JP2912593B2 - マルチメディアデータの符号化および復号化のためのシステム、マルチメディアデータの圧縮および伸長のためのｍｐｅｇシステム、ならびにマルチメディアデータの圧縮および伸長の方法 - Google Patents

マルチメディアデータの符号化および復号化のためのシステム、マルチメディアデータの圧縮および伸長のためのｍｐｅｇシステム、ならびにマルチメディアデータの圧縮および伸長の方法

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JP2912593B2 JP9051650A JP5165097A JP2912593B2 JP 2912593 B2 JP2912593 B2 JP 2912593B2 JP 9051650 A JP9051650 A JP 9051650A JP 5165097 A JP5165097 A JP 5165097A JP 2912593 B2 JP2912593 B2 JP 2912593B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】本発明は信号処理に関し、より具体的に
は、国際標準化機構（ＩＳＯ）／国際電気標準会議（Ｉ
ＥＣ）モーション・ピクチュア・エキスパート・グルー
プ（ＭＰＥＧ）標準に従うマルチメディア圧縮および伸
長システムに関する。
【０００２】
【背景技術】データ処理システムに設けられるデータ圧
縮により、通信リンクにおけるデータ伝送の時間を短縮
する、または狭帯域通信チャネルを介して広帯域信号を
伝送することができる。データ圧縮を利用して、所与の
空間にストアすることができるデータ量を増大させるこ
と、または所与の量のデータをストアするのに必要な空
間を減少させることもまた可能である。
【０００３】ＭＰＥＧ標準は、動画像ビデオサービスの
ための圧縮および伸長アルゴリズムを規定している。こ
のようなサービスの一例はビデオ・オン・デマンドであ
り、加入者が遠隔のビデオ保管所と対話して特定の映画
またはビデオプログラムを加入者のテレビ受像器で上映
するよう要求するものである。ビデオ圧縮のため、動画
像を従来のテレビチャネルの一部のみを用いて通信チャ
ネルで送ることができる。その結果、テレビケーブル媒
体といった所与の通信媒体を介してより多くのビデオチ
ャネルを伝搬することができる。さらに、従来の電話線
で広帯域テレビ信号を搬送することができる。
【０００４】ＭＰＥＧアルゴリズムでは、動画像ビデオ
の各フレームは個々に定められるか、または以前におよ
び／または将来表示されるフレームからの変化として定
められる。ビデオシーンは、シーン全体を最初に見える
ままに示す単一の独立したフレーム（Ｉ−フレーム）で
表現し、続いてシーンの変化を示す長い連続した変化フ
レーム（Ｐ−フレームおよび／またはＢ−フレーム）に
よって表現することができる。このように、ＭＰＥＧビ
デオ圧縮方法により、シーンの変化しない要素を無駄に
伝送することがなくなる。
【０００５】図１を参照して、従来のＭＰＥＧビデオ圧
縮／伸長システム１０は、たとえばビデオカメラ、また
は動画ビデオをストアするためのビデオサービス記憶装
置などの画像ソース１２を含む。ＭＰＥＧ符号器はＭＰ
ＥＧ圧縮アルゴリズムに従い画像ソース１２からの画像
データを圧縮する。圧縮された画像データは、たとえば
遠隔のユーザへの伝送のためのテレビケーブルまたは電
話システムといったビデオサービス媒体１６に与えられ
る。その代わりとして、圧縮された画像データを地域の
または遠隔のユーザによる検索のために局所ビデオ記憶
装置にローディングしてもよい。ＭＰＥＧ復号器１８
は、ＭＰＥＧ伸長アルゴリズムに従い圧縮された画像デ
ータを伸長し、受取った画像を表示するビデオまたはテ
レビモニタ２０に与える。
【０００６】ＭＰＥＧアルゴリズムは、ＩＳＯ／ＩＥＣ
１１１７２、１９９１年１１月（ＭＰＥＧ １）、お
よびＩＳＯ／ＩＥＣ １３８１８、１９９５年３月（Ｍ
ＰＥＧ ２）という標準で規定されている。ＭＰＥＧ−
１では、フレームとして規定される、表示されるべき完
全な画像が処理される。このフレームのサイズは、水平
方向に２２のマクロブロック、垂直方向に１６のマクロ
ブロックに等しいものとして設定され、１つのマクロブ
ロックは６つの画像のブロックからなり、そのうち４つ
のブロックは輝度を表わし２つのブロックは色差を表わ
す。各画像ブロックは８×８の画面素子（画素）を含
む。
【０００７】一般的なＭＰＥＧシステムの実現では、画
像データしか圧縮できない。画像に関連するグラフィッ
クスまたはテキストデータの圧縮は不可能である。さら
に、従来のＭＰＥＧ符号器は、画面の一部のみを表示し
ようとしても、画面全体を表わす固定された大きさのフ
レームのみを処理する。フレームデータ全体に対処する
には、ＭＰＥＧ復号器と画像ディスプレイとの間に中間
バッファメモリが必要である。中間データ記憶装置によ
り、ＭＰＥＧシステムのデータ転送速度は大幅に減じら
れる。
【０００８】したがって、画像データだけでなくグラフ
ィックスおよびテキストデータを含むマルチメディアデ
ータを処理できるＭＰＥＧ符号化および復号化システム
を提供することが望ましいであろう。
