸め制御によって調整される。例えば、第１ス
テージ（１５１０）で、ステージで交互に変える丸め制
御によって、出力値が限界の値（そうでなければ出力値
が下に丸められる）である場合に、出力値が最も近い整
数に向けて上に丸められるようになる。１つまたは複数
の丸められた中間値（１５２０）が、第１ステージから
第２ステージ（１５３０）へ出力される。

【０１４４】第２ステージ（１５３０）では、コンポー
ネントが、１つまたは複数の中間値（１５２０）に第２
フィルタＦ_２を適用する（１５３２）。丸め（１５３
４）が、第２フィルタＦ_２からの出力に対して実行され
る。第２フィルタＦ_２の適用と共にまたはその後に、丸
め（１５３４）が、ステージで交互に変える丸め制御を
用いて実行され、この丸め制御によって、限界の値につ
いて第１ステージと反対の方向の丸めが行われるように
なる。例えば、第２ステージ（１５３０）で、ステージ
で交互に変える丸め制御によって、出力値が限界の値で
ある場合に、出力値が、最も近い整数に向かって下に丸
められるようになる。１つまたは複数の中間値（１５３
６）が、第２ステージから出力され、０または１個以上
の追加ステージ（１５４０）でこれらを使用することが
できる。０または１個以上の追加ステージ（１５４０）
に、さらに、ステージで交互に変える丸め制御を含める
ことができる。

【０１４５】交互に変える丸め制御は、連続するステー
ジでの適用に制限されるのではなく、ステージの様々な
他の組合せで適用することができる。さらに、第１方向
を、複数のパラメータに依存するものとすることができ
る。例えば、ビデオエンコーダまたはビデオデコーダ
で、第１方向を、前のフレームで使用された丸め制御ま
たは補間されるフレームのタイプ（例えば、Ｉフレー
ム、Ｐフレーム、またはＢフレーム）に依存するものと
することができる。他の実施形態では、第１方向に、臨
時情報（casual information）（例えば、過去にコーデ
ィング／デコーディングされた情報）から暗黙のうちに
導出されるか、擬似乱数ジェネレータを使用して導出さ
れるか、ビットストリームの一部としてシグナリングさ
れる、定数をセットすることができる。ステージで交互
に変える丸め制御は、双一次フィルタ、双三次フィル
タ、および近似双三次フィルタを含む、様々な補間フィ
ルタのどれかを使用してマルチステージ補間に適用する
ことができる。

【０１４６】Ｄ．クロミナンス動きベクトルクロミナン
ス（クロマ）動きベクトルは、同一位置の輝度動きベク
トルから暗黙のうちに導出されるので、その精度は、限
られ、単純化のスコープが提供される。この単純化で
は、コーディングされるビデオの知覚される質を大きく
落とさずに、エンコーダおよびデコーダでのクロミナン
ス値のサブピクセル補間の計算的複雑さを減らすことが
できる。さらに、エンコーダおよびデコーダを、クロミ
ナンス動きベクトルの丸めおよび補間の異なるモードの
間で切り替えることができる。例えば、あるモードで
は、より高い計算的複雑さと引き換えに、コーディング
されるビデオの品質を際立たせる。別のモードでは、品
質を多少犠牲にして、計算的単純さを際立たせる。

【０１４７】一実施形態では、ビデオエンコーダおよび
ビデオデコーダで、シーケンスレベルの１ビットフィー
ルド「ＦＡＳＴＵＶＭＣ」を使用して、クロミナンス値
のサブピクセル補間およびクロミナンス動きベクトルの
丸めを制御する。したがって、ビデオエンコーダおよび
ビデオデコーダは、２つの異なるクロミナンス丸めモー
ドすなわち、高速モードと基本モードの１つで選択的に
動作する。

【０１４８】図１６に、複数のクロミナンス丸めおよび
補間モードの間での選択の技法（１６００）を示す。例
えば、それぞれ上で図４および図５に関して説明したも
のなどのビデオエンコーダまたはビデオデコーダが、こ
の技法を実行する。

