JP2935937B2 - ディジタル・ビデオ・イメージ圧縮方法及びコンピューターシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ディジタル・モーシ
ョン・ビデオ及びフレーム・コンピュータ・アプリケー
ションなどで発生されるディジタル・ビデオ・イメージ
のシーケンスを電子的に記憶し検索する技術に関連し、
特に、インターフレームまたは差分的イメージ圧縮の方
法及びそのための装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】パーソナル・コンピュータ・システム
は、現在の社会の多くの局面に計算能力を提供するため
の広範囲の用途を獲得してきた。パーソナル・コンピュ
ータ・システムには、通常、卓上型（デスクトップ）、
床置き型（フロア・スタンド）あるいは可搬型（ポータ
ブル）があり、それいずれも、単一のシステム・プロセ
ッサ及び、それに接続された揮発性メモリと不揮発性記
憶装置をもつシステム装置と、表示モニタと、キーボー
トと、１つまたはそれ以上のディスケット・ドライブ
と、オプションとしてのプリンタからなっている。これ
らのシステムの顕著な特徴の１つとして、これらの構成
部品を互いに電気的に接続するマザー・ボードまたはシ
ステム・プレーンを使用することがある。これらのシス
テムは、もともと、単一のユーザーに対して独立な計算
能力を与えるように設計されており、個人または小さい
会社が容易に購入できるように低価格に値付けされてい
る。そのようなパーソナル・コンピュータ・システムの
例としては、ＩＢＭ（ＩＢＭは、インターナショナル・
ビジネス・マシーンズ・コーポレイションの商標であ
る）ＰＣ／ＡＴ、ＩＢＭ ＰＳ／２ モデル２５、３
５、Ｌ４０ＳＸ、５０、５５、５７、６５、７０、８
０、９０及び９５がある。

【０００３】これらのシステムは、２つの大まかなファ
ミリに分けられる。その第１のファミリは、通常、ファ
ミリＩモデルと呼ばれるものであって、ＰＣ／ＡＴ及び
その互換機によって例示されるバス・アーキテクチャを
使用する。ファミリＩＩモデルと称される第２のファミ
リは、ＰＳ／２モデル５０乃至９５によって例示される
マイクロ・チャネル・バス・アーキテクチャを使用す
る。ファミリＩモデルは、典型的には、よく知られたイ
ンテル８０８８または８０８６マイクロプロセッサをシ
ステム・プロセッサとして使用していた。これらのプロ
セッサは、１Ｍバイトのメモリにアクセスする能力をも
つ。ファミリＩＩモデルは、典型的には、高速のインテ
ル８０２８６、８０３８６または８０４８６マイクロプ
ロセッサを使用する。これらのマイクロプロセッサは、
低速の８０８６マイクロプロセッサをエミュレートする
リアル・モード、またはアドレシングの範囲を１Ｍバイ
トから４Ｇバイトに拡張するプロテクト・モードのどち
らかで動作することができる。本質的には、８０２８
６、８０３８６または８０４８６マイクロプロセッサの
リアル・モード機能は、８０８６及び８０８８のために
書かれたソフトウェアとハードウェア・レベルで互換性
をもつ。

【０００４】上述のタイプのシステムは、とりわけ、ビ
デオ・イメージを受け取り、操作し、表示するために使
用されてきた。そのようなビデオ・イメージは、例え
ば、スタジオまたは家庭用のビデオ・カメラからや、ビ
デオ・カセット・プレーヤで再生可能な磁気テープ上に
アナログ信号として記録されているビデオ・イメージか
らや、ディジタル化されたビデオ源から供給することが
できる。そのようにして記録され、上述のタイプのシス
テムで使用可能なイメージのよく知られた形式は、ホー
ム・ビデオ、ビデオ記録フィルム、映画（アニメーショ
ンまたは俳優が演じるもの）から、放送から直接録画し
たライブ・アクション・ビデオまでに亙る。典型的に
は、コンピュータ・システムはディジタル・システムで
あるので、システムによって記憶され、且つ処理される
ビデオ・データは、ディジタル化され、または、（周波
数変調されたものである）アナログ形式とは区別される
ディジタル形式に符号化される。