【０００９】アプリケーションプログラムにより制御さ
れるＭＰＥＧ符号化および復号化システムが、可変のサ
イズのデータを適切に処理し中間データ記憶装置を不要
にし、ＭＰＥＧデータ転送速度を高めることができるよ
うにすることもまた望ましいであろう。
【００１０】
【発明の開示】したがって、本発明のある利点は、画
像、グラフィックスおよびテキストデータを含むマルチ
メディアデータの圧縮を可能にするＭＰＥＧ符号化およ
び復号化システムを提供することにある。
【００１１】本発明の他の利点は、可変のサイズのブロ
ックに配置されたマルチメディアデータを処理すること
ができるＭＰＥＧ符号化および復号化システムを提供す
ることにある。
【００１２】本発明のさらに他の利点は、復号器と表示
器との間で中間データバッファを使用しないＭＰＥＧ符
号化および復号化システムを提供することにある。
【００１３】本発明のさらに他の利点は、ＭＰＥＧ符号
化および復号化システムのデータ転送速度を増大させる
ことにある。
【００１４】本発明の上記およびその他の利点は、少な
くとも部分的には、マルチメディアデータを圧縮するた
めの符号器を含み、画像、グラフィックス、およびテキ
ストデータを含むマルチメディアデータを符号化および
復号化するためのシステムを提供することにより達成さ
れる。中央処理装置が、符号器を制御し、符号器により
圧縮されたマルチメディアデータが可変のサイズのブロ
ックに配置されるようにする。圧縮されたデータのブロ
ックはテクスチャバッファにストアすることができる。
復号器がバッファからデータブロックを読出し、これを
伸長する。
【００１５】本発明の好ましい実施例に従えば、符号器
および復号器は、ＭＰＥＧアルゴリズムを用いたデータ
圧縮および伸長をもたらす。
【００１６】本発明の一局面に従えば、符号器はアドレ
スデータを生成してデータブロックをテクスチャバッフ
ァにストアするためのアドレス生成器を含む。アドレス
生成器は、データブロックのサイズを示す中央処理装置
からのデータサイズコマンドに応答する。アドレス生成
器はさらに、符号器により圧縮されたマルチメディアデ
ータのタイプを示す中央処理装置からのデータタイプコ
マンドに応答する。別々の画像、グラフィックス、およ
びテキストアドレス出力が、テクスチャバッファに画
像、グラフィックス、およびテキストデータをそれぞれ
ストアするために与えられる。
【００１７】本発明の他の局面に従えば、復号器はアド
レスデータを生成してデータブロックをテクスチャバッ
ファから読出すためのアドレス生成器を含む。復号化ア
ドレス生成器は、中央処理装置からのデータサイズおよ
びデータタイプコマンドに応答する。別々の画像、グラ
フィックス、およびテキストアドレス出力が配置され、
テクスチャバッファから画像、グラフィックス、および
テキストデータをそれぞれ読出すためのアドレスを示
す。
【００１８】符号化および復号化システムは、ＭＰＥＧ
アルゴリズムにより規定された符号化および復号化ステ
ップのシーケンスを実行するための、ユニットからなる
圧縮および伸長パイプラインを含んでもよい。有限状態
マシンが中央処理装置により制御され、種々の符号化装
置および種々の復号化装置が同時に動作できるようにす
る。
【００１９】本発明の方法に従い、以下のステップが実
行される、すなわち、圧縮される画像、グラフィック
ス、およびテキストデータを入力するステップと、ＭＰ
ＥＧ圧縮アルゴリズムに従い符号器により画像、グラフ
ィックス、およびテキストデータを圧縮するステップ
と、符号器を制御して可変のサイズのブロックに配置さ
れた圧縮された画像、グラフィックス、およびテキスト
データをバッファに書込むステップと、復号器により、
バッファからの圧縮された画像、グラフィックス、およ
びテキストデータを読出すステップと、復号器を制御し
てバッファから可変のサイズのブロックを読出すステッ
プと、ＭＰＥＧ伸長アルゴリズムに従い、読出された画
像、グラフィックス、およびテキストデータを伸長する
ステップとである。
【００２０】本発明のさらに他の目的および利点は、以
下の詳細な説明から当業者には容易に明らかになるであ
ろう。詳細な説明では本発明の好ましい実施例のみが、
本発明を実施しようとするベストモードを例示して説明
されている。本発明にはその他の異なる実施例が可能で
あり、そのいくつかの詳細部分においては、本発明から
逸脱することなく種々の明らかな点における変形が可能
であることが理解されるであろう。したがって、図面お
よび説明は、制限的なものではなく本質として例示的な
ものとみなすべきものである。
【００２１】
【本発明を実行するためのベストモード】本発明はデー
タ符号化および復号化の分野において一般に適用可能で
あるが、本発明を実行するためのベストモードは、ＭＰ
ＥＧ標準に従うデータ圧縮および伸張システムの実現に
部分的に基づく。
【００２２】ここで図２を参照する。この図は、画像ソ
ース３２、グラフィックスソース３４およびテキストソ
ース３６によってそれぞれ与えられるマルチメディアデ
ータを扱うＭＰＥＧ符号化および復号化システム３０を
示す。ＭＰＥＧ符号器３８は与えられたマルチメディア
データを周知のＭＰＥＧ圧縮アルゴリズムに従って圧縮
する。圧縮されたマルチメディアデータはデータ記憶装