【０１４９】ビデオエンコーダまたはビデオデコーダ
は、１ビットフラグＦＡＳＴＵＶＭＣによって、高速ク
ロミナンス動き補償モード（フラグ＝１）または基本ク
ロミナンス動き補償モード（フラグ＝０）のどちらが示
されるかを判定する（１６１０）。例えば、このフラグ
は、エンコーダがコーディングされるビデオのビットス
トリームに書き込み、デコーダがビットストリームから
読み取る、ユーザ設定に対応するシーケンスレベルのフ
ィールドである。代替案では、エンコーダおよびデコー
ダが、より多くのビットを使用して、例えば２つより多
い使用可能なモードの間で選択するために、固定された
長さまたは可変長さのコードを使用してクロミナンス丸
めおよび／または補間モードをシグナリングする。ある
いは、ユーザ設定に対応するシーケンスレベルのフィー
ルではなく、切替情報が、ビットストリーム内の他所で
シグナリングされ、かつ／または異なる判断基準に従っ
てセットされる。

【０１５０】ビデオエンコーダまたはビデオデコーダ
は、基本モード（１６２０）または高速モード（１６３
０）でクロミナンス動き補償を実行する。基本モード
（１６２０）および高速モード（１６３０）の動きベク
トルの丸めおよび補間の詳細は、一実施形態について以
下に示す。代替案では、これらのモードが、異なる実施
形態を有する。例えば、以下で説明する高速モード（１
６３０）実施形態で使用されるルックアップテーブル
を、特定のハードウェアアーキテクチャの所望の性能レ
ベルをもたらすために異なるマッピングに変更するか、
または異なる精度の動きベクトルについて動作するよう
に変更する。基本モード（１６２０）および高速モード
（１６３０）の代わりにまたはこれに加えて、エンコー
ダまたはデコーダで、クロミナンス動きベクトルの丸め
および補間の他のモードを使用することができる。

【０１５１】一実施形態では、高速モードで（例えば、
クロミナンス丸めフラグ＝１の場合）、１／４ピクセル
オフセットにある（すなわち、１／４ピクセルオフセッ
トおよび３／４ピクセルオフセット）クロミナンス動き
ベクトルが、最も近いフルピクセル位置に丸められ、１
／２ピクセルオフセットにあるクロミナンス動きベクト
ルが、丸められないままにされ、双一次フィルタリング
が、クロミナンス補間に使用される。このモードでは、
エンコーダおよびデコーダの速度が高くなる。この最適
化の動機は、（ａ）整数ピクセル位置、（ｂ）１／２ピ
クセル位置、（ｃ）少なくとも１つの座標（ｘまたは
ｙ）について１／４ピクセル位置、および（ｄ）両方の
座標について１／４ピクセル位置にあるピクセルオフセ
ット補間の複雑さの間の大きな相違である。ａ：ｂ：
ｃ：ｄの比率は、おおむね１：４：４．７：６．６であ
る。この高速モードを適用することによって、（ａ）お
よび（ｂ）を優先することができ、したがって、デコー
ディング時間を削減することができる。これは、クロミ
ナンス補間だけについて実行されるので、コーディング
および品質（特に可視の品質）の消失は、どちらも無視
してよい。

【０１５２】この高速モードでは、丸めの最終的なレベ
ルが、下記のようにクロミナンス動きベクトルに対して
行われる。 //RndTbl[-3]=-1,RndTbl[-2]=0,RndTbl[-1]=+1,RndTbl[0]=0 //RndTbl[1]=-1,RndTbl[2]=0,RndTbl[3]=+1 cmv_x=cmv_x+RndTbl[cmv_x%4]; （３９） cmv_y=cmv_y+RndTbl[cmv_y%4];