【０００５】ところが、符号化されたビデオ・データ
は、特に空間的にも色彩的にも忠実度を保とうとする
と、コンピュータ・データの他の形式に比べて、著しく
膨大なものになる。例えば、ある単一イメージの６４０
×４８０のピクセルがあって、その各ピクセル毎に２４
ビットが費やされるとすると、そのイメージは、記憶す
るのに１Ｍバイトを消費することになる。しかし、記憶
装置は、容量の点でも読み取り速度の点でも、コストが
かかるので、従来より、データ圧縮技法に多くの労力が
費やされてきた。すなわち、圧縮によって、イメージを
あらわすのに必要なディジタル・データの量が低減され
るとともに、それを記憶するのに要するコストも減り、
記憶及び検索に必要な時間も短くなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、一連
のイメージをあらわすディジタル的に符号化されたビデ
オ・イメージ信号を圧縮するための方法を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の目的を実現する
ために、一連のイメージをあらわすディジタル・データ
の間で比較を行い、一連のイメージにおいて１つのイメ
ージからその直ぐ次のイメージまでで同一にとどまるデ
ィジタル・データが圧縮される。この差分フレーム符号
化技法は、上述のタイプのビデオ・イメージ信号を扱う
ために、パーソナル・コンピュータ・システムを使用す
る際に、処理し、移動し、記憶し、検索しなくてはなら
ないディジタル・データの量を著しく低減する。

【０００８】本発明はまた、上述のタイプのビデオ・イ
メージ信号を処理し、移動し、記憶し、検索するのに特
に適合したパーソナル・コンピュータ・システムを提供
する。

【０００９】さらに本発明はまた、処理、記憶及び検索
が容易であるように圧縮された一連のイメージをあらわ
すようにディジタル的にエンコードされたビデオ・イメ
ージのィジタル信号を記憶するに適合したディジタル記
憶装置を提供する。

【００１０】

【実施例】図面を参照すると、本発明を実施するマイク
ロコンピュータが示されており、特にそれは、図１の参
照番号１０で総称的に示されている。前述のように、コ
ンピュータ１０は、モニタ（表示装置）１１と、キーボ
ート１２と、プリンタまたきプロッタ１４を有する。コ
ンピュータ１０は、カバー１５をもち、これは、図２に
示すように、シャーシ１９とともに、電力を供給され、
ディジタル・データを処理し記憶するための構成要素を
収容する遮蔽された包囲体を形成する。これらの構成要
素のうちの少なくともあるものは、シャーシ１９上に取
付けられ、コンピュータ１０の構成要素を電気的に相互
接続するための手段を提供する多層プレーン２０または
マザーボード上に配置されている。コンピュータ１０の
構成要素としては、フロッピ・ディスク・ドライブや、
直接アクセス記憶装置（ＤＡＳＤ）や、アクセサリ・カ
ードなどがある。

【００１１】シャーシ１９は、ベースと背面パネルをも
ち（図２）、磁気ディスクまたは光ディスクのためのデ
ィスク・ドライブ、バックアップ・テープ・ドライブな
どのデータ記憶装置を収容するための少なくとも１つの
開口ベイを画定する。図示されている例では、上方ベイ
２２は、第１のサイズ（例えば、３．５インチ・ドライ
ブとして知られる）の周辺ドライブを収容するように適
合している。上方ベイ２２には、フロッピ・ディスク・
ドライブを収容してもよい。

【００１２】上述の構成の、本発明との関連を説明する
前に、パーソナル・コンピュータ・システム１０の一般
的な動作の要約を説明するのは無駄ではないだろう。図
３を参照すると、パーソナル・コンピュータ・システム
のブロック図が示されている。この図には、本発明に従
うパーソナル・コンピュータ・システム１０のさまざま
な構成要素が示されている。それらの構成要素として
は、プレーン２０上に取付けられた構成要素や、プレー
ン２０の、Ｉ／Ｏスロットに対する接続手段や、パーソ
ナル・コンピュータ・システムのその他のハードフェア
がある。また、プレーン２０には、システム・プロセッ
サ（ＣＰＵ）３２が接続されている。ＣＰＵ３２として
は、任意の適当なマイクロプロセッサを使用することが
できるけれども、適切なＣＰＵの１つとして、インテル
が販売している８０３８６がある。ＣＰＵ３２は、高速
ＣＰＵローカル・バス３４によって、バス・インターフ
ェース制御ユニット（ＢＩＣ）３５と、ここでは単一イ
ンライン・メモリ・モジュール（ＳＩＭＭＳ）として示
されている揮発性ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡ
Ｍ）３６と、ＣＰＵ３６に対する基本入出力命令（ＢＩ
ＯＳ）を格納するＢＩＯＳ ＲＯＭ３８に接続されてい
る。ＢＩＯＳ ＲＯＭ３８は、Ｉ／Ｏ装置と、マイクロ
プロセッサ３２のオペレーティング・システムの間をイ
ンターフェースするために使用されるＢＩＯＳを含む。
ＢＩＯＳ ＲＯＭ３８に格納されている命令は、ＢＩＯ
Ｓの実行時間を低減するために、ＲＡＭ３６中にコピー
することができる。