置４０にロードされ得るかまたは通信チャネルを介して
遠隔のユーザに与えられ得る。ＭＰＥＧ復号器４２は圧
縮されたビデオデータを周知のＭＰＥＧ伸張アルゴリズ
ムに従って伸張し、それを、伸張された画像データ、グ
ラフィックスデータおよびテキストデータを表示するマ
ルチメディアモニタ４４に与える。本発明のＭＰＥＧ符
号化および復号化システムは、パーソナルコンピュータ
においてマルチメディアデータを扱うか、中心位置から
遠隔のユーザにマルチメディアデータを与えるか、また
は、相当な量のマルチメディアデータが処理されること
を必要とする他の応用のために用いられ得る。
【００２３】図３を参照すると、パーソナルコンピュー
タにおけるＭＰＥＧ符号化および復号化システム５０が
データの３つの入力ソース、すなわち、画像ソース５
２、グラフィックスソース５４およびテキストソース５
６を有し得る。たとえば、画像ソース５２はビデオカメ
ラと、ビデオカメラによって生成された画像をデジタル
化するアナログ−デジタル変換器とを含み得る。グラフ
ィックスソース５４およびテキストソース５６は、グラ
フィックスデータおよびテキストデータを運ぶ通信リン
クによって表わされ得る。代替的に、グラフィックスデ
ータおよびテキストデータがグラフィックス生成器およ
びテキスト生成器によって生成されてもよい。
【００２４】パーソナルコンピュータの中央処理装置
（ＣＰＵ）５８は入力されるべきデータのタイプを規定
するコマンドを入力マルチプレクサ６０に与える。入力
画像データ、入力グラフィックスデータまたは入力テキ
ストデータに発生されるデータコマンドのタイプはパー
ソナルコンピュータによって動かされる応用プログラム
によって規定される。一時に入力データソース５２、５
４または５６の１つが選択され得る。画像データ、グラ
フィックスデータおよびテキストデータはピクセルスト
リームとして与えられる。一時に選択されたデータの１
つのピクセルはマルチプレクサ６０の出力で与えられ
る。フレームグラバ６２は選択されたデータを捕捉し、
それを１つのフレームをストアするのに十分な記憶容量
を有したフレームバッファ６４にロードする。たとえ
ば、ＮＴＳＣシステムでは、予め処理されたＭＰＥＧ−
１画面の１つのフレームが３５２×２４０ピクセルを含
む。各ピクセルは３つまでのバイトによって表わされ
る。したがって、ＮＴＳＣシステムでは、フレームバッ
ファ６４は最大３５２×２４０×３＝２５３，４４０バ
イトを記憶可能であるはずである。
【００２５】ＣＰＵ５８からシステムバス６６を介して
与えられる符号化コマンドに応答して、ＭＰＥＧ符号器
６８はフレームバッファ６４からデータフレームを読出
して捕捉されたマルチメディアデータを圧縮する。たと
えば、ＰＣＩバスがシステムバス６６として用いられ得
る。後でより詳細に説明されるＭＰＥＧ符号器６８は、
約２０ないし５０の圧縮比で元のピクセルストリームを
圧縮する。ＭＰＥＧ仕様に従って、画像は表示されるべ
き完全な画面に対応するＩ−フレームによって表わされ
る。しかしながら、完全な画面データは、たとえば画面
のわずか一部だけが表示されることを要求される場合に
いくつかの応用では必要とされない。したがって、符号
器６８は、完全なフレームの一部を表わす可変サイズの
データブロックを出力するようにＣＰＵ５８によって制
御される。データブロックのサイズはＣＰＵ５８によっ
て設定され、１マクロブロックから１つの完全なフレー
ム（ＭＰＥＧ−１では２２×１６マクロブロック）まで
変化し得る。圧縮された画像データ、グラフィックスデ
ータおよびテキストデータは、異なったタイプのデータ
をストアするための別個のセクションを含んでもよいテ
クスチャバッファ７０に配置される。システムがグラフ
ィックスデータおよびテキストデータの圧縮を画像デー
タの圧縮とともにもたらすので、テクスチャバッファ７
０の記憶容量は従来のパーソナルコンピュータと比較し
て実質的に減少され得る。たとえば、データをモニタ７
２上に表示するように、ストアされたマルチメディアデ
ータに対する要求が受取られると、ＣＰＵ５８はシステ
ムバス６６を介してＭＰＥＧ復号器７４に与えられる復
号化コマンドを出す。そのコマンドでは、ＣＰＵ５８は
データの必要とされるタイプと復号化されるべきデータ
ブロックのサイズとを示す。ＭＰＥＧ復号器７４は選択
されたサイズのブロックにおいてテクスチャバッファ７
０から選択されたタイプのデータを読出し、ＭＰＥＧア
ルゴリズムに従ってデータ伸張をもたらす。復号器７４
の構造および動作は以下により詳細に説明される。
【００２６】ＭＰＥＧ復号器７４からの復号化されたデ
ータブロックは、表示されるべきマルチメディアデータ
を操作するグラフィックスエンジン７６に与えられる。
グラフィックスエンジン７６がＭＰＥＧ復号器７４への
直接的なインタフェースを有するならば、復号化された
データはグラフィックスエンジン７６に直接的に与えら
れ得る。代替的に、ＭＰＥＧ復号器７４が復号化された
データをシステムバス６６を介してグラフィックスエン
ジン７６に転送してもよい。マルチプレクサ７８がグラ
フィックスエンジン７６の入力に設けられて、ＭＰＥＧ
復号器７４からの直接入力とシステムバス６６からの入
力とに対処する。
