JP2008521362A - フィルムグレインシミュレーションのフィルムグレインキャッシュ分割のための方法、装置及びシステム - Google Patents

フィルムグレインシミュレーションのフィルムグレインキャッシュ分割のための方法、装置及びシステム Download PDF

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Abstract

本発明は、フィルムグレインシミュレーションのフィルムグレインキャッシュ分割のための方法、装置及びシステムを提供する。本発明の一実施例では、フィルムグレインパターンを格納する方法は、フィルムグレインパターンの少なくとも第1部分を内部メモリに格納し、フィルムグレインパターンの少なくとも第2部分を外部メモリに格納することを含む。すなわち、本発明では、フィルムグレインシミュレーションのフィルムグレインキャッシュ分割のための方法は、フィルムグレインパターンの格納を内部キャッシュと外部キャッシュとに分割することを含む。本発明の一実施理恵では、内部キャッシュは、デコーダの集積回路チップに統合される。

Description

発明の詳細な説明
[関連出願の相互参照]
本出願は、参照することによりそのすべてがここに含まれる、2004年11月22日に出願された米国特許仮出願第60/630,049号の優先権を主張する。
[発明の分野]
本発明は、一般にフィルムグレインシミュレーション(film grain simulation)に関し、より詳細には、効率的で低コストなフィルムグレインシミュレーションを実現するための方法及びシステムに関する。
[発明の背景]
フィルムグレインは、現像過程中に動画画像に形成される。フィルムグレインは、HD画像において顕著であり、画像処理全体及び配信チェーンを通じて保持すべきより望ましい特有の映画特性となっている。にもかかわらず、フィルムグレイン保持は、時間予測に関する圧縮ゲインが利用可能でないため、現在のエンコーダにとって困難なものである。グレインのランダム性のため、視覚的に可逆な符号化は、極めて高いビットレートでしか実現されない。非可逆なエンコーダは、典型的には、ノイズやファインテクスチャに係る高い周波数をフィルタリングする際、フィルムグレインを抑制する傾向がある。
最近作成されたH.264|MPEG−4 AVCビデオ圧縮規格では、特にそれのFidelity Range Extensions(FRExt) Amendment 1(JVT−K051,ITU−T Recommendation H.264 I ISO/IEC 14496−10 International Standard with Amendment 1,Redmond,USA,June 2004)では、フィルムグレインSEI(Supplemental Enhancement Information)メッセージが規定された。このようなメッセージは、サイズや強度などの属性に関するフィルムグレイン特性を記載し、ビデオエンコーダが復号化された画像上のフィルムグレインの様相をシミュレートすることを可能にする。H.264|MPEG−4 AVC規格は、何れのパラメータがフィルムグレインSEIメッセージにあるか、それの解釈方法、及びSEIメッセージをバイナリフォーマットに符号化するのに使用されるシンタックスを規定している。しかしながら、当該規格は、フィルムグレインSEIメッセージを受信すると、フィルムグレインをシミュレートするための正確な手順を規定するものでない。
フィルムグレインシミュレーションは、古いフィルムストックの復元中と共に、コンピュータ生成された題材に関するフィルムグレインをシミュレートするため、制作後に利用される比較的新しい技術である。このタイプのアプリケーションについて、Eastman Kodak Co,Rochester,NYのCineon(登録商標)、Visual InfinityのGrain SurgeryTMなどの商用ソフトウェアが市販されている。これらのツールは、ユーザインタラクションを要求し、実現することが複雑であり、リアルタイムビデオ符号化アプリケーションにとっては適していない。さらに、これらのツールの何れも、H.264/AVCビデオ符号化規格によって規定されるようなフィルムグレインSEIメッセージを解釈することはできない。
[発明の概要]
本発明は、フィルムグレインシミュレーションのフィルムグレインキャッシュ分割のための方法、装置及びシステムを提供する。
本発明の一実施例では、フィルムグレインパターンを格納する方法は、前記フィルムグレインパターンの少なくとも第1部分を内部メモリに格納するステップと、前記フィルムグレインパターンの少なくとも第2部分を外部メモリに格納するステップとを有する。
本発明の他の実施例では、フィルムグレインシミュレーションのための装置は、フィルムグレインシミュレーション処理に使用するため、符号化された画像とフィルムグレイン特性情報を有する補完情報メッセージとを少なくとも受け付ける手段と、フィルムグレインパターンの少なくとも第1部分を格納する内部記憶手段と、前記フィルムグレインシミュレーションパターンの少なくも第2部分を格納する外部記憶手段とを有する。