【０１５３】ここで、ｃｍｖ＿ｘおよびｃｍｖ＿ｙは、
１／４ピクセル単位のクロミナンス動きベクトルのｘ座
標およびｙ座標であり、％は、剰余（または余り）演算
を表し、したがって、（ｘ％ａ）＝−（−ｘ％ａ）と定
義される（負の数の剰余は、対応する正の数の剰余の負
数と等しい）。したがって、ｃｍｖ＿ｘ（またはｃｍｖ
＿ｙ）が、４によって割られるときに、クロミナンス動
きベクトルが、整数オフセットを有する。ｃｍｖ＿ｘ％
４＝±２のときに、クロミナンス動きベクトルが、１／
２ピクセルオフセットを有する。ｃｍｖ＿ｘ％４＝±１
または±３のときに、クロミナンス動きベクトルが、１
／４ピクセルオフセットを有する。上の再マッピング動
作からわかるように、１／４ピクセル位置は、クロミナ
ンス動きベクトルを最も近い整数位置に丸めることによ
って禁止される（１／２ピクセル位置は変更されないま
まになる）。したがって、このモードによって、クロミ
ナンス座標が整数ピクセル位置および１／２ピクセル位
置に再マッピングされる。双一次フィルタリングを、さ
らなる高速化のためにこのモードのクロミナンス補間の
すべてに使用することができる。この高速モード実施形
態を、複数の丸めモードの間の選択と組み合わせて説明
したが、その代わりに、高速モード実施形態を独立に
（すなわち、唯一の可能なモードとして）使用すること
ができる。

【０１５４】図１７は、このクロミナンス丸めの第１モ
ードを示す表図（１７００）である。第１行（１７１
０）に、１／４ピクセル精度の輝度動きベクトル値が示
されている。輝度動きベクトル値は、整数ピクセル位置
からの小数オフセットに関して示されているが、これら
を、各整数が１／４ピクセル増分を表す整数値（すなわ
ち、０、１／４、１／２、３／４、１ではなく０、１、
２、３、４）として表現することができる。第２行（１
７２０）に、クロミナンス動きベクトル値が、高速モー
ドでどのように丸められ、その結果、整数ピクセル精度
および１／２ピクセル精度を有するようになるかが示さ
れている。

【０１５５】この実施形態の第２の基本モード（例え
ば、クロミナンス丸めフラグ＝０）では、１／４ピクセ
ルオフセットにあり、丸め誤差を有しないクロミナンス
動きベクトルは、１／４ピクセルオフセットのままであ
る。他のサブピクセルオフセットにあるクロミナンス動
きベクトルは、最も近いフルピクセル位置または１／２
ピクセル位置に丸められる。このモードでは、デコーダ
の速度が、他のモードより遅くなる可能性があるが、ク
ロミナンスピクセル値が計算される精度が、高くなる。
したがって、この基本モードでは、クロミナンス座標
が、整数ピクセル位置、１／２ピクセル位置、および１
／４ピクセル位置に再マッピングされる。上で説明した
双三次フィルタリングまたは双一次フィルタリングを、
クロミナンス補間に使用することができる。

【０１５６】図１８は、このクロミナンス丸めの基本モ
ードを示す表図である。第１行（１８１０）に、１／４
ピクセル精度の輝度動きベクトル値が示されている。第
２行（１８２０）に、上で説明した基本モードで対応す
るクロミナンス動きベクトル値がどのように丸められ、
その結果、整数ピクセル精度、１／２ピクセル精度、お
よび１／４ピクセル精度を有するようになるかが示され
ている。他の実施形態では、クロミナンス空間が、クロ
ミナンス空間の他の分解能に丸められる。

【０１５７】様々な実施形態に関して本発明の原理を説
明し、図示したが、これらの様々な実施形態を、そのよ
うな原理から逸脱せずに配置および詳細においてを修正
できることを諒解されたい。例えば、上で説明した原理
および技法は、ビデオエンコーダおよび／またはビデオ
デコーダでの使用に制限されない。そうではなく、上で
説明した原理および技法は、値が部分的に１つまたは複
数の中間値に基づいて計算されるか、分離可能なフィル
タが複数の次元で使用される、すべてのコンピューティ
ングのコンテキストで適用することができる。

【０１５８】本明細書で説明したプログラム、処理、ま
たは方法が、他の形で示されない限り、特定のタイプの
コンピューティング環境に関連せず、それに制限されな
いことを理解されたい。様々なタイプの汎用のまたは特
殊化されたコンピューティング環境を、本明細書に記載
の教示による動作と共に使用するか、そのような環境に
よって本明細書に記載の教示による動作を実行すること
ができる。ソフトウェアで示された実施形態の要素を、
ハードウェアで実施することができ、逆も同様である。

【０１５９】本発明の原理を適用することができる多数
の可能な実施形態に鑑みて、本発明として、請求項およ
びその同等物の範囲および趣旨に含まれるすべてのその
ような実施形態を請求する。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術によるビデオエンコーダでの動き推定
を示す図である。