【００２７】さらに、グラフィックスエンジン７６は、
システムバス６６から圧縮されていないグラフィックス
データおよびテキストデータを受け、かつ圧縮されてい
ないグラフィックスデータおよび画像データをシステム
バス６６に与えるための非圧縮データ入力／出力ポート
８０を有する。たとえば、グラフィックスエンジン７６
は、グラフィックス生成器およびテキスト生成器のよう
な、パーソナルコンピュータ内の内部ソースから圧縮さ
れていないグラフィックスデータおよびテキストデータ
を受けることができる。受取られた非圧縮データはテク
スチャバッファ７０にロードされ、モニタ７２上に画面
を形成するためにグラフィックスエンジン７６によって
用いられ得る。
【００２８】グラフィックスエンジン７６は、ＭＰＥＧ
復号器７４によって与えられる復号化されたマルチメデ
ィアデータとテクスチャバッファ７０においてストアさ
れるデータとに基づいて所望の画面をモニタ７２上に形
成するように広い範囲のグラフィックス動作をもたらす
グラフィックス制御装置である。たとえば、グラフィッ
クスエンジン７６はグラフィックスデータ、テキストデ
ータおよび画像データを混ぜて組合された画像をモニタ
７２のスクリーン上に生じることができ、または、テキ
ストまたはグラフィックスが重ねられた表示画像を形成
できる。ＩＢＭコーポレイションによって製造される８
５１４／８グラフィックス処理装置が、グラフィックス
エンジン７６の一例である。グラフィックスエンジン７
６によって形成される画面はモニタ７２によって表示さ
れる。
【００２９】ＭＰＥＧ復号器７４は選択された可変サイ
ズのブロックに配列された復号化データを出力する。上
で検討されたように、データブロックのサイズはＣＰＵ
５８によって設定され、１マクロブロックから１フレー
ムまで変化し得る。したがって、モニタ７２上に表示さ
れるべきデータをストアするために、ＭＰＥＧ復号器７
４とグラフィックスエンジン７６との間に中間バッファ
リングが必要とされない。結果として、ＭＰＥＧシステ
ムのデータ転送速度が高まる。対照的に、従来のＭＰＥ
Ｇシステムでは、４Ｍ−ビットのダイナミックランダム
アクセスメモリ（ＤＲＡＭ）が画像復号器とグラフィッ
クス制御装置との間に必要とされ、これは画像復号器が
２２×１６マクロブロックを含む完全なＭＰＥＧ−１Ｉ
−フレームを出力し得るためである。
【００３０】図４を参照すると、ＭＰＥＧ符号器６８
が、符号器６８にＭＰＥＧシステム５０の他のユニット
と通信させるインタフェース１０２を含む。特に、イン
タフェース１０２はフレームバッファ６４からピクセル
の元のストリームを受け、圧縮されたデータをテクスチ
ャバッファ７０に伝送する。ＣＰＵ５８はインタフェー
ス１０２にタイミング制御信号を与え、符号器６８の動
作中に起こる事象を計時する。また、ＣＰＵ５８はデー
タタイプコマンドおよびデータサイズコマンドをインタ
フェース１０２に送る。データタイプコマンドはどのよ
うなタイプのデータ（画像データ、グラフィックスデー
タまたはテキストデータ）が受取られた元のストリーム
によって表されるかを示す。データサイズコマンドはテ
クスチャバッファに出力されるべき圧縮されたデータブ
ロックのサイズを示す。上述のように、いくつかの応用
では、フレームのわずか一部だけが表示または伝送され
ることを必要とされる。符号器６８がフレームバッファ
６４から受取られた完全なフレームを圧縮するが、それ
はフレームの必要とされる部分だけを出力する。符号器
６８によってテクスチャバッファ７０に与えられるデー
タブロックのサイズは、具体的な応用に依存して１マク
ロブロックから２２×１６マクロブロックまで変化し得
る。
【００３１】インタフェース１０２を介して、ピクセル
の元のストリームが、構成回路１０４、離散コサイン変
換（ＤＣＴ）回路１０６、量子化器１０８、ジグザク符
号器１１０および可変長符号器（ＶＬＣ）１１２からな
るＭＰＥＧ圧縮パイプラインに与えられる。圧縮パイプ
ラインユニットによって実行される動作はＭＰＥＧ標準
によって規定される。特に、構成回路１０４はストリー
ムにおける同一のピクセルを取除くことによって元のス
トリームの時間的冗長を除去する。ＤＣＴ回路１０６は
ＭＰＥＧ仕様によって規定されるＤＣＴ係数のマトリッ
クスにデータを変換することによってデータの空間的冗
長を取除く。ＤＣＴマトリックス値は基準フレームに対
応する内部フレームを表わす。量子化器１０８は標準Ｍ
ＰＥＧＱ−マトリックスからの対応する値によってＤＣ
Ｔ値を割り、量子化されたＤＣＴ値を発生する。割算プ
ロセスの余りはデータのサイズを減ずるために放棄され
る。ジグザク符号器１１０は、長いランを表わすジグザ
ク曲線を埋める空間の順序でＤＣＴ値の量子化された組
を配列する。ＶＬＣ１１２は、ハフマンランレングス符
号化アルゴリズムに従って長いランのデータの統計的符
号化をもたらす。
【００３２】制御有限状態マシン（ＦＳＭ）１１４は圧
縮パイプラインを制御して、さまざまな符号化ユニット
が同時に動作することを可能にする。ＦＳＭ１１４はＣ
ＰＵ５８からインタフェース１０２を介してコマンドを
受け、圧縮パイプラインのさまざまなユニットによって
実行される符号化ステップを開始する。
【００３３】インタフェース１０２を介して、圧縮パイ