本発明の他の実施例では、フィルムグレインをシミュレートするシステムは、フィルムグレインシミュレーション処理に使用するため、符号化された画像とフィルムグレイン特性情報を有する補完情報メッセージとを少なくとも受け付けるデコーダと、フィルムグレインパターンの少なくとも第1部分を格納する内部記憶手段と、前記フィルムグレインシミュレーションパターンの少なくも第2部分を格納する外部記憶手段とを有する。
[発明の詳細な説明]
本発明は、効果的には、フィルムグレインシミュレーションのフィルムグレインキャッシュ分割のための方法、装置及びシステムを提供する。本発明は、消費者用HD DVDプレーヤーのIC設計などに適用するためのビデオデコーダサブシステムに関して主に記載されるが、本発明の特定の実施例は本発明の範囲を限定するものとして扱われるべきでない。本発明のコンセプトは、メディアプレーヤー/レシーバ装置、デコーダ、セットトップボックス、テレビ装置などの何れかのフィルムグレインシミュレーション処理に効果的に適用可能であるということは、当業者により認識され、本発明の教示により理解されるであろう。
図1は、本発明の一実施例によるフィルムグレインシミュレーション機能を有するビデオデコーダサブシステムのハイレベルブロック図を示す。図1のビデオデコーダサブシステムは、例示的には、ビデオデコーダ(例示的にはH.264デコーダ)106と、ビデオディスプレイ・グラフィックスエンジン及びフィルムグレインシミュレータ108と、ホストインタフェース110と、インタフェースコントローラ(例示的にはRAMインタフェースコントローラ)112と、リモートフィルムグレインデータベース104のフィルムグレインパターンの少なくとも小さなサブセットを格納するためフィルムグレインキャッシュとして実現されるメモリ(例示的には外部のRAMメモリ)114とから構成される。図1のビデオディスプレイ・グラフィックスエンジン及びフィルムグレインシミュレータ108はさらに、例示的には、内部のフィルムグレインキャッシュ109として例示的に示される内部的な記憶能力を有する。図1では、内部のフィルムグレインキャッシュ109はビデオディスプレイ・グラフィックスエンジン及びフィルムグレインシミュレータ108に配置されるとして示されているが、本発明の他の実施例では、本発明の内部のフィルムグレインキャッシュは、ビデオデコーダ106又は図1のビデオデコーダサブシステム100の他のコンポーネントの内部に配置されてもよい。
図1はさらに、フィルムグレインデータベースを有する永久的なストレージプログラムメモリ(例示的にはリモート永久ストレージメモリ)104と、ホストCPU102とを示す。図1のビデオデコーダサブシステムでは、ホストCPU102とリモートフィルムグレインデータベース104とは、別々のコンポーネントから構成されるものとして示されているが、本発明の他の実施例では、リモートフィルムグレインデータベース104は、CPU102の永久メモリに配置可能である。さらに、図1のビデオデコーダサブシステム100では、ビデオデコーダ106と、ビデオディスプレイ・グラフィックスエンジン108と、ホストインタフェース100と、インタフェースコントローラ112とが、別々のコンポーネントから構成されるものとして示されるが、本発明の他の実施例では、ビデオデコーダ106と、ビデオディスプレイ・グラフィックスエンジン108と、ホストインタフェース100と、インタフェースコントローラ112とは、単一のコンポーネントから構成することが可能であり、単一の統合されたシステム・オン・チップ(SoC)に統合することが可能である。このような実施例では、図1のビデオデコーダサブシステム100は、内部のオンチップフィルムグレインキャッシュ109と外部のフィルムグレインキャッシュ114とから構成される。
さらに、図1のビデオデコーダサブシステム100では、フィルムグレインパターンを格納する手段は、外部のRAMメモリ114(キャッシュ)と、内部のキャッシュメモリ109と、リモートフィルムグレインデータベース104として示され、本発明の他の実施例では、実質的に任意のアクセス可能な記憶手段は、フィルムグレインパターンの一部とフィルムグレインパターンの合計数を維持するよう実現されてもよい。このような手段は、ストレージディスク、磁気記憶媒体、光記憶媒体又は実質的に任意の記憶手段を有するものであってもよい。さらに、1以上の記憶手段が各記憶装置について実現されてもよい。さらに、図1のフィルムグレインデータベース104は、外部RAMメモリ114とバイブキャッシュメモリ109から遠隔配置されるように示されているが、フィルムグレインパターン記憶手段は、互いに近接又は遠距離に配置されてもよい。