【図２】従来技術による、サブピクセル動き推定および
補償での補間に関するサブピクセル位置を示す図であ
る。

【図３】複数の本明細書に記載の実施形態をその中で実
施することができる、適するコンピューティング環境を
示すブロック図である。

【図４】複数の本明細書に記載の実施形態で使用される
一般化されたビデオエンコーダシステムを示すブロック
図である。

【図５】複数の本明細書に記載の実施形態で使用される
一般化されたビデオデコーダシステムを示すブロック図
である。

【図６】サブピクセル動き推定およびサブピクセル動き
補償中のピクセル値補間に関する位置を示す図である。

【図７】サブピクセル位置に関する補間されたピクセル
値の計算に使用されるピクセル値を有する整数ピクセル
位置を示す図である。

【図８】サブピクセル位置の値を補間する２ステージ補
間技法を示す図である。

【図９】水平１／２垂直１／２サンプル位置と、そのサ
ンプル位置の値を計算するのに使用されるサブピクセル
位置での中間値とを示す図である。

【図１０】水平１／４垂直１／２サンプル位置、水平１
／２垂直１／４サンプル位置、およびそれらのサンプル
位置の値を計算するのに使用されるサブピクセル位置で
の中間値を示す図である。

【図１１】水平１／４垂直１／４サンプル位置と、その
サンプル位置の値を計算するのに使用されるサブピクセ
ル位置での中間値を示す図である。

【図１２】強化されたダイナミックレンジ（ビット単
位）中間値を用いるマルチステージ補間技法を示す図で
ある。

【図１３】スキップされたクランプを用いるマルチステ
ージ補間技法を示す図である。

【図１４】延期されたビットシフトを用いるマルチステ
ージ補間技法を示す図である。

【図１５】ステージ交互丸め制御を使用するマルチステ
ージ補間技法を示す図である。

【図１６】複数のクロミナンス丸めおよび補間モードの
間での選択の技法を示す流れ図である。

【図１７】第１のクロミナンス丸めモードを示す表図で
ある。

【図１８】第２のクロミナンス丸めモードを示す表図で
ある。

【符号の説明】

４００ ビデオエンコーダシステム ４０５ 現在のフレーム ４１０ 動き推定するもの ４１５ 動き情報 ４２０ フレームストア ４２５ 再構成された前のフレーム ４３０，５３０ 動き補償するもの ４３５ 動き補償された現在のフレーム ４４５ 予測残差 ４６０ 周波数変換するもの ４６６，５６０ 逆周波数変換するもの ４７０ 量子化するもの ４７６，５７０ 逆量子化するもの ４８０ エントロピ符号化するもの ４９０，５９０ バッファするもの ４９５ 圧縮ビデオ情報 ５８０ エントロピ復号するもの

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スリドハー スリニバサン アメリカ合衆国 98109 ワシントン州 シアトル オーロラ アベニュー ノース 1504 ナンバー509 Ｆターム(参考） 5C059 KK00 MA05 MA14 MA23 MA24 MC11 MC38 ME02 ME05 ME11 NN14 NN15 NN21 PP04 PP16 RC11 RC16 RF02 RF05 UA02 UA05 UA11 5J064 AA01 BA09 BB03 BB04 BC01 BC11 BC16 BD01