プラインからの圧縮されたデータがテクスチャバッファ
７０に与えられる。バッファアドレス生成器１１６が、
インタフェース１０２からのデータタイプおよびデータ
サイズの情報に基づいて、圧縮されたデータをストアす
るために必要とされるアドレス情報をテクスチャバッフ
ァ７０に与える。たとえば、テクスチャバッファ７０は
画像データ、グラフィックスデータおよびテキストデー
タをストアするための別個のセクションを含んでもよ
い。その第１の出力では、バッファアドレス生成器１１
６は圧縮された画像データをテクスチャバッファ７０の
画像セクションにストアするためのアドレスデータを与
え得る。アドレス生成器１１６の第２の出力は圧縮され
たグラフィックスデータをテクスチャバッファ７０のグ
ラフィックスセクションにストアするためのアドレスデ
ータを示し得る。最後に、アドレス生成器１１６の第３
の出力は圧縮されたテキストデータをテクスチャバッフ
ァ７０のテキストセクションにストアするためのアドレ
スデータを与え得る。マルチプレクサ１１８がアドレス
生成器１１６の出力に結合されて、符号器６８の出力で
の圧縮されたデータのタイプに対応するアドレスデータ
をテクスチャバッファ７０に与える。代替的に、画像デ
ータ、グラフィックスデータおよびテキストデータが同
じ記憶区域のさまざまな場所にストアされてもよい。こ
の場合、アドレス生成器１１６は画像データ、グラフィ
ックスデータおよびテキストデータをストアするための
場所のアドレスを与える。上述のように、ＭＰＥＧ符号
器６８はフレームの必要とされる部分に対応する圧縮デ
ータの可変サイズのブロックを出力する。
【００３４】次に図５を参照すると、ＭＰＥＧ符号器６
８によって圧縮された画像データ、グラフィックスデー
タおよびテキストデータを伸張するＭＰＥＧ復号器７４
が示される。ＣＰＵ５８からの復号化コマンドに応答し
て、圧縮されたデータは、復号器７４が符号化されたビ
ットストリームをテクスチャバッファ７０から受けるこ
とを可能にし、かつ復号化されたデータをグラフィック
スエンジン７６に転送することを可能にするインタフェ
ース１４２に与えられる。ＣＰＵ５８はインタフェース
１４２にタイミング制御信号を与えて、復号器７４の動
作中に起こる復号化事象を計時する。また、ＣＰＵ５８
は、どんなタイプのデータが復号化されるかと、テクス
チャバッファから読出されるべきデータブロックのサイ
ズとを示すデータタイプコマンドおよびデータサイズコ
マンドをインタフェース１４２に送る。復号器７４によ
ってテクスチャバッファ７０から読出されるデータブロ
ックのサイズは１マクロブロックから２２×１６マクロ
ブロックまで変化し得る。
【００３５】インタフェース１４２は、必要とされる圧
縮されたデータブロックをテクスチャバッファ７０から
読出すためのアドレスを計算するためにデータタイプお
よびデータサイズの情報をバッファアドレス生成器１４
４に与える。たとえば、その第１の出力では、アドレス
生成器１４４はテクスチャバッファ７０の画像セクショ
ンにおける画像データアドレスを示し得る。アドレス生
成器１４４の第２の出力はテクスチャバッファ７０のグ
ラフィックスセクションにおけるグラフィックスデータ
アドレスを示し得る。その第３の出力では、アドレス生
成器１４４はテクスチャバッファ７０のテキストセクシ
ョンにおけるテキストデータアドレスを示し得る。画像
データ、グラフィックスデータおよびテキストデータが
テクスチャバッファ７０の同じ記憶区域にストアされる
ならば、画像生成器１４４は異なったタイプのデータが
ストアされる位置のアドレスを与える。マルチプレクサ
１４６がアドレス生成器１４４の出力に結合されて、復
号化されるデータのタイプに対応するアドレスを選択す
る。
【００３６】インタフェース１４２はテクスチャバッフ
ァから所定のタイプおよびサイズのデータブロックを読
出し、それを、可変長復号器（ＶＬＤ）１４８、ジグザ
ク復号器１５０、逆量子化器１５２、逆離散コサイン変
換（ＩＤＣＴ）回路１５４、および再構成回路１５６か
らなる伸張パイプラインに送る。復号化パイプラインに
おける各復号化ユニットの動作はＭＰＥＧ伸張仕様によ
って規定される。ＶＬＤ１４８は入来するデータをハフ
マンランレングス復号化アルゴリズムに従って復号化す
る。ジグザク復号器１５０は、圧縮プロセスとは逆のプ
ロセスにおいて、Ｑマトリックステーブル値によって逆
量子化器１５２で掛け算された量子化ＤＣＴ係数を発生
する。ＩＤＣＴ回路１５４では、離散コサイン変換の逆
変換が導き出され、空間域の出力データが再構成回路１
５６に与えられて元のデータを再構成する。ＣＰＵ命令
に応答して、制御有限状態マシン（ＦＳＭ）１５８が復
号化パイプラインを制御してさまざまな復号化ユニット
が同時に動作できるようにする。
【００３７】伸張パイプラインは伸張されたデータを、
それをグラフィックスエンジン７６に送るグラフィック
スバス制御装置１６０に与える。グラフィックスエンジ
ン７６がＭＰＥＧ復号器６８との通信を可能にする直接
インタフェースを設けるならば、グラフィックスバス制
御装置１６０は伸張されたデータを、それをマルチプレ
クサ７８を経てグラフィックスエンジン７６に直接与え
るインタフェース１４２に送る。直接的な符号化インタ