図1のビデオデコーダサブシステム100などのフィルムグレインシミュレーションシステムでは、リモートフィルムグレインデータベース104は、典型的には相対的に大きなものとなる。本発明の一実施例では、H.264ビデオデコーダ106と、ビデオディスプレイ・グラフィックスエンジン108と、ホストインタフェース110と、インタフェースコントローラ112と、外部RAMメモリ114とは、HD DVDプレーヤーのコンポーネントを有する。リモートフィルムグレインデータベース104からのフィルムグレインパターンは、HD DVDプレーヤーなどのサンプルレートによりアクセスされる必要がある。本発明による図1のビデオデコーダサブシステム100では、リモートフィルムグレインデータベース104の僅かな部分のみが、SEIフィルムグレイン期間中に試用され、コンプレクシティを低減するためのキャッシュ処理技術を開発するのに役立つ。
より詳細には、図1のフィルムグレインシミュレーション処理は、双方が参照することによりそのすべてがここに含まれる、Amendment 1(Fidelity Range Extensions)により規定されるようなInternational Standard IYU−T Rec.H.264|ISO/IEC 14496−10のビットストリームにより伝送されるフィルムグレインSEIメッセージの復号化を要する。本発明の一実施例では、フィルムグレインSEIメッセージは、I(Intra−coded)ピクチャに先行して送信され、1つのフィルムグレインSEIメッセージのみがあるIピクチャに先行しない。
本発明の一実施例では、規格の仕様書によると、フィルムグレインパターンのリモートフィルムグレインデータベース104は、各々が64×64のフィルムグレイン画像を表現する4,096個のフィルムグレインサンプルの169個のパターンから構成される。例えば、図2は、図1のフィルムグレインデータベースの典型的な構成のハイレベルブロック図を示す。図3は、x軸のi_offsetとy軸にj_offsetとを有する64×64のサンプルフィルムグレインパターンを示す。図2はさらに、各種タイプの169個のフィルムグレインパターンを示す。
フィルムグレインデータベース104では、各フィルムグレインパターンは、規格仕様書の周波数フィルタリングモデルによるカット周波数の異なるペアを用いて同期化される。SEIメッセージにより送信されるカット周波数は、フィルムグレインシミュレーション処理中のフィルムグレインパターンのリモートフィルムグレインデータベース104にアクセスするのに利用される。フィルムグレインデータベース104は、ROM、Flash又は図1のビデオデコーダサブシステム100のフィルムグレインデータベース104などの他の永久記憶装置に格納され、典型的には、変更されない。フィルムグレインデータベース104は、様々なフィルムグレイン形状及びサイズによるランダムなフィルムグレインパターンを含む。しかしながら、特定のビデオコンテンツシーケンスでは、実際には、当該データベースの一部のみがフィルムグレインを効果的にシミュレートするのに必要とされる。仕様書は、フィルムグレインパターンの個数を任意のSEIメッセージ期間の小さなサブセットに限定する。従って、本発明は、SEIメッセージの受信により更新される外部RAMメモリ114と内部キャッシュメモリ109などの小さなフィルムグレインキャッシュを実現する。
典型的には、リモートフィルムグレインデータベース104は、ホストCPU102の永久ストレージ又はホストCPU102内に格納される。しかしながら、フィルムグレインデータベース104への高速アクセスを必要とするのは、ビデオデコーダ106とビデオディスプレイ・グラフィックスエンジン108である。また、本発明によると、外部メモリ114と内部キャッシュ109とは、フィルムグレインパターンの少なくとも一部への高速アクセスのため設けられる。すなわち、既存のSEIメッセージ期間により必要とされる又は最も実現されるフィルムグレインパターンの少なくとも一部のみが、後述されるように、外部メモリ114と内部キャッシュ109に転送及び格納される。
より詳細には、本発明によると、図1のビデオデコーダサブシステム100などのフィルムグレインシミュレーションシステムの全体的な設計コストを最小化する手段は、デコーダIC109の内部のキャッシュと残りの外部メモリ114との間にフィルムグレインパターンのストレージを分割することである。例えば、合計で10個のフィルムグレインパターンが格納される実現形態では、内部キャッシュ109がN個のフィルムグレインパターンを格納する場合、外部メモリ114は、残りの(10−N)個のフィルムグレインパターンを格納する。本発明による内部キャッシュ109と外部メモリ114との間にフィルムグレインパターンのストレージを分割することは、内部メモリのサイズ要求を低減させ、これにより、フィルムグレインパターンを格納する外部メモリしか有しない手段に対して、典型的にまた平均的により少ないメモリ帯域幅と、より小さなチップエリアをもたらす。本発明の各種実施例では、本発明によるフィルムグレインシミュレーションに要求されるメモリ帯域幅(BW)は、格納されているすべてのフィルムグレインパターンが特定のフィルムコンテンツに使用されるとは限らないため、ゼロに低減することも可能である。