【００１３】尚、以下では、特に図３のシステム・ブロ
ック図を参照して本発明の説明を行うけれども、本発明
は、ここに示す具体的なハードウェア構成に限定される
ものではないことを理解されたい。例えば、システム・
プロセッサは、８０３８６ではなく、８０２８６または
８０４８６でもよい。

【００１４】図３を参照すると、ＣＰＵローカル・バス
３４（データ、アドレス及び制御線を含む）はまた、マ
イクロプロセッサ３２を、数値演算コプロセッサ（ＭＣ
ＰＵ）３９及び小型コンピュータ・システム・インター
フェース（ＳＣＳＩ）コントローラ４０に接続する。Ｓ
ＣＳＩコントローラ４０は、その技術分野の当業者によ
って知られるように、読取専用メモリ（ＲＯＭ）４１、
ＲＡＭ４２、及び、図３の右側に示されているようなＩ
／Ｏ装置が利用可能なさまざまなタイプの外部装置を接
続可能である。ＳＣＳＩコントローラ４０は、固定磁気
記憶装置（ハードディスク・ドライブ）、可搬磁気記録
装置（フロッピ・ディスク・ドライブ）、光磁気ディス
ク・ドライブ、テープ及びその他の記憶装置を制御する
際の記憶コントローラとして機能する。

【００１５】バス・インターフェース・コントローラ
（ＢＩＣ）３５は、ＣＰＵローカル・バス３４を、Ｉ／
Ｏバス４４と接続する。バス４４によって、ＢＩＣ３５
は、Ｉ／Ｏデバイスまたはメモリ（図示しない）をさら
に接続されることになるマイクロ・チャネル・アダプタ
・カード４５を挿入するための複数のＩ／Ｏスロットを
もつマイクロ・チャネル・バスなどの、オプションの機
能バスに結合される。Ｉ／Ｏバス４４は、アドレス、デ
ータ及び制御線を含む。

【００１６】Ｉ／Ｏバス４４に沿って、グラフィック情
報を格納し（参照番号４８）、イメージ情報を格納する
（参照番号４９）ためのビデオＲＡＭ（ＶＲＡＭ）に接
続されたビデオ信号プロセッサ（ＶＳＰ）４６などのさ
まざまなＩ／Ｏ要素が接続されている。プロセッサ４６
とで交換されるビデオ信号は、ディジタル／アナログ・
コンバータ（ＤＡＣ）５０を通じて、モニタまたは他の
表示装置に渡すことができる。さらにまた、ＶＳＰ４６
を直接、以下本明細書で自然イメージ入出力と呼ばれ
る、ビデオ・プレーヤやカメラにどから取得されるもの
であるようなイメージに接続することができる。Ｉ／Ｏ
バス４４はまた、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）
５１にも結合されている。ＤＳＰ５１には、データ信号
処理のためのソフトウェア命令及び処理のためのデータ
をそれぞれ格納するための命令ＲＡＭ５２及びデータＲ
ＡＭ５４が接続されてなる。ＤＳＰ５１は、音響コント
ローラ５５による音響入出力の処理と、アナログ・イン
ターフェース・コントローラ５６によって与えられるそ
の他の信号を処理するようになされている。最後に、Ｉ
／Ｏバス４４は、電気的消去プログラム可能な読取専用
メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）５９を接続されてなる入出力コ
ントローラ５８に結合されてなる。この入出力コントロ
ーラ５８によって、入出力が、フロッピ・ディスク。ド
ライブ、プリンタまたきプロッタ１４、キーボード１
２、マウスまたはその他のポインティング装置（図示し
ない）と、シリアル・ポートを介して交換される。

