JP2003531553A - 固定圧縮率を使用する効率的なビデオデータアクセス - Google Patents

固定圧縮率を使用する効率的なビデオデータアクセス

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JP2003531553A
JP2003531553A JP2001578131A JP2001578131A JP2003531553A JP 2003531553 A JP2003531553 A JP 2003531553A JP 2001578131 A JP2001578131 A JP 2001578131A JP 2001578131 A JP2001578131 A JP 2001578131A JP 2003531553 A JP2003531553 A JP 2003531553A
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ペン，シャオミン
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Philips Electronics NV
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/90—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using coding techniques not provided for in groups H04N19/10-H04N19/85, e.g. fractals
    • H04N19/98—Adaptive-dynamic-range coding [ADRC]

Abstract

(57)【要約】 動き補償中に基準マクロブロックの位置を簡単に見つけることができ、ビデオ出力システムに出力データを与えるデータ編成及びアクセス方式を提案する。フレームは、固定長に圧縮された少数の水平方向に隣接したブロックを含む符号化ブロックにセグメント化される。各符号化ブロック内では、２種類の量子化戦略だけが採用されるので、符号化ブロックの開始位置及び終了位置は容易に確かめられ、符号化ブロック内の個別のブロックの位置も容易に見つけられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、圧縮方式の選択と、ビデオフレームの特定の要素の識別及び取得が
効率的に実行される、デジタルビデオデータの符号化システムに関する。本発明
は、特に、適応ダイナミックレンジ符号化方式を利用するデジタルテレビジョン
用デコーダ設計と組み合わせて使用される。
【０００２】 適応ダイナミックレンジ符号化（ＡＤＲＣ符号化）は、Kondoに対し発行され
た、発明の名称が"High efficiency technique for coding digital video sign
al"（テレビ信号の高能率符号化装置）であり、その全文が参考のため引用され
る、米国特許第4,703,352号明細書に記載された符号化技術である。この符号化
技術によれば、順次的な画像点の間の差は、計算され、スケールに応じて表現さ
れる。このスケールは、データに対する量子化方式を選択するため使用され、そ
の目的は、画像を劣化させることなく、更なる圧縮を行うことである。量子化は
、ビデオデータをデータのレンジに適当な量子化幅サイズで分割することにより
、視覚的に重要ではない情報を捨てる。
【０００３】 ＡＤＲＣ符号化方法は、図１に示されるように、ビデオシーケンスの各フレー
ムを多数のバンドにセグメント化する。ビデオの各フレームが、７２０列×４８
０行で構成され、ビデオフォーマットが４：２：０のインターレース方式である
場合、Ｙフィールドは、７２０×２４０であり、Ｕ、Ｖフィールドは、３６０×
１２０である。各フレームは、２フィールドを含む。各バンドは、フレームの中
で、Ｙ成分２２と、Ｕ及びＶ成分２６を含む４行を占める。各バンド内で、画像
は、さらに、多数のブロック２０にセグメント化される。ブロックは、４画素×
４画素、すなわち、１６画素である。
【０００４】 各バンド内で、各ブロックは、ブロックのダイナミックレンジ、すなわち、画
素を表現するデジタルビデオデータの最大値と最小値の差に依存した方式を用い
て符号化される。ダイナミックレンジの狭いブロックは、少ないビット数で符号
化され、ダイナミックレンジの広いブロックは、より多数のビットで符号化され
、一部のブロックは、非常に多数のビットを必要とする。したがって、ビット長
は、符号化されたブロック毎に異なる。しかし、この符号化の後に、ＡＤＲＣ符
号化方法は、固定圧縮率を用いて各バンド全体を圧縮する。この圧縮率を実現す
るため、同じバンド内の全てのブロックは、互いにビットを交換するので、特定
のブロックの位置を見つけることが困難になる。