フェースがグラフィックスエンジン７６において利用可
能でないならば、グラフィックスバス制御装置１６０は
伸張されたデータをシステムバス６６を介して送るため
にシステムバス６６をインタフェースに与え得る。
【００３８】ＭＰＥＧ復号器７４がＣＰＵ５８によって
規定される可変サイズを有するデータブロックを読出可
能であるので、ＭＰＥＧ復号器とグラフィックスエンジ
ンとの間に中間データバッファリングが必要とされな
い。
【００３９】次に図６を参照すると、ビデオ・オン・デ
マンドサービスに対する、本発明のマルチメディア符号
化および復号化システムの応用が概略的に示される。中
心位置では、たとえばケーブルＴＶステーションにおい
て、マルチメディアデータソース２０２からの画像デー
タ、グラフィックスデータおよびテキストデータがＭＰ
ＥＧ標準に従ってＭＰＥＧ符号器２０４によって圧縮さ
れる。圧縮されたデータは符号化マルチメディア記憶装
置２０６にストアされ得る。データ圧縮プロセスはＣＰ
Ｕ２０８によって制御できる。
【００４０】中心位置はＴＶケーブルまたは電話線を介
して複数個の周辺位置２１０に接続される。周辺位置２
１０の各々にはＭＰＥＧ復号器２１２とマルチメディア
情報を示すことが可能なパーソナルコンピュータ（Ｐ
Ｃ）２１４とが備えられる。周辺位置２１０の１つにお
けるユーザがマルチメディア記憶装置２０６にストアさ
れるマルチメディアデータに対する要求を送ると、ＣＰ
Ｕ２０８はユーザに関連したＭＰＥＧ復号器２１２が要
求されたデータを記憶装置２０６から読出すことを可能
にする。ユーザの要求に基づいて、ＣＰＵ２０８はＭＰ
ＥＧ復号器２１２に、データタイプおよびデータサイズ
の情報を与えて、可変サイズのブロックに配列されたさ
まざまなタイプのデータを読出させる。代替的に、デー
タタイプおよびデータサイズの情報がＰＣ２１４によっ
て与えられてもよい。ＭＰＥＧ復号器２１２は圧縮され
た画像データ、グラフィックスデータおよびテキストデ
ータを伸張し、それらを表示するためにＰＣ２１４に与
える。本発明の符号化／復号化システムが可変サイズの
データブロックをＭＰＥＧ復号器から出力させるので、
表示する前にマルチメディアデータをバッファするよう
付加的なデータ記憶が周辺位置に必要とされない。さら
に、ビデオ・オン・デマンドシステムのデータ運搬速度
は従来のシステムと比較して実質的に高まる。
【００４１】したがって、可変サイズのブロックに配列
されたさまざまなタイプのデータがＭＰＥＧ仕様に従っ
て圧縮および伸張させられるマルチメディアデータ符号
化および復号化システムが説明された。画像データ、グ
ラフィックスデータおよびテキストデータのフレームは
フレームバッファに与えられる。ＣＰＵからの符号化コ
マンドに応答して、ＭＰＥＧ符号器はフレームバッファ
からのデータを圧縮し、表示されるべきフレーム部分に
対応する可変サイズのデータブロックをテクスチャバッ
ファに出力する。データブロックのサイズはＣＰＵによ
って設定され、１マクロブロックから２２×１６マクロ
ブロック（１つのＭＰＥＧ−１フレーム）まで変化し得
る。ＭＰＥＧ復号器は可変サイズのデータブロックをテ
クスチャバッファから読出し、それを伸張し、さまざま
なタイプのデータを操作するグラフィックスエンジンに
与えて、ビデオモニタに表示されるべき映像を生じる。
【００４２】本発明のマルチメディアデータ符号化およ
び復号化システムがデータブロックのサイズを制御可能
であるので、ＭＰＥＧ復号器とグラフィックスエンジン
との間に中間データバッファリングが必要とされない。
結果として、システムのデータ転送速度が高まる。
【００４３】この開示において、本発明の好ましい実施
例のみが示され、説明されたが、本発明はここに示され
るような発明概念の範疇内で変化および変更可能である
ことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＭＰＥＧ符号化および復号化システムの
ブロック図である。
【図２】本発明のＭＰＥＧ符号化および復号化システム
のブロック図である。
【図３】パーソナルコンピュータにおける本発明の実施
を示す図である。
【図４】図３に示されるＭＰＥＧ符号器のブロック図で
ある。
【図５】図３に示されるＭＰＥＧ復号器のブロック図で
ある。
【図６】ビデオ・オン・デマンドシステムにおける、本
発明の実施を示す概略図である。
【符号の説明】
５８ ＣＰＵ ６４ フレームバッファ ６８ ＭＰＥＧ符号器 ７０ テクスチャバッファ ７４ ＭＰＥＧ復号器 ７６ グラフィックスエンジン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロン−シェン・カオ アメリカ合衆国、27713 ノース・カロ ライナ州、ダラム、ベイ・リッジ・コー ト、４ (56)参考文献 特開 平５−252512（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−205075（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−38089（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H03M 7/30 H04N 7/24