【００１７】本発明によれば、ユーザーに対して、一連
のビデオ・イメージを表示する際にシステムの使用を容
易ならしめるために、システムは、いくつかの特徴をも
つ。より詳しく述べると、低速のシステム・プロセッサ
上で動作するように設計されたアプリケーション・プロ
グラム及びオペレーティング・システムと互換性をもつ
より高速のシステム・プロセッサをもつシステム１０
は、リアル動作モードとプロテクト動作モードをもち、
ディジタル的にエンコードされたビデオ・イメージを含
むディジタル信号を受領し、記憶し、分配するための揮
発性及び不揮発性記憶装置４１、４２に結合され、ディ
ジタル信号を処理するために高速データ・バス３４に結
合された高速中央処理プロセッサを備えることによっ
て、ライン上に順次配列されたピクセルの予定のアレイ
に各々表示すべき複数のビデオ・イメージのシーケンス
を記憶し、検索し、表示することを容易ならしめる。ま
た、高速データ・バスに結合された記憶コントローラ４
０が、ＣＰＵ３２と、ここで説明したようなタイプのデ
ィジタル信号を記憶し得る記憶装置との間の通信を調節
する。そのような記憶装置としては、フロッピ・ディス
ケット、固定ディスク、ディスク・ファイルなどの磁気
記憶媒体、及びＣＤ−ＲＯＭなどの光学的媒体などがあ
る。コンピュータ技術に通常の知識をもつ者なら、他の
記憶媒体についてもよく知っていることと思われる。

【００１８】ここで説明する特定の例では、システムは
また、高速データ・バスと、入出力データ・バス４４
と、バスを通じて伝達され、本発明では一連のイメージ
として考慮されるビデオ・イメージを含む、モニタ１１
上に表示すべきイメージに関連するディジタル信号を処
理するためのビジュアル信号プロセッサ４６との間の通
信を与えるバス・インターフェース・コントローラ３５
をももつ。ここで示されているように、モニタ１１は、
プロセッサ３２、４６によって処理されるディジタル信
号から導出した視覚的なイメージを表示するためのビジ
ュアル信号プロセッサ４６に結合された表示装置として
機能する。本発明によれば、プロセッサとメモリ装置
は、各々がラインに順次的に配列されるピクセルの予定
のアレイとして表示されるべき複数のビデオ・イメージ
のシーケンスをあらわすディジタル信号の列を提供する
ように協働する。各々のディジタル信号は、ピクセルの
アレイを規定するビット・マスク・データである第１の
部分と、ピクセルのアレイ内にあり、表示されるべきピ
クセルのピクセル値を規定するピクセル・データである
第２の部分をもつ。

【００１９】シーケンスにおける次のビデオ・イメージ
に対応するディジタル信号は、どのピクセルが直前のビ
デオ・イメージから変化しているかをあらわすビット・
マスク・データ部分と、そのビット・マスク・データ部
分において変化しているピクセルのみをあらわすピクセ
ル・データ部分とをもつように、直前のディジタル信号
からは差分される。そのような圧縮されたディジタル信
号は、順次的に伸長され、それにより導出された複数の
ビデオ・イメージが、モニタ１１上に表示される。

【００２０】ビデオ・イメージ・ディジタル信号の圧縮
は、本発明よりも前に知られている。しかし、既存の圧
縮方法は、その圧縮速度と、それが達成することができ
る圧縮の量の両方において、本発明とは異なる。伸長の
速度は、さらに別の測度である。大抵の方法は、あるタ
イプのデータについて別のタイプのものよりもよりよく
作用し、またあるものは、圧縮フェーズの間に情報を棄
却し、別のものはそうではない、という具合である。

【００２１】ディジタル・ビデオ圧縮方法は、現在に至
るまで、単一のイメージの垂直及び水平軸内の空間的な
冗長性を利用することに主力が注がれてきた。最良の汎
用ビデオ圧縮方法の１つである、ＪＰＥＧは、最近国際
標準になったものである。この技法は、イメージ毎に１
５０００から３００００バイトでエンコーディングした
ものから、極めて良好なビデオ・イメージの再構成をは
かることができるものである。しかし、ＪＰＥＧ技法
は、イメージの列を効率的に格納する、という問題には
対処することができない。ディジタル映画や、他の形式
のフレーム・アニメーションなどの（本発明が特に対象
としているタイプのイメージ）、ビデオ・シーケンスを
必要とするアプリケーションでは、ＪＰＥＧ圧縮を使用
すると、毎秒３０フレームの１分間のシーケンスが、２
７〜５４Ｍバイトを要することになろう。