【０００５】 さらに、バンドを符号化単位として使用すると、動き補償は、基準ブロックを
アンカーフレームと呼ばれるフレーム内で見つけ得ることが要求される予測技術
に基づいているので、実時間復号化プロセスの複雑さのレベルと困難さが増加す
る。ＡＤＲＣ方法を用いることにより、マクロブロックの位置の計算は、バンド
内のブロックが固定ビットレートで圧縮されていない場合、簡単ではなくなる。
ある種の場合には、５バンドと同数の非常に多量のデータの中から、特定のマク
ロブロックの位置を見つけるための検索を行う必要がある。この検索は、時間を
浪費するプロセスであり、性能に悪影響を与える。
【０００６】 また、７種類のブロック符号化方式を準備することにより、ＡＤＲＣ方法の効
率は更に低下する。所与のバンドは、データに依存して、７種類全部の符号化／
復号化方式を適用しなければならない。バンド内のデータは固定ビットレートで
圧縮されないので、たとえ、１行だけを表示する場合でも、その前にバンド全体
を復号化しなければならない。
【０００７】 ＡＤＲＣ方法を使用するその他の特許文献には、上述のようなこの方法の非効
率性について指摘されていない。たとえば、これらの特許文献には、1997年2月2
7日に公開された、発明の名称が「画像信号の符号化／復号化装置(Encoding/dec
oding device for picture signal"」である特開平第０９−１３９９４１号公報
と、発明の名称が"Picture encoding apparatus, picture encoding method, pi
cture encoding and transmitting method, and picture record medium"である
米国特許第5,734,433号明細書('433)が含まれる。特開平第０９−１３９９４１
号公報では、フラクタル符号化におけるＡＤＲＣ符号化によるレベル方向で画素
値を正規化することによって、必要とされる計算量が削減されている。特許文献
'433では、符号化データの最小値を決定するため、最小自乗最適化方法が使用さ
れている。
【０００８】 本発明は、上述の要求を実現すべく、データの特定のセグメントが容易に識別
され取得されるように、符号化された入力デジタルビデオデータを編成及び取得
するシステム（方法、装置及びコンピュータ実行可能な処理ステップ）を提供す
る。この発明は、二つの新規性のある事項によって実現される。第一に、バンド
は、デジタルビデオデータを符号化する単位ではなく、その代わりに、より小さ
い単位である符号化ブロックがフレームのための符号化用単位として使用される
。符号化ブロックは、少数、たとえば、６個の、固定長に圧縮された４×４形の
水平方向に隣接するブロックである。第二に、各符号化ブロック内では、二つの
量子化方式しか利用されないので、符号化ブロックの開始位置及び終了位置は容
易に確かめられ、符号化ブロック内の個別のブロックの位置も容易に見つけられ
る。
【０００９】 本発明の更なる目的は、必要に応じてフレームの品質を犠牲にすることによっ
て要求された圧縮率を確保する、効率的かつ経済的な量子化選択方式を提供する
ことである。また、本発明の量子化選択方式は、視覚的に重要ではないデータだ
けを捨てるので、顧客が許容できる所定の画質のビデオ出力を生成し続けたまま
で、全体的な符号化効率及び復号化効率を高める。この方式は、生成されたピク
チャの主観的な視覚的品質が、邪魔になるアーティファクトを含まないという点
で満足できることを保証する。
【００１０】 本発明において、ＡＤＲＣ符号化方法で利用可能な７通りの量子化方式は、精
細な量子化と、粗い量子化の二つの量子化方式で置き換えられる。量子化方式を
選択する際に、データは、最初、修正ダイナミックレンジテーブルによって指定
されたビット数を用いて符号化される。しかし、この量子化方式が、要求された
ビット伝送レートを発生する圧縮の程度を保証しない場合、より圧縮率が高く、
したがって、ビット数の少ない、粗い量子化方式が直ちに選択される。二つ以上
の方式が使用される理由は、ダイナミックレンジがデータの分布を正確に反映し
ないからである。たとえば、データ集合｛０，２０，２２，２１，２４，２５，
２００｝のダイナミックレンジは２００である。しかし、殆どのデータは、値２
２の周辺に集中している。たとえば、３２のような粗い量子化幅は、符号化ブロ
ック全体で固定圧縮率２が保持されることを保証するが、たとえば、量子化幅が
８である場合と比べると画質が著しく劣化する。より精細な量子化幅は、データ
レンジ２０−２５に対して、より正確な結果を与えるが、レベル２００は、より
多くのビット数を必要とする。余分に必要とされるビットは、同じ符号化ブロッ
ク内で、より狭いダイナミックレンジを有する他のブロックから得ることができ