Claims (26)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 画像とグラフィックスおよびテキストデ
    ータの少なくとも一方とを含むマルチメディアデータを
    符号化および復号化するためのシステムであって、 マルチメディアデータを圧縮するための符号器と、 前記符号器に結合され、前記符号器により圧縮されたマ
    ルチメディアデータを可変のサイズのブロックに配置す
    るための中央処理装置と、 ブロックサイズが可変である圧縮されたマルチメディア
    データを伸長するための復号器と、 前記符号器に結合され、前記符号器により圧縮されたマ
    ルチメディアデータのブロックをストアするためのテク
    スチャバッファと、 マルチメディアデータブロックのサイズを示すデータサ
    イズコマンドに応答し、サイズが可変であるマルチメデ
    ィアデータブロックを書込みまたは読出すためにテクス
    チャバッファをアクセスするためのアドレスデータを生
    成するためのアドレス生成器と を含む、マルチメディア
    データを符号化および復号化するためのシステム。
  2. 【請求項２】 前記符号器および前記復号器は、モーシ
    ョン・ピクチュア・エキスパート・グループ（ＭＰＥ
    Ｇ：Motion Picture Expert Group ）アルゴリズムに従
    う圧縮および伸長をもたらす、請求項１に記載のシステ
    ム。
  3. 【請求項３】 前記アドレス生成器は、テクスチャバッ
    ファにサイズが可変であるマルチメディアデータブロッ
    クを書込むためのアドレスデータを生成するための、前
    記符号器に設けられた第１のアドレス生成器を含む、請
    求項１に記載のシステム。
  4. 【請求項４】 前記アドレス生成器はさらに、符号器に
    より圧縮されたマルチメディアデータのタイプを示す中
    央処理装置からのデータタイプコマンドに応答する、請
    求項３に記載のシステム。
  5. 【請求項５】 前記アドレス生成器は、画像、グラフィ
    ックス、およびテキストデータをそれぞれテクスチャバ
    ッファにストアするためのアドレスを示すための別々の
    画像、グラフィックス、およびテキストアドレス出力を
    与える、請求項４に記載のシステム。
  6. 【請求項６】 前記テクスチャバッファはさらに圧縮さ
    れていないデータをストアする、請求項１に記載のシス
    テム。
  7. 【請求項７】 前記復号器により伸長されたマルチメデ
    ィアデータ、および前記テクスチャバッファにストアさ
    れた圧縮されていないデータを処理し、表示される画面
    を形成するためのグラフィックスエンジンをさらに含
    む、請求項６に記載のシステム。
  8. 【請求項８】 前記グラフィックスエンジンには、前記
    復号器から直接マルチメディアデータを受取るための、
    かつシステムバスを通してマルチメディアデータを受取
    るための入力マルチプレクサが設けられる、請求項７に
    記載のシステム。
  9. 【請求項９】 前記アドレス生成器は、テクスチャバッ
    ファからサイズが可変であるマルチメディアデータブロ
    ックを読出すためのアドレスデータを生成するための、
    前記復号器に設けられた第２のアドレス生成器を含む、
    請求項１に記載のシステム。
  10. 【請求項１０】 前記アドレス生成器はさらに、復号器
    により読出されるマルチメディアデータのタイプを示す
    中央処理装置からのデータタイプコマンドに応答する、
    請求項９に記載のシステム。
  11. 【請求項１１】 前記アドレス生成器は、テクスチャバ
    ッファから、画像、グラフィックス、およびテキストデ
    ータをそれぞれ読出すためのアドレスを示すための別々
    の画像、グラフィックス、およびテキストアドレス出力
    を与える、請求項１０に記載のシステム。
  12. 【請求項１２】 前記符号器は、ＭＰＥＧ圧縮アルゴリ
    ズムにより規定される符号化ステップのシーケンスを実
    行するための符号化装置からなる圧縮パイプラインを含
    む、請求項２に記載のシステム。
  13. 【請求項１３】 前記符号器はさらに、前記中央処理装
    置に応答して種々の符号化装置が同時に動作できるよう
    に前記圧縮パイプラインを制御するための有限状態マシ
    ンを含む、請求項１２に記載のシステム。
  14. 【請求項１４】 前記復号器は、ＭＰＥＧ伸長アルゴリ
    ズムにより規定される復号化ステップのシーケンスを実
    行するための復号化装置からなる伸長パイプラインを含
    む、請求項２に記載のシステム。
  15. 【請求項１５】 前記復号器はさらに、前記中央処理装
    置に応答して種々の復号化装置が同時に動作できるよう
    に前記伸長パイプラインを制御するための有限状態マシ
    ンを含む、請求項１４に記載のシステム。
  16. 【請求項１６】 マルチメディアデータを圧縮するため