【００２２】本発明の差分的イメージ圧縮方法は、前述
したような既存のパーソナル・コンピュータによって、
低コスト記憶装置から、ディジタル映画を再生すること
を可能ならしめる。差分的イメージ圧縮は、時間に亙っ
てのイメージの差分を記憶することによって、シーケン
スにおけるイメージ間の類似性を利用するものである。
このような技法としては、ＭＰＥＧ、ＤＶＩ、アップル
の"Road Pizza"などが知られているが、ビデオ・シーケ
ンスを記憶する目的には、イメージ毎のバイト・サイズ
に関しても、空間的且つ色彩的に忠実度を保ちつつイメ
ージを伸長するために必要な計算の量に関しても、本発
明程は効率的ではない。

【００２３】簡単に述べると、本発明は、次のようなス
テップを有する。 (a) 順次的なラインとして配列されたピクセルの予定の
アレイに、表示すべき複数のビデオ・イメージのシーケ
ンスを与える段階。 (b) 表示すべきシーケンス中の第１のビデオ・イメージ
をあらわす第１のディジタル信号を導出する段階。この
第１のディジタル信号は、ピクセルのアレイを規定する
ビット・マスク・データである第１の部分と、そのピク
セルのアレイ内のピクセルのピクセル値を規定し、表示
されるべきピクセル・データである第２の部分とをも
つ。 (c) 上記表示すべきシーケンス中にあって、上記第１の
イメージの次のイメージである第２のビデオ・イメージ
をあらわす第２のディジタル信号を導出する段階。この
第２のディジタル信号は、ピクセルのアレイを規定する
ビット・マスク・データである第１の部分と、そのピク
セルのアレイ内のピクセルのピクセル値を規定し、表示
されるべきピクセル・データである第２の部分とをも
つ。 (d) 上記第１のディジタル信号と、上記第２のディジタ
ル信号を比較し、上記第１のビデオ・イメージから上記
第２のビデオ・イメージへの移行で不変のままにとどま
るピクセル・データを識別する段階。 (e) どのピクセルが上記第１のビデオ・イメージから上
記第２のビデオ・イメージへの移行で変化しているかを
あらわすように上記第２のディジタル信号のビット・マ
スク・データ部分を導出し、ビット・マスク部分で変更
されたものとしてあらわされているピクセルのみをあら
わすように、上記第２のディジタル信号のピクセル・デ
ータ部分を導出することによって、第２のディジタル信
号を圧縮する段階。 (f) その一連のディジタル信号を記憶する段階。

【００２４】上記に示されているように、本発明の差分
的イメージ圧縮方法は、ビット・マスクと、ピクセル・
データのアレイをもつ、シーケンスの各イメージ・デー
タをあらわす。そして、もとのイメージの各ピクセル毎
に、ビット・マスク中に高々１ビットが存在する。もし
イメージ中のあるピクセルのディジタル値が、シーケン
スにおける前のイメージにおける同一の位置のピクセル
の値と同一であるなら、このピクセルに対応するビット
・マスク中のビットの値は０となる。一方、ピクセルの
値が前のイメージの値と異なるなら、ビット・マスク中
の対応するビットの値は、１となる。

【００２５】イメージのシーケンスにおけるイメージ
は、次々に表示されるので、１つのイメージから次のイ
メージへの移行で同一の値にとどまるピクセルを記憶し
たり表示したりする必要はない。それゆえ、あるピクセ
ルのピクセル・データは、ビット・マスク中のビットが
１である場合にのみ記憶される。そうして、圧縮は、ビ
ット・マスク中の０で示されるように、ピクセルの値が
１つのイメージから次のイメージへの移行で同一の値に
とどまる場合に、以下のイメージのピクセル・データ・
アレイのディジタル表示を省くことによって達成され
る。

【００２６】この方法によって圧縮されるイメージのサ
イズは、次のようにして計算される。すなわち、イメー
ジのピクセル毎に、ビット・マスクにおいて１ビットが
あり、それに加えて、前のイメージから変化しないピク
セルについて、そのピクセル毎に、色解像度の多ビット
が所望される。明らかに、２つのイメージの間の類似度
が高ければ高い程、圧縮率は高くなり、その際、圧縮率
の下限は、ビット・マスクがすべて０の場合であり、圧
縮率の上限は、すべて１の値のビット・マスクと、ピク
セル毎の内容をもつピクセル・データのアレイである。