る。したがって、本発明は、ブロックを符号化するために二つ以上の方式を使用
するが、ＡＤＲＣ符号化方式による７通りの方式の場合に生ずる複雑さは回避さ
れる。
【００１１】 本発明の更なる目的は、特定の符号化ブロックの最小値を表現するため伝送さ
れるべきビット数を削減するシステムを提供することである。ＡＤＲＣ符号化方
式の場合には、データの各ブロックに対する最小値を伝送するために８ビットが
必要であるが、本発明の一実施例では、データの各ブロックに対する最小値を伝
送するのではなく、本発明は、最小値が収まるレンジを表現する３ビット符号と
、夫々の最小値を表現するために必要となるビット数だけを利用する。所与の符
号化ブロック内のある最小値は、画像部分の連続性に起因して、非常に小さい差
異しかないので、これらの最小値は、８ビット未満で表現することができ、多数
のブロックに対する最小値は０である。そのため、統計的に、この符号化システ
ムは、画像を符号化するために必要とされるビット数を削減する。
【００１２】 以上の発明の概要の説明によって、本発明の本質が容易に理解されるであろう
。本発明がより完全に理解されるように、以下では、添付図面と共に、本発明の
好ましい実施例の詳細を説明する。
【００１３】 図９は、本発明が実現されるシステムの代表的な一実施例を示す図である。本
実施例において、このシステムは、ＤＴＶビデオデコーダ１１８に組み込まれる
。最初に、ビデオビットストリーム９４は、ＭＰＥＧ２デコーダ１２２に入力さ
れる。ビットストリームが復号化された後、内蔵型エンコーダ１２４の固定レー
ト圧縮方式が適用される。圧縮データは、ＳＤＲＡＭ１２６に保持される。デー
タは、圧縮フォーマットで保持され、元のビデオデータよりも小さいスペースし
か占めないので、必要とされるＳＤＲＡＭメモリ空間は小さくなる。保持された
データは、一般的に、以下の二つの理由から、すなわち、第１に、ディスプレイ
１３０へ出力するためと、第２に、ＭＰＥＧ２デコーダ１２２がシステムコント
ロール１２０の制御下で動き補償基準ブロックを要求するときに取得される。第
１の場合に、内蔵型デコーダ１２８は、ＳＤＲＡＭ１２６からデータを取得しそ
のデータに伸長処理を実行するためシステムコントロールユニット１２０によっ
て呼び出される。伸長後、データは、１ライン毎にＤＴＶディスプレイ１３０へ
出力される。第２の場合に、ＭＰＥＧ２デコーダ１２２は、システムコントロー
ル１２０を介して、ＳＤＲＡＭ１２６から特定の基準ブロックを要求する。これ
らのブロックは、次に、内蔵型デコーダ１２８によって伸長され、出力される。
【００１４】 図８は、信号処理ステップを実行するため使用されるビデオ入力及びモジュー
ルを示すブロック図である。この装置は、無線送信器によって、或いは、無線手
段を介して、出力信号を送信し、信号を搬送波に埋め込むように変更してもよい
。
【００１５】 図７は、図８に示されたモジュールの機能性を説明するフローチャートである
。最初に、ステップＳ８０１において、オリジナル（元）の符号化されていない
ビデオデータが本発明のシステムへ入力される。ビデオソースから入力されたビ
デオデータ９４は、ステップＳ８０２でフレームを符号化ブロックへ分割するブ
ロック分割器９６へ入力される。符号化ブロックは、本発明のための符号化用グ
ループである。符号化ブロックは、図２ｂに示されるような固定数の４×４形ミ
ニブロック２０により構成される。たとえば、符号化ブロックは、ｋ＝６として
、水平方向に連なるｋ個の４×４形ミニブロックでもよく、４ライン毎に、Ｍ＝
（画素ライン数）／４ｋとして、Ｍ個の符号化ブロックにより構成されるデータ
を生ずる。この符号化ブロックを符号化用グループとして使用すると、従来のＡ
ＤＲＣ符号化方式よりも非常に簡単化され、水平方向で規則的にされたデータ構
造が得られる。
【００１６】 たとえば、符号化ブロックが、水平方向に４画素で垂直方向に４ｋ画素のブロ
ック、すなわち、水平方向にｋ個の４×４形ブロックであるならば、１符号化ブ
ロック内で水平方向に２４個の画素が存在し、１９２０／２４、すなわち、８０
個のＹ符号化ブロックと、４０個のＵ符号化ブロック及び４０個のＶ符号化ブロ
ックと、が図２ａの各フィールドの各水平方向パスに存在する。各符号化ブロッ
クは、固定長で独立して符号化されるので、各符号化ブロックの開始アドレスを
直接的に探すことによって特定の符号化ブロックを簡単に取得することができる
。図３に示されるように、各ノード３０は、固定ビット数の間隔である。たとえ
ば、各符号化ブロックは、倍率ｐ＝２で圧縮され、図７Ａの圧縮の結果として、
１個の符号化ブロックに対し割り当てられたビット数は、４×２４×８／２、す
なわち、３８４ビットである。したがって、図３に示されるように、１個の符号
化ブロック２８を飛び越すことは、３８４ビットを飛び越すことを意味し、基準
マクロブロックを探索するプロセスは簡単化される。本例の場合に、ｋ個の４×