本発明の実施例では、異なるキャッシュ分割が、必要なフィルムグレインパターンを格納するのに利用可能である。すなわち、本発明によると、任意の分割が可能である。内部キャッシュ109に格納されるフィルムグレインパターンが多くなるに従って、ワーストケースの外部メモリBWが要求される確率は小さくなる。さらに、所与のコンテンツシミュレーション中に、必ずしもすべてのフィルムグレインキャッシュが必要とされるとは限らないため、多くのケースにおいて、メモリBWは大きく低減される。
例えば、10個のフィルムグレインパターンが格納される本発明の一実施例では、半分の5個のフィルムグレインパターンが、図1のビデオデコーダサブシステム100の内部キャッシュ109などの内部キャッシュに格納される場合、内部メモリのサイズは、10個のフィルムグレインパターンを格納するのに要求される合計メモリの1/2となる、本発明のこのような実施例では、大部分のコンテンツのメモリ帯域幅は、36Mbytes/sec以下に低減され、いくつかのケースでは、より小さなものとなる。
上述した例において、10個のうちの1つのフィルムグレインパターンしか内部キャッシュに格納されない場合(N=1など)、本発明のこのような実施例では、ごく僅かな内部キャッシュしか必要とされない。本発明のこのような実施例は、1つのみのフィルムグレインパターンを格納するのに要求される内部キャッシュを提供するためのごく僅かな追加的チップエリアしか要求しない。このような実施例では、最も頻繁に実現されるフィルムグレインパターンが内部キャッシュに配置することができるため、メモリBWは大きく低減されることとなる。
本発明の他の実施例では、ルマ及びクロマコンポーネントを別々に格納するため、内部キャッシュと外部メモリが実現される。すなわち、ルマは内部キャッシュに配置可能であり、クロマは外部メモリに配置可能である。本発明の当該実施例では、フィルムグレインシミュレーションのワーストケースのメモリBWは36Mbytes/secであり(クロマのみ)、内部キャッシュのサイズはキャッシュのルマ部分しか保持する必要はないということが保証される。しかしながら、本発明のこのような実施例は、フィルムグレインシミュレーション仕様が、内部キャッシュと外部メモリを構成するため、ルマキャッシュサイズとクロマキャッシュサイズとの間の分割の定義を含むことを必要とする。
クロマの1つのコンポーネントのみが外部メモリに格納される本発明のルマ/クロマ分割の実施例では、メモリBWは18Mbytes/secに低下する。このような実施例は、より大きいが、最大のものよりは小さな内部キャッシュを要求する。
本発明の他の実施例では、フィルムグレインシミュレーション処理のSEIメッセージは、格納されているフィルムグレインパターンの優先順位を示す追加情報を有する。この優先順位は、例えば、デコーダICの内部キャッシュに最も頻繁に要求されるフィルムグレインパターンを格納するため、図1のビデオデコーダサブシステムによって利用され、これにより、内部キャッシュの利用を最適化し、外部メモリBWを最小化する。フィルムグレインシミュレーション処理では、これは、以下の式(1)により特徴付けされる新たなSEIシンタックス要素により実現することが可能である。
“fg_pattern_priority”は、優先順位によりカット周波数の[h,v]ペアを規定する。[h,v]=(comp_model_value[j][i][1],comp_model_value[j][i][2]) (1)
本発明の他の実施例では、フィルムグレインパターンの優先順位は、標準的なフィルムグレインSEIメッセージから求められる。すなわち、SEIメッセージが各々が自らのフィルムグレインパラメータによる強度インターバルのリストを有するため、これらの強度インターバルは、それの優先度に従ってリストすることが可能である(増加する強度インターバル限界によりリストされる代わりに)。この変更はH.264|MPEG AVC規格に準拠していることに留意すべきである。このとき、各カラーコンポーネントについて、最初のN個のフィルムグレインパターンが内部キャッシュに格納される。なぜなら、これら最初のN個のフィルムグレインパターンは、最も実現されるフィルムグレインパターンであるためである。さらに、カラーコンポーネント間の優先付けをするため、ルールが生成可能である。例えば、最初のN/2個までのYフィルムグレインパターン、最初のN/4個までのUフィルムグレインパターン、及び最初のN/4個までのVフィルムグレインパターンが内部キャッシュに配置され、残りのフィルムグレインパターンは、外部メモリに格納される。