【００２７】差分イメージ圧縮技法が図４乃至図６に示
されている。図４は、表示すべきイメージの第１のフレ
ームを示し、これは、イメージをあらわすディジタル信
号が本発明に従い圧縮されるイメージの列における開始
点となる。ここでの説明を簡略化するために、以下の例
では、順次的な第１及び第２のイメージのみについて述
べることにする。尚、イメージが直列的に処理されるに
つれて、２つのイメージの列のうちの第２のイメージで
あったものが次に第１のイメージになり、このようにし
て任意のシーケンスの処理が行われることを理解された
い。このため、図４には、第２のイメージも併せて示さ
れている。

【００２８】図５は、２つのイメージについてのディジ
タル信号の比較から得られたビット・マスクを示す。図
５の差分的ビット・マスクは、図４のフレーム１のイメ
ージと、フレーム２のイメージの間で変更があったボッ
クス位置（ピクセルをあらわす）にのみ指示信号"１"を
含む。この差分的ビット・マスク・データは次に、ピク
セル値をあらわすデータと結合されて、図６に示される
データまたはディジタル信号が作成される。これは、ど
のピクセルが変更されるべきかを示すビット・マスク部
分と、変更したピクセルの新しい値を示すピクセル・デ
ータ部分とをもつ。

【００２９】圧縮のさらなる改善は、ビット・マスクそ
れ自体を圧縮することによって達成される。静止カメラ
によって眺められるような静的背景などのような、イメ
ージからイメージに亙って殆ど変化がないような領域で
は、ビット・マスクはほとんど０となる。移動中の物
体、または移動中のカメラからの像の場合のように、多
くの動作が生じる場合、ビット・マスクは、大抵１にな
る。空間的なフィルタを使用しないと、大抵の圧縮され
たイメージは、いかなるランも殆どない、１と０の交互
するビット・マスクを含むことになる。しかし、ランが
ビット・マスク中で生じる場合、それらは圧縮すること
ができる。

【００３０】次に、上述の方法の特定の実施例について
説明する。これは、本発明の唯一の可能な実施態様では
なく、例として示されているにすぎないことを理解され
たい。この例の方法は、比較しようとする２つのイメー
ジの上部が底部に向けて処理を進める。２つのイメージ
における各ラインは、左から右に比較される。

【００３１】最初に、各イメージについて、ビット・マ
スクのインテル・フォーマットの１６ビット・ワードが
格納される。１ワードの最大値は、６５５３５であり、
各々のピクセルにつき１ビットが必要であり、８ビット
が１バイトを構成するので、この実施例を利用するイメ
ージの最大値は、６５５３５×８＝５２４２８０ピクセ
ルである。これは、８００×６００までのサイズをもつ
ピクセルをあらわすに十分である。尚、ピクセル・デー
タ・アレイの開始位置を決定するために、ビット・マス
クの開始位置が、ビット・マスクのサイズに追加される
ことがある。

【００３２】次に、この実施例では、イメージの各水平
ライン毎のビット・マスクの圧縮形式が格納される。ビ
ット・マスクは、次のようにして、ライン毎に圧縮され
る。すなわち、各ラインのビット・マスク・データは、
２バイト・コードで始まる。その第１バイトは、現在の
ラインにつき、何バイトのビット・マスク・データがそ
の２バイト・コードに続くかをあらわす。あるラインに
ついて、ビット・マスク・バイトが存在しない、すなわ
ち、そのラインの全てのピクセル値が前のイメージの対
応するラインの対応するピクセル値と同一である場合、
２バイト・コードの第１バイトは、０になる。この場
合、第２バイトは、何本のラインがビット・マスク・バ
イトをもたないか、すなわち、何本のラインが前のイメ
ージと同一であるか、を示すことになる。インテル・バ
イトの最大値は２５５なので、ラインが１つのイメージ
から次のイメージまでに変更を含まないならば、２５５
本までのピクセル・データを、２バイトに圧縮すること
ができる。もし、これよりももっと多くのラインが同一
ならば、別の２バイト・コードが、何本のラインをスキ
ップしてよいかを示すことができる。例えば、順次の２
つの６４０×４８０のイメージが同一なら、そのビット
・マスクのサイズを格納するためには１６ビットがあれ
ばよく、さらに、４８０本のラインをスキップすべきこ
とを示すために２個の２バイト・コードがあればよく、
全体で６バイトあればよい、ということになる。