４形ミニブロックは、図４の参照符号４２、４４、４６、４８、５０及び５２に
示されるように、異なるビット数を有するが、符号化ブロック内の全てのビット
の合計は、本例の場合には３８４ビットである固定ビット数と一致しなければな
らない。使用された総ビット数が３８４未満であるとき、ダミービットが付加さ
れる。
【００１７】 各符号化ブロック内で、ビットは、簡単かつ効率的なＡＤＲＣ符号化方式を用
いて圧縮される。最初に、デジタルデータの最小値が図８の最大／最小識別器に
よって決定される。最小値は０〜２５５のレンジに収まる。図７ＡのステップＳ
８０４において、ｋ＝６であり、ｋ個のミニブロックが存在する場合、符号化ブ
ロック毎に６個の最小値が識別される。
【００１８】 これらの最小値は、図８に示された最大／最小エンコーダによって、図７Ａの
ステップＳ８０５に示されるように多数の方法で保持され得る。あるモードでは
、図７ＡのステップＳ８１０で、全長記憶方式が採用される。全長記憶方式とは
、各最小値がバイト（８ビット）で保持されることを意味する。その場合、符号
化ブロックに６個のミニブロックが存在するならば、符号化ブロックに対し６個
の最小値を保持するため、４８ビットが必要である。
【００１９】 或いは、可変長記憶方式が採用される場合がある。可変長記憶方式は、平均的
に符号化ブロック内の殆どの最小値が８ビットの記憶場所を要しない、という事
実を最大限に利用する。符号化ブロック内の全最小値が全て０又は全て２５５で
ある最良のケースでは、１ビットの記憶場所があれば足りる。最悪ケースでは、
必要とされる最大の記憶場所は、以下の表のレベル４に示されるように、４２ビ
ットである。
【００２０】 この符号化方式のアルゴリズムは、以下の表で説明され、各符号化ブロックに
対する最小値のレンジを計算し、これらの最小値を符号化形式で、その最小値を
復号化する方法を示すレベルコードと共に記憶する
【００２１】
【表１】 図７ＡのステップＳ８０６によれば、各符号化ブロック内の最小値は、昇順に
保持される。次に、図７Ａのステップ８０７において、各最小値が計算される。
【００２２】 ７レベルが設定され、各レベルには、異なる最小値のレンジが対応する。レベ
ル１は、符号化ブロックに対する最高の最小値が２未満である状況に対応する。
この場合、最小値は、零と同じように取り扱われる。レベル１は、最低の最小値
が２５５と一致する状況にも対応する。このようなレベル１の両方の状況におい
て、最小値に要求される記憶量は、符号化ブロック全体に対して、１ビットと、
３ビットのレベルビットである。
【００２３】 レベル２は、符号化ブロックに対する最高の最小値が２３である状況に対応し
、要求される記憶量は１ミニブロックあたり３ビットである。レベル３は、符号
化ブロックに対する最高の最小値が２５未満である状況に対応し、要求される記
憶量は１ミニブロックあたり５ビットである。レベル４は、符号化ブロックに対
する最高の最小値が２７未満である状況に対応し、要求される記憶量は１ミニブ
ロックあたり７ビットである。レベル５は、符号化ブロックに対する最低の最小
値が２７から２７＋２４の範囲である状況に対応する。この場合、この範囲から
１２８を減算し、要求される記憶量は１ミニブロックあたり４ビットである。レ
ベル６は、符号化ブロックに対する最低の最小値が２７から２７＋２６の範囲で
ある状況に対応する。この場合、この範囲から１２８を減算し、要求される記憶
量は１ミニブロックあたり６ビットである。レベル６７、符号化ブロックに対す
る最低の最小値が２７＋２６以上である状況に対応する。この場合、この最小値
が２５５から減算され、要求される記憶量は１ミニブロックあたり６ビットであ
る。
【００２４】 全ての場合を通じて、レベル番号を記憶するために３ビットのオーバーヘッド
が必要になる。最良ケースの状況において、符号化ブロックに対する最小値を保
持するため４ビットが要求され、これは、従来技術よりも記憶量が９２％節約さ
れていることを表わす。最悪ケースの状況では、４５ビットが要求され、記憶量
の節約は、従来技術に対して６％である。このような最小値の記憶方法は、確実
にメモリを節約する。図７ＡのステップＳ８１０の全長記憶方式、或いは、図７
ＡのステップＳ８０６、Ｓ８０７、Ｓ８０８及びＳ８０９の可変長記憶方式のど
ちらの記憶方式が採用されるとしても、最小値は保持され、図７ＡのステップＳ
８１１に示されるように、最大／最小減算器によって最小値がデジタルビデオデ
ータから減算される。
【００２５】 最小値の減算に続いて、データは、図８のダイナミックレンジ計算器１０８へ
入力される。図７ＢのステップＳ８１２で、各ミニブロックに対しダイナミック
レンジを計算する場合、ＡＤＲＣダイナミックレンジ・ルックアップテーブルが
簡単な方法で使用される。ＡＤＲＣテーブルは、８個のサブレンジを用いて、空