    のＭＰＥＧシステムであって、 圧縮プロセスを制御するための中央処理装置と、 画像、グラフィックス、およびテキストデータのソース
    に結合され、かつ前記中央処理装置に応答し、圧縮され
    る画像、グラフィックス、およびテキストデータを入力
    するためのマルチメディアデータセレクタと、 前記セレクタに応答し、ＭＰＥＧ圧縮アルゴリズムに従
    い画像、グラフィックス、およびテキストデータを圧縮
    するための符号器と、 前記符号器に応答し、前記符号器により圧縮された画
    像、グラフィックス、およびテキストデータのブロック
    を受取るためのテクスチャバッファとを含み、 前記中央処理装置は前記符号器を制御して前記符号器か
    ら与えられるブロックのサイズを変化させる、マルチメ
    ディアデータを圧縮するためのＭＰＥＧシステム。
  17. 【請求項１７】 前記符号器は、与えられたブロックの
    サイズを示す前記中央処理装置からのデータサイズコマ
    ンドに応答し、画像、グラフィックス、およびテキスト
    データのブロックを前記テクスチャバッファにストアす
    るためのアドレスデータを生成するためのアドレス生成
    器を含む、請求項１６に記載のシステム。
  18. 【請求項１８】 前記アドレス生成器はさらに、画像、
    グラフィックス、またはテキストデータのいずれが圧縮
    されているかを示す前記中央処理装置からのデータのタ
    イプのコマンドが与えられる、請求項１７に記載のシス
    テム。
  19. 【請求項１９】 前記アドレス生成器は、画像、グラフ
    ィックス、およびテキストデータを前記テクスチャバッ
    ファに書込むための別々のアドレス出力を与える、請求
    項１８に記載のシステム。
  20. 【請求項２０】 マルチメディアデータを伸長するため
    のＭＰＥＧシステムであって、 伸長プロセスを制御するための中央処理装置と、 圧縮された画像、グラフィックス、およびテキストデー
    タの可変のサイズのブロックをストアするためのテクス
    チャバッファと、 前記中央処理装置に応答し、ＭＰＥＧ伸長アルゴリズム
    に従い、テクスチャバッファにストアされた画像、グラ
    フィックス、およびテキストデータのブロックを読出し
    伸長するための復号器と、 前記復号器により伸長された画像、グラフィックスおよ
    びテキストデータを表示するためのマルチメディアモニ
    タとを含み、 前記中央処理装置は前記復号器を制御して前記復号器に
    より読出されたブロックのサイズを変化させる、マルチ
    メディアデータを伸長するためのＭＰＥＧシステム。
  21. 【請求項２１】 前記復号器は、読出されたブロックの
    サイズを示す前記中央処理装置からのデータサイズコマ
    ンドに応答し、前記テクスチャバッファから画像、グラ
    フィックス、およびテキストデータのブロックを読出す
    ためのアドレスデータを生成するためのアドレス生成器
    を含む、請求項２０に記載のシステム。
  22. 【請求項２２】 前記アドレス生成器はさらに、画像、
    グラフィックス、またはテキストデータのいずれが伸長
    されているかを示す前記中央処理装置からのデータのタ
    イプのコマンドが与えられる、請求項２１に記載のシス
    テム。
  23. 【請求項２３】 前記アドレス生成器は、前記テクスチ
    ャバッファから画像、グラフィックス、およびテキスト
    データを読出すための別々のアドレス出力を与える、請
    求項２２に記載のシステム。
  24. 【請求項２４】 マルチメディアデータを圧縮および伸
    長するための方法であって、 圧縮される画像、グラフィックス、およびテキストデー
    タを受取るステップと、 ＭＰＥＧ圧縮アルゴリズムに従い画像、グラフィック
    ス、およびテキストデータを圧縮するステップと、 圧縮された画像、グラフィックス、およびテキストデー
    タを可変のサイズのブロックに配置するステップと、 可変のサイズのブロックをバッファに書込むステップ
    と、 可変のサイズのブロックをバッファから読出すステップ
    と、 ＭＰＥＧ伸長アルゴリズムに従い、読出された画像、グ
    ラフィックス、およびテキストデータを伸長するステッ
    プとを含む、マルチメディアデータを圧縮および伸長す
    るための方法。
  25. 【請求項２５】 前記書込むステップは、データのタイ
    プおよびブロックのサイズに基づき、バッファに画像、
    グラフィックス、およびテキストデータを書込むための
    アドレスを形成するステップを含む、請求項２４に記載
    の方法。
  26. 【請求項２６】 前記読出すステップは、データのタイ
    プおよびブロックのサイズに基づき、バッファから画
    像、グラフィックスおよびテキストデータを読出すため
    のアドレスを形成するステップを含む、請求項２４に記
    載の方法。
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