【００３３】２バイト・コードの第１バイトがゼロでな
い場合、それは、現在のラインについて、２バイト・コ
ードに続くビット・マスク・バイトの数に等しい。この
場合、第２バイトは、現在のラインの左にある何個のピ
クセルが、前のイメージと同一であるかを示す。このよ
うにして、ビット・マスクにおける先端及び後端の０の
ランを削除することができる。そのようなランは、テレ
ビのニュースキャスターのフィルムのように、動作が、
イメージ・シーケンスの中心に向かって大きくなり、端
に向かって小さくなるような場合に生じる傾向がある。
この２バイト・コードの使用により、ライン幅は、２５
５×８＝２０４０ピクセルに限定される。

【００３４】ラインにビット・マスク・バイトが存在す
る場合、それは、２バイト・コードの直後に続く。ビッ
ト・マスク・バイト中のビットは、次のように解釈され
る。すなわち、インテルの順序付けスキームを使用する
と、ビット・マスク・バイト中の最上位ビットは、８個
のピクセルの最も左に対応し、最下位ビットが、８個の
ピクセルの最も右に対応すると考慮される。もし、ピク
セル・データのアレイ中にそのピクセルのデータが存在
するなら、そのビットは値１をもち、さもなければ、そ
れは。値０をもつ。

【００３５】例えば、ビット・マスク・バイトが１０進
で１６７（２進形式で、１０１００１１１）という値を
もつと仮定する。すると、これは、最も左のピクセルに
対しては、ピクセル・データ・アレイにエントリがあ
り、２番目のピクセルにはエントリがなく、３番目のピ
クセルにはエントリがあり、２ピクセルをスキップし
て、右端の３つのピクセルにはデータが存在する、とい
うことを示す。

【００３６】各ビット・マスク・バイトは、８個のピク
セルをあらわす。複数のビット・マスク・バイトが、８
個のピクセルよりも大きいライン・セグメントをカバー
する。この場合、解釈は、１つのビット・マスク・バイ
トの下位ビットから、次のビット・マスク・バイトの高
位ビットへ進む。各ラインに対応するビット・マスク中
の最後のバイトは、ラインによって必要とされるビット
・マスク・ビットの数が８の整数倍でないときに、その
下位ビットに、０が詰め込まれる。このようにして、ビ
ット・マスク・バイト中のビットは、１本のライン以上
のピクセルには決して及ばない。

【００３７】ピクセル・データのアレイは、ビット・マ
スク・バイトの直ぐ次に続く。ビット・マスク・バイト
中の"１"ビットの数（２バイト・コードは含まない）
は、ピクセル・データのアレイ中のエントリの数に等し
くなる。例えば、１０１００１１１というビット・マス
ク・バイトの場合、ピクセル・データ・アレイ中には、
５個のエントリが存在することになる。

【００３８】この実施例は、ピクセル・データを、パレ
ット・テーブル・インデックスとしてあらわす。テーブ
ル中には、２５６色の色がある。そして、ピクセル・デ
ータの各々のバイトがこのテーブルに対するインデック
スである。

【００３９】上述の比較、圧縮、伸長に係わる計算は、
ＣＰＵ３２によって実行することができる。しかし、本
発明は、上記すべての、あるいは割り当てられた計算
を、システム設計者の選択に応じて、別のプロセッサに
より実行する可能性も考慮に入れている。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
イメージ・シーケンスを、極めて優れた圧縮率で圧縮す
る方法及び装置が提供される。また、本発明によれば、
伸長は極めて高速で、伸長に要する計算量もわずかであ
り、それでいて、色及び空間的忠実度は良好に保たれ
る。さらに、圧縮によって、ＣＤ−ＲＯＭなどの既存の
記憶装置や、既存のネットワーク及びその他の通信プロ
トコルに容易に適合可能な範囲のデータ転送速度が可能
ならしめられ、これによって、ディジタル・ビデオのさ
らなる適用技術の可能性が開かれるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を実施するパーソナル・コンピュータ
・システムの斜視図である。

【図２】 図１のパーソナル・コンピュータ・システム
の、シャーシを含む特定の構成要素の分解斜視図であ
る。

【図３】 図１及び図２のパーソナル・コンピュータ・
システムの特定の構成要素の概要ブロック図である。

【図４】 表示すべき一連のイメージの２つのイメージ
またはフレームの概略図である。

【図５】 図４の第１のフレームから第２のフレームに
かけてどこに変更があったかを示す差分ビット・マスク
をあらわす図である。

【図６】 本発明に従い導出した第２のフレームのディ
ジタル信号をあらわす図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャールズ・トマス・ラザフォード アメリカ合衆国フロリダ州デルレイ・ビ ーチ、レイクビュー・ドライブ、3264番 地 (56)参考文献 吹抜敬彦「画像のデイジタル信号処 理」（昭58．７．15）（日刊工業新聞 社）ｐ．206−215