間解像度のフルレンジ、すなわち、［０，２５５］の範囲をカバーするよう設計
される。サブレンジは、異なる量子化幅を有し、ビットレートが異なる。したが
って、選択されたサブレンジを指定するためには、３ビットだけで足りる。
【００２６】 データ取得が面倒で、かつ、多大な時間を必要とするＡＤＲＣ符号化方式とは
相違して、本発明は、二つの量子化方式だけを使用し、同じレベルの顧客満足度
を実現する（図８の量子化方式選択器１１０）。一つの量子化方式しか使用しな
い場合には、画像がかなり劣化するので、二つの量子化方式が使用される。ダイ
ナミックレンジは、データのブロックのダイナミック性の指標であって、特定の
データ値の周辺へのデータの集中度を示すものではない。量子化方式は、圧縮デ
ータの粗さ又は精細さの程度を決定するので、データの集中度は重要である。
【００２７】 以下の例は、データ集中の重要性を実証する。データ集合｛０，２０，２２，
２１，２４，２５，２００｝が与えられた場合、この集合のダイナミックレンジ
は２００であるが、データ値２２の周辺に緊密に集中している。１個の値２００
が離れたところにあるため、ダイナミックレンジは２００であるが、この値は、
値２２の周辺に集中している殆どのデータの本質に影響を与えない。ダイナミッ
クレンジに基づいて、符号化ブロック全体が固定圧縮率２をもつことが保証され
るように、３２のような粗い量子化幅が選択される。しかし、粗い量子化幅の選
択は、８のような細かい量子化幅を選択した場合よりも圧縮画像の品質を著しく
劣化させる。量子化幅が細かくなるほど、データレンジ［０，２５］に対してよ
り正確な結果が得られるが、データ値２００を表現するためには、より多数のビ
ットが必要である。この付加ビットは、図５に示されるように、同じ符号化ブロ
ック内で、より狭いダイナミックレンジを有する他のブロックから供給される。
したがって、データ取得の簡便性及び迅速性を犠牲にすることなく、顧客に許容
される所定の視覚的品質を得るため、本発明は、図７Ｂのステップ８１３で、個
々のミニブロックに対する精細な量子化を実現する第１の量子化方式を識別する
。しかし、図７Ｂのステップ８１４において、符号化ブロックに必要とされる圧
縮率が達成し得ないと判定された場合、図７ＢのステップＳ８１５において、必
要なビットレートを保証するより粗い量子化方式が選択される。
【００２８】 量子化方式を選択した後、図７Ｂの次のステップＳ８１６では、データを量子
化する。図８の量子化器１１２による処理の後、データは、図７ＢのステップＳ
８１７において、図８の圧縮データフォーマット装置１１４によってフォーマッ
ト化される。
【００２９】 図５には、符号化ブロックのデータ構造が示されている。図５に示された最初
の１ビット７６は、選択された量子化方式を表現する符号化方式を保持するため
使用される。図５における次の３ビット７８は、可変長方式が利用されたときに
選択された最小値レベルを表現する最小値オーバーヘッドを保持するため使用さ
れる。図５に示されたデータ構造の次のセクション８０は、最小値を保持するた
め使用される。保持される最小値は、全長でもよいが、可変長方式が選択された
場合には、符号化形式に変換される。次の３ビットは、ミニブロック０に対する
ダイナミックレンジ情報（ＤＲ０）４０を表現する。その次に、量子化データ８
４が続く。量子化データは、データの性質と選択された量子化方式とに依存して
、長さが可変である。ダイナミックレンジ情報及び量子化情報は、符号化ブロッ
ク内のミニブロック毎に出現する。したがって、所与の符号化ブロックに対し、
要求された記憶量の総ビット数は、符号化ブロックがｋ個のミニブロックによっ
て構成される場合、以下の式： 総ビット数＝１＋３＋Σ（最小値のビット数）＋３ｋ＋Σ（データのビット数）
によって表現される。図５には、ｋ＝６の場合の例が示されている。
【００３０】 水平方向で規則的にされたデータ構造は、より簡単に情報が取得できるように
する。これは、次の二つの理由から重要である。（１）第１に、圧縮ビデオデー
タを迅速に復号化し出力することができる。（２）第２に、特定の参照ブロック
を迅速に取得し、動き補償を効率的に計算することができる。最悪ケースの状況
で、一例として、サイズ１６×１６のマクロブロックと、サイズ４×２４の符号
化ブロックとを使用すると、１０個の符号化ブロックを取得すること、所望の符
号化ブロックの位置を見つけるために取得した符号化ブロックを伸長することが
必要であり、これは、水平方向及び垂直方向の両方で間にある全ての符号化ブロ
ックを取得することを意味する。この状況は、図６ｂに示されるように、マクロ
ブロックが１０個の符号化ブロックの境界の間で中心に配置された場合に生ずる
。最良ケースのシナリオでは、図６ａに示されるように、マクロブロックは、４
個の符号化ブロックの範囲内に存在する。データ構造が規則的にされている場合