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンピュータシステムにおいて、コンピ
   ュータ実施される方法であって、 複数のサンプル位置のそれぞれにおいて、ステージ交互
   丸め制御を伴う補間の複数ステージを使用して、ある値
   を計算することを含むことを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 前記計算することは、 前記複数ステージの第１ステージにおいて、前記ステー
   ジ交互丸め制御に従って、第１の限界の値を第１の方向
   で最も近い整数に丸めることと、 前記複数ステージの第２ステージにおいて、前記ステー
   ジ交互丸め制御に従って、第２の限界の値を前記第１の
   方向と反対の第２の方向で最も近い整数に丸めることを
   含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 丸め制御パラメータによって前記第１お
   よび第２の方向を制御することを特徴とする請求項２に
   記載の方法。
4. 【請求項４】 前記丸め制御パラメータはフレームごと
   に交互になることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 【請求項５】 前記複数のサンプル位置は基準ビデオフ
   レーム内にあり、前記ある値はピクセル値であることを
   特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 【請求項６】 前記基準ビデオフレームは第１の基準ビ
   デオフレームであり、前記ステージ交互丸め制御は前記
   第１の基準ビデオフレームの第１の丸め方向を示し、前
   記方法はさらに、第２の基準ビデオフレームについて計
   算することと、丸め制御パラメータに基づいて前記第２
   の基準ビデオフレームの前記第１の丸め方向を逆にする
   ことを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 【請求項７】 前記第１の基準ビデオフレームはキーフ
   レームであり、前記第１の丸め方向は前記キーフレーム
   について事前決定されることを特徴とする請求項６に記
   載の方法。
8. 【請求項８】 コンピュータシステムに、ビデオエンコ
   ーディング中に請求項１に記載の方法を実行させるコン
   ピュータ実行可能命令を記憶したことを特徴とするコン
   ピュータ可読媒体。
9. 【請求項９】 コンピュータシステムに、ビデオデコー
   ディング中に請求項１に記載の方法を実行させるコンピ
   ュータ実行可能命令を記憶したことを特徴とするコンピ
   ュータ可読媒体。
10. 【請求項１０】 それによってプログラムされるコンピ
    ュータシステムに方法を行わせるためのコンピュータ実
    行可能命令を記憶したコンピュータ可読媒体であって、
    該方法は、 基準ビデオフレームの複数のピクセル位置のそれぞれに
    おいて、マルチステージ補間を使用してピクセル値を計
    算することを含み、前記マルチステージ補間は、前記マ
    ルチステージ補間中にステージからステージへと限界の
    ピクセル値について丸めの方向を交互にさせるステージ
    交互丸め制御を含むことを特徴とするコンピュータ可読
    媒体。
11. 【請求項１１】 前記計算することは、 前記マルチステージ補間の第１ステージにおいて、前記
    ステージ交互丸め制御に従って第１の限界のピクセル値
    を第１の方向で最も近い整数に丸めることと、 前記マルチステージ補間の第２ステージにおいて、前記
    ステージ交互丸め制御に従って第２の限界のピクセル値
    を前記第１の方向と反対の第２の方向で最も近い整数に
    丸めることを含むことを特徴とする請求項１０に記載の
    コンピュータ可読媒体。
12. 【請求項１２】 丸め制御パラメータによって前記第１
    および第２の方向を制御することを特徴とする請求項１
    １に記載のコンピュータ可読媒体。
13. 【請求項１３】 前記丸め制御パラメータは、フレーム
    ごとに交互に０と１になることを特徴とする請求項１２
    に記載のコンピュータ可読媒体。
14. 【請求項１４】 前記基準ビデオフレームは第１の基準
    ビデオフレームであり、前記方法はさらに、第２の基準
    ビデオフレームについて計算することと、丸め制御パラ
    メータに基づいて前記第２の基準ビデオフレームの前記
    第１の方向を逆にすることを繰り返すことを含むことを
    特徴とする請求項１０に記載のコンピュータ可読媒体。
15. 【請求項１５】 前記第１の基準ビデオフレームはキー
    フレームであり、前記第１の方向は前記キーフレームに
    ついて事前決定されることを特徴とする請求項１４に記
    載のコンピュータ可読媒体。
16. 【請求項１６】 ステージ交互丸め制御を伴う補間の複
    数ステージを使用して基準ビデオフレームのピクセル値
    を計算する手段と、 前記基準ビデオフレームに関して動き補償を実行する手
    段とを備えることを特徴とするシステム。
17. 【請求項１７】 前記複数ステージの第１ステージにお
    いて、前記計算する手段は第１の限界のピクセル値を第
    １の方向で最も近い整数に丸め、前記複数ステージの第
    ２ステージにおいて、前記計算する手段は第２の限界の
    ピクセル値を前記第１の方向と反対の第２の方向で最も
    近い整数に丸めることを特徴とする請求項１６に記載の
    システム。
18. 【請求項１８】 丸め制御パラメータにより前記第１お
    よび第２の方向を制御し、前記丸め制御パラメータは、
    フレームごとに交互に０と１になることを特徴とする請
    求項１６に記載のシステム。