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 (a) 順次的なラインに配列されたピクセ
   ルのアレイからなる複数のビデオ・イメージのシーケン
   スを与える段階と、 (b) 前記シーケンスにおける第１のビデオ・イメージか
   ら、表示すべきピクセルのアレイを規定するビット・マ
   スク・データと、該ビット・マスク・データ内において
   表示すべきピクセルとして規定されているピクセルのピ
   クセル値を規定するピクセル・データとを有する第１の
   ディジタル信号を導出する段階と、 (c) 前記シーケンスにおいて前記第１のビデオ・イメー
   ジに続く第２のビデオ・イメージから、表示すべきピク
   セルのアレイを規定するビット・マスク・データと、該
   ビット・マスク・データ内において表示すべきピクセル
   として規定されているピクセルのピクセル値を規定する
   ピクセル・データとを有する第２のディジタル信号を導
   出する段階と、 (d) 前記第１のディジタル信号及び前記第２のディジタ
   ル信号を比較することにより、前記第１のビデオ・イメ
   ージから前記第２のビデオ・イメージにかけて各ピクセ
   ルが変化したかどうかを示すビット・マスク・データ
   と、変化したピクセルのピクセル値だけを含むピクセル
   ・データとを有するように前記第２のディジタル信号を
   圧縮する段階と、 (e) 前記第２のディジタル信号のビット・マスク・デー
   タを、前記第１のビデオ・イメージから前記第２のビデ
   オ・イメージにかけて変化していない連続するピクセル
   の数を示すように圧縮する段階と、 (f) 前記ディジタル信号を記憶する段階と、 を有するディジタル・ビデオ・イメージ圧縮方法。
2. 【請求項２】 前記ビット・マスク・データの圧縮はラ
   イン毎に行われ、変化していないピクセルだけを含むラ
   インが連続している場合には、そのラインの数を示すコ
   ードが作成される、請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 当該ラインが変化したピクセルを含む場
   合は、当該ラインのためのビット・マスク・データの長
   さ、及び当該ラインの左にある変化していないピクセル
   の数を示すコードが作成される、請求項２記載の方法。
4. 【請求項４】 記憶したディジタル信号を伸長して表示
   する段階を更に含む 、請求項１乃至３のいずれかに記載
   の方法。
5. 【請求項５】 前記第２のビデオ・イメージを第１のビ
   デオ・イメージにして、(c)乃至(f)の段階を繰り返す、
   請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
6. 【請求項６】 順次的なラインに配列されたピクセルの
   アレイからなる複数のビデオ・イメージのシーケンスを
   記憶し、検索し、表示するコンピュータ・システムであ
   って、プロセッサ と、前記プロセッサに接続され、ディジタル信号を転送する
   データ・バス と、前記データ・バスに接続され、前記ディジタル信号を記
   憶する記憶装置 と、前記プロセッサにより処理され、前記記憶装置に記憶さ
   れたディジタル信号から導出されるビデオ・イメージを
   表示する 表示装置とを具備し、前記プロセッサ及び前記記憶装置は前記 ビデオ・イメー
   ジのシーケンスを表すディジタル信号の列を供給するよ
   う協働し、前記 列における各々のディジタル信号は、表示すべきシ
   ーケンスにおける対応する１つのビデオ・イメージを表
   し、ピクセルのアレイを規定するビット・マスク・デー
   タと、該ビット・マスク・データ内において表示すべき
   ピクセルとして規定されているピクセルのピクセル値を
   規定するピクセル・データとを有し、前記シーケンスにおける第２及びそれ以降のビデオ・イ
   メージのディジタル信号は、直前のビデオ・イメージか
   ら各ピクセルが変化したかどうかを示すビット・マスク
   ・データと、該変化したピクセルのピクセル値だけを含
   むピクセル・データとを有するように圧縮され 、前記ビット・マスク・データは更に、直前のビデオ・イ
   メージから変化していない連続するピクセルの数を示す
   ように圧縮される 、 コンピュータ・システム。
7. 【請求項７】 前記ディジタル信号の圧縮はライン毎に
   行われ、圧縮されたビット・マスク・データは、ピクセ
   ルデータの存在及び不存在と、ピクセル・データを含ま
   ない連続するラインの数とを表す、請求項６記載のシス
   テム。