、マクロブロックのサイズと符号化ブロックのサイズが共にわかっているので、
マクロブロックが開始する符号化ブロックを検出し、マクロブロックが終了する
符号化ブロックを検出することは容易である。
【００３１】 データ構造が規則的にされた結果として、符号化ブロック内の４×４形ミニブ
ロックは、符号化ブロック全部を復号化することなく、取り出すことが可能であ
る。これは、符号化ブロックの正確な開始アドレスと、４×４形の各ブロックが
使用するビット数と、全体のオーバーヘッドビットとを計算することによって実
現される。符号化ブロックは小さく、かつ、計算には加算と減算だけが必要であ
るため、特定のブロックを取得することは複雑ではない。
【００３２】 上記の通り、本発明について特定の実施例に関して説明した。しかし、本発明
は、上記の実施例及びそれらの変形だけに限定されることはなく、多様な変更及
び変形が本発明の精神並びに請求項に記載された事項の範囲を逸脱することなく
当業者によってなされ得ることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来のＡＤＲＣシステムによってバンドとブロックにセグメント化されたフレ
ームの説明図である。
【図２ａ】 本発明に従って符号化ブロックにセグメント化されたフレームの説明図である
。
【図２ｂ】 本発明に従って４×４形のミニブロックにセグメント化された符号化ブロック
の内部の説明図である。
【図３】 本発明に従って、圧縮率ｐで圧縮された符号化ブロックにセグメント化された
フレームの一部の説明図である。
【図４】 各ミニブロックが異なるダイナミックレンジをもち、量子化方式のビット数が
異なる符号化ブロックの説明図である。
【図５】 本発明に従って符号化された二つの符号化ブロックを表わす図である。
【図６ａ】 マクロブロックのサイズが１６×１６であり、符号化ブロックのサイズが４×
２４であり、マクロブロックが４個の符号化ブロックの範囲内に収まる最良の状
況で、本発明に従ってマクロブロックが獲得される方法の説明図である。
【図６ｂ】 マクロブロックのサイズが１６×１６であり、符号化ブロックのサイズが４×
２４であり、マクロブロックが１０個の符号化ブロックの境界の間の中心に置か
れている最悪の状況で、本発明に従ってマクロブロックが獲得される方法の説明
図である。
【図６ｃ】 マクロブロックのサイズが１７×１７であり、符号化ブロックのサイズが４×
２４であり、マクロブロックが５個の符号化ブロックの範囲内に収まる最良の状
況で、本発明に従ってマクロブロックが獲得される方法の説明図である。
【図６ｄ】 マクロブロックのサイズが１７×１７であり、符号化ブロックのサイズが４×
２４であり、マクロブロックが１０個の符号化ブロックの境界の間の中心に置か
れている最悪の状況で、本発明に従ってマクロブロックが獲得される方法の説明
図である。
【図７Ａ】 本発明の動作を説明するため使用されるフローチャート（その１）である。
【図７Ｂ】 本発明の動作を説明するため使用されるフローチャート（その２）である。
【図８】 本発明の第１実施例及び第２実施例の要素を示す機能的ブロック図である。
【図９】 本発明が実現されるシステムの説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C059 MA28 MD02 ME01 SS11 SS20 TA53 TB08 TC38 TD12 UA02 UA38 UA39 5J064 AA02 BA00 BC02 BC08 BC14 BC16 BC25 BD02 BD04

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一つ以上のフレームを含むデジタルビデオデータを符号化す
    る方法であって、 各フレームを、固定数のミニブロックを含む固定長の符号化ブロックに分割す
    る手順と、 各符号化ブロックにおいてミニブロック毎に最大値及び最小値を識別する手順
    と、 各符号化ブロック内でミニブロック毎に、最大値から最小値を減算することに
    よりダイナミックレンジを計算する手順と、 各符号化ブロックが固定圧縮率で符号化され、各符号化ブロックにおけるビッ
    ト数が元のビット数よりも減少し、各符号化ブロックの開始及び終了が容易に確
    認できるように、選択された量子化方式に従って各ミニブロックを量子化する手
    順と、 最小値データ、ダイナミックレンジデータ及び符号化された圧縮ビデオデータ
    を含む圧縮された符号化ブロックを出力する手順と、 を有する方法。
  2. 【請求項２】 ダイナミックレンジを計算する手順は、 各ダイナミックレンジを、一つのサブレンジが固有の量子化幅に対応している