フィルムグレインシミュレーションのフィルムグレインキャッシュ分割のための方法、装置及びシステムの各種実施例が説明されたが(例示的なものであって、限定的なものでない)、上記教示に基づき当業者により変更及び改良が可能であるということに留意されたい。従って、説明された本発明の特定の実施例において、添付した請求項により規定される本発明の範囲及び趣旨の範囲内の変更が可能であるということが、当業者により理解されるべきである。上記記載は本発明の各種実施例に関するものであるが、本発明の他の及びさらなる実施例が、それの基本的範囲から逸脱することなく創出されるかもしれない。また、本発明の適切な範囲は、以下の請求項に従って決定される。
図1は、本発明の一実施例によるフィルムグレインシミュレーション機能を有するビデオデコーダサブシステムのハイレベルブロック図を示す。 図2は、図1のフィルムグレインデータベースの典型的な構成のハイレベルブロック図を示す。

Claims (21)

  1. フィルムグレインパターンを格納する方法であって、
    前記フィルムグレインパターンの少なくとも第1部分を内部メモリに格納するステップと、
    前記フィルムグレインパターンの少なくとも第2部分を外部メモリに格納するステップと、
    を有する方法。
  2. 前記内部メモリは、ビデオデコーダに配置される、請求項1記載の方法。
  3. 前記内部メモリは、ビデオデコーダ集積回路チップに配置される、請求項1記載の方法。
  4. 前記内部メモリを設けるのに小さな追加的チップエリアしか必要とならないように、前記フィルムグレインパターンの僅かな部分のみが、前記内部メモリに格納される、請求項3記載の方法。
  5. 前記内部メモリは、少なくともフィルムグレインシミュレーション処理において最も普通に実現されるフィルムグレインパターンを格納する、請求項1記載の方法。
  6. 前記内部メモリと前記外部メモリとは一緒になって、フィルムグレインシミュレーション処理に要求されるすべてのフィルムグレインパターンを格納する、請求項1記載の方法。
  7. 前記フィルムグレインパターンのルマコンポーネントとクロマコンポーネントとは、前記内部メモリと前記外部メモリとに別々に格納される、請求項1記載の方法。
  8. 前記ルマコンポーネントは、前記内部メモリに格納され、
    前記クロマコンポーネントは、前記外部メモリに格納される、請求項7記載の方法。
  9. 前記内部メモリと前記外部メモリとに前記フィルムグレインパターンを格納する優先順位は、標準化されたフィルムグレイン補完情報メッセージから求められる、請求項1記載の方法。
  10. フィルムグレインシミュレーション処理のフィルムグレインパターンを格納する方法であって、
    フィルムグレインパターンの格納を内部キャッシュと外部メモリとの間で分割するステップを有する方法。
  11. 前記内部キャッシュは、ビデオデコーダに配置される、請求項10記載の方法。
  12. 前記内部キャッシュは、ビデオデコーダ集積回路チップに配置される、請求項10記載の方法。
  13. 前記内部メモリを設けるのに小さな追加的チップエリアしか必要とならないように、前記フィルムグレインパターンの僅かな部分のみが、前記内部メモリに格納される、請求項10記載の方法。
  14. 前記内部メモリは、少なくともフィルムグレインシミュレーション処理において最も普通に実現されるフィルムグレインパターンを格納する、請求項10記載の方法。
  15. 前記内部メモリと前記外部メモリとに前記フィルムグレインパターンを格納する優先順位は、標準化されたフィルムグレイン補完情報メッセージから求められる、請求項10記載の方法。
  16. フィルムグレインシミュレーション処理に使用するため、符号化された画像とフィルムグレイン特性情報を有する補完情報メッセージとを少なくとも受け付ける手段と、
    フィルムグレインパターンの少なくとも第1部分を格納する内部記憶手段と、
    前記フィルムグレインシミュレーションパターンの少なくも第2部分を格納する外部記憶手段と、
    を有する装置。
  17. 前記受け付ける手段は、デコーダから構成される、請求項15記載の装置。
  18. 前記内部記憶手段は、内部キャッシュから構成される、請求項16記載の装置。
  19. 前記内部記憶手段は、前記フィルムグレインシミュレーション処理において最も普通に実現されるフィルムグレインパターンを少なくとも有する、請求項16記載の装置。
  20. フィルムグレインをシミュレートするシステムであって、
    フィルムグレインシミュレーション処理に使用するため、符号化された画像とフィルムグレイン特性情報を有する補完情報メッセージとを少なくとも受け付けるデコーダと、
    フィルムグレインパターンの少なくとも第1部分を格納する内部記憶手段と、
    前記フィルムグレインシミュレーションパターンの少なくも第2部分を格納する外部記憶手段と、
    を有するシステム。
  21. 前記内部記憶手段は、前記デコーダに配置される、請求項20記載のシステム。
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