    複数のサブレンジに分割する手順と、 各サブレンジに識別子を関連付ける手順と、 を有する、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 各ミニブロックを量子化する手順は、 サブレンジと、各ミニブロックのダイナミックレンジに対応した第１の量子化
    方式とを選択する手順と、 要求された圧縮率及び復号化後に所定の画質を呈示するピクチャが得られるよ
    うに、各ミニブロックに対して第１の量子化方式よりも粗い第２の量子化方式を
    特定する手順と、 を有する、請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 要求された圧縮率が得られる場合に第１の量子化方式を選択
    する手順と、 第１の量子化方式が選択されなかった場合に第２の量子化方式を選択する手順
    と、 を更に有する請求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】 符号化ブロックの最小値を最低値から最高値の昇順にソート
    する手順と、 符号化ブロック毎に所定のレベルの組から最小値に対応したレベルを識別する
    手順と、 識別子を各レベルと関連付ける手順と、 最小値を可変長のビットパターンとして記憶する手順と、 を更に有し、 各識別子と、最小値を表現する各ビットパターンと組み合わせることにより、
    最小値が再構成され得る、 請求項４記載の方法。
  6. 【請求項６】 一つ以上のフレームを含むビデオデータ入力を符号化する装
    置であって、 入力ビデオ信号を、固定数のビットを収容する固定数のミニブロックを含む固
    定長の符号化ブロックに分割するブロック分割部と、 各符号化ブロックにおいてミニブロック毎に最大値及び最小値を識別する最大
    ／最小識別部と、 ミニブロック毎に、最大値及び最小値に基づいてダイナミックレンジを計算す
    るダイナミックレンジ計算部と、 各符号化ブロックが固定圧縮率で符号化され、各符号化ブロックにおけるビッ
    ト数が元のビット数よりも減少し、各符号化ブロックの開始及び終了が容易に確
    認できるように、選択された量子化方式で各ミニブロックを量子化する量子化部
    と、 最小値データ、ダイナミックレンジデータ及び圧縮ビデオデータを含む圧縮さ
    れた符号化ブロックを出力する出力手段と、 を具備した装置。
  7. 【請求項７】 ミニブロック毎に、ミニブロックのダイナミックレンジに対
    応した精細な第１の量子化方式を識別し、 ミニブロック毎に、第１の量子化方式よりも圧縮率が大きく、要求されたビッ
    ト伝送レートを実現し、復号化後に所定の画質を呈示するピクチャが得られる、
    粗い第２の量子化方式を識別し、 第１の量子化方式が要求された圧縮率を達成しない場合に、第２の量子化方式
    を選択する、 量子化方式選択部を更に有する、請求項６記載の装置。
  8. 【請求項８】 最小値を所定レベルの組と比較し、符号化ブロック毎に対応
    したレベルを識別する最小値レベル計算部と、 計算された最小値レベルに識別子を関連付ける関連付け部と、 最小値が可変長のビットパターンとして保持される最小値保持部と、 を更に有し、 最小値は、識別子と、最小値を表現するビットパターンとを組み合わせること
    により再構成され得る、 請求項７記載の装置。
  9. 【請求項９】 コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録され、 各フレームを、水平方向及び垂直方向へ隣接したビットよりなるミニブロック
    へ分割する手順と、 固定数のミニブロックを、固定長の符号化ブロックに分類する手順と、 各符号化ブロックにおけるビット数が元のビット数よりも減少し、各符号化ブ
    ロックの開始及び終了が容易に確認できるように、符号化ブロック毎に固定圧縮
    率を識別する手順と、 各符号化ブロックにおいてミニブロック毎に最大値及び最小値を識別する手順
    と、 各符号化ブロック内でミニブロック毎に、最大値から最小値を減算することに
    よりダイナミックレンジを計算する手順と、 各ダイナミックレンジを、一つのサブレンジが固有の量子化幅に対応している
    複数のサブレンジに分割する手順と、 各サブレンジに識別子を関連付ける手順と、 サブレンジと、各ミニブロックのダイナミックレンジに対応した第１の量子化
    方式とを選択する手順と、 要求された圧縮率及び復号化後に所定の画質を呈示するピクチャが得られる第
    ２の量子化方式を識別する手順と、 選択されたサブレンジと関連付けられた第１の量子化方式が要求された圧縮率
    を達成しない場合に、第２の量子化方式を選択する手順と、 選択された量子化方式に従って各ミニブロックを量子化する手順と、 圧縮されたビデオデータを出力する手順と、 をコンピュータに実行させ、 一つ以上のフレームを含むデジタルビデオデータを符号化するプログラム。
  10. 【請求項１０】 搬送波に埋め込まれ、垂直方向及び水平方向の隣接したバ
    イトのユニットのフレームにより構成されたデジタルビデオデータを表現し、固
    定長の固定数の符号化ブロックに分類された信号であって、 各符号化ブロックは、各符号化ブロックにおけるビット数が元の圧縮されてい
    ないビット数よりも減少し、各符号化ブロックの開始及び終了が容易に確認でき
    るように、固定圧縮率で符号化され、 各ユニットは、最大値及び最小値が識別され、 各符号化ブロックは、符号化ブロック内のユニット毎に最大値から最小値を減
    算することにより計算されたダイナミックレンジを含み、 各ダイナミックレンジは複数のサブレンジに分割され、 各サブレンジは、固有の量子化方式と対応し、識別子が関連付けられ、 第１のサブレンジは、ユニットのダイナミックレンジに応じて選択され、第１
    のサブレンジが要求された圧縮率を達成しないとき、要求された圧縮率が得られ
    る第２のサブレンジによって置換され、 選択された量子化方式がデータを量子化するため適用される、 信号。
  11. 【請求項１１】 各符号化ブロックに対する最小値のレンジは、最低から最
    高まで昇順にソートされ、 最小値レベルは符号化ブロック毎に計算され、 各レベルの識別子は各符号化ブロックと関連付けられ、 最小値は可変長のビットパターンとして保持され、 最小値は、識別子と、最小値を表わすビットパターンとを組み合わせることに
    より再構成され得る、 請求項１０記載の信号。
  12. 【請求項１２】 一つ以上のフレームを含むビデオデータ入力を符号化する
    装置であって、 入力ビデオ信号を、一つの符号化ブロックが固定数のビットを収容する固定数
    のミニブロックを含む、固定長の符号化ブロックに分割する手段と、 各符号化ブロックにおいてミニブロック毎に最大値及び最小値を識別する手段
    と、 最大値及び最小値に基づいてミニブロック毎にダイナミックレンジを計算する
    手段と、 各符号化ブロックが固定圧縮率で符号化され、各符号化ブロックにおけるビッ
    ト数が元のビット数よりも減少し、各符号化ブロックの開始及び終了が容易に確
    認できるように、選択された量子化方式で各ミニブロックを量子化する手段と、 最小値データ、ダイナミックレンジデータ及び圧縮ビデオデータを含む圧縮さ
    れた符号化ブロックを出力する手段と、 を有する装置。
  13. 【請求項１３】 ミニブロック毎に、ミニブロックのダイナミックレンジに
    対応した精細な第１の量子化方式を識別し、 ミニブロック毎に、第１の量子化方式よりも圧縮率が大きく、要求されたビッ
    ト伝送レートを実現し、復号化後に所定の画質を呈示するピクチャが得られる、
    粗い第２の量子化方式を識別し、 第１の量子化方式が要求された圧縮率を達成しない場合に、第２の量子化方式
    を選択する、 手段を更に有する、請求項１２記載の装置。
  14. 【請求項１４】 各最小値を所定レベルの組と比較することにより最小値レ
    ベルを計算する手段と、 計算された最小値レベルに識別子を関連付ける手段と、 最小値を可変長のビットパターンとして保持する手段と、 を更に有し、 最小値は、識別子と、最小値を表現するビットパターンとを組み合わせること
    により再構成され得る、 請求項１３記載の装置。
  15. 【請求項１５】 一つ以上のフレームを含むデジタルビデオデータを符号化
    する方法であって、 各フレームを符号化ユニットへ分割する手順と、 符号化ユニット毎に最大値及び最小値を識別する手順と、 符号化ユニット毎に最大値から最小値を減算することによりダイナミックレン
    ジを計算する手順と、 各ダイナミックレンジを、一つのサブレンジが固有の量子化幅に対応している
    複数のサブレンジに分割する手順と、 各サブレンジに識別子を関連付ける手順と、 サブレンジと、各符号化ユニットのダイナミックレンジに対応した第１の量子
    化方式とを選択する手順と、 符号化ユニット毎に、要求された圧縮率及び復号化後に所定の画質を呈示する
    ピクチャが得られる粗い第２の量子化方式を識別する手順と、 各符号化ユニットが固定圧縮率で符号化され、各符号化ユニットにおけるビッ
    ト数が元のビット数よりも減少し、各符号化ユニットの開始及び終了が容易に確
    認できるように、選択された量子化方式に従って各符号化ユニットを量子化する
    手順と、 最小値データ、ダイナミックレンジデータ及び符号化された圧縮ビデオデータ
    を含む圧縮された符号化ユニットを出力する手順と、 を有する方法。
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