JP3228874B2 - 圧縮ディジタルビデオビットストリーム分割方法及び装置、並びにその復号方法及び装置 - Google Patents

圧縮ディジタルビデオビットストリーム分割方法及び装置、並びにその復号方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタルビデオ
圧縮及び復号化の技術に関するものである。
【０００２】
【従来技術】今日、大部分のビデオ装置は、インタレー
ス方式で毎秒６０フィールドを表示する事ができる。イ
ンタレースフォーマットは、視聴者に不快であるスクリ
ーンフリッカのような多くの現像を余儀なくされる。現
在のディスプレイ技術の場合、現在、６０フレーム／秒
という進歩したフォーマットは表示できる。これは、視
聴者がインタレース歪(artifacts)に満足しなければな
らない必要がないことを意味する。実際は、進歩したフ
ォーマットを使用して、画質は著しく改善されている。
【０００３】ＭＰＥＧ２は、ディジタルビデオを符号化
するための最新国際規格である。ディジタルビデオ信号
は、ディスプレイのためにデコーダによって復号化され
得るビットストリームに圧縮される。高レベルでのメイ
ンプロファイルを使用して、毎秒６０フレームの高速で
ビデオデータを符号化できる。本発明は、このような符
号化データの復号化方法を提供する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】現在は、メインレベル
でのメインプロファイルに従うデコーダチップが、使用
可能であり、３０フレーム／秒までで圧縮ビットストリ
ームを復号化することができる。進んだフォーマットで
必要とされる２倍のフレーム速度で復号化するために、
より高速なデコーダが設計されねばならない。一方、復
号化と表示フレーム速度における不一致は、１つ以上の
デコーダを並列に使用することによって解決され得る。
しかしながら、その解決法は、単に２つのデコーダを一
緒にし、デコーダの間にビットストリームを分割すれば
よいかというとそうは簡単にはいかない。すなわちその
困難な理由は、圧縮ビットストリームが画像群ＧＯＰで
編成され、各ＧＯＰは、内部符号化画像すなわちＩ画
像、前方予測画像すなわちＰ画像、並びに双方向符号化
画像すなわちＢ画像を含んでいることである。図１の上
部にその内容を示す。これは、左側から開始して右側に
伝送順序でＩ画像、Ｐ画像及びＢ画像ためのビットスト
リームの編成を示している。
【０００５】ＧＯＰ画像において最初の２つのＢ画像を
復号化することは、図１の下部に示されるような前のＧ
ＯＰの最後のＰ画像の参照を必要とするので、１つのＧ
ＯＰを１つのデコーダに単に割り当てることができな
い。同様に、矢印の後のＰ画像が前のＩ画像の参照を必
要とするので、図２の矢印で示された位置でビットスト
リームを分割することも実行可能でない。１つ以上のデ
コーダは並列に使用され、各デコーダはそのビットスト
リームの一部分を受け取るのみであるので、参照画像は
ビットストリームが分割される境界で使用できない。単
にビットストリームを複製すると、ＧＯＰの境界にＩ画
像とＢ画像の複製が存在してしまう。
【０００６】本発明は、このような従来の復号方法の課
題を考慮し、圧縮ビデオビットストリームを、その各々
が目標とするディスプレイフレーム速度の性能よりも低
い復号化フレーム速度の性能を有する複数のデコーダに
よって復号化することができる圧縮ディジタルビデオビ
ットストリームを分割する方法及び装置を提供すること
を目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、参照画像が必
要とされる場合に使用可能とするために、参照画像に対
応するビットストリームの必要な部分が複製されるよう
に、ビットストリームを分割することによって上記の課
題を解決する。
【０００８】さらに、たとえこれらの参照画像が１つ以
上のデコーダで復号化されるとしても、それらの一つだ
けが表示される。
【０００９】図２は、入力ビットストリームを、複数の
デコーダによって復号化される異なるセクションに、分
割する方法を示している。ＧＯＰの始めでＩ画像に直ぐ
続く全てのＢ画像は、前のＧＯＰからのＰ画像の参照を
必要とする（図１参照）。
【００１０】この情報は現デコーダでは使用されてない
ので、全てこれらのＢ画像は図２に示されるように捨て
られている（．．．．が無い空白部分が捨てた部分）。
その結果、現在ＧＯＰにはＢ画像が不足している。しか
しながら、現ＧＯＰの最後のＰ画像が次のＧＯＰにおけ
るＢ画像で使用されるので、Ｉ画像、Ｂ画像及び最初の
Ｐ画像を含む次のＧＯＰの始めからのビットストリーム
は現ＧＯＰのビットストリームに付加される。よって、
このようにしてＢ画像の不足を解決してくれる。しかし
ながら、同一のＩ画像が次のＧＯＰで復号化されるの
で、現在ＧＯＰには外部Ｉ画像がある。したがって、現
ＧＯＰでは、Ｉ画像は、Ｂ画像での参照のために復号化
されるが、ディスプレイでは使用されない。ＧＯＰにお
ける最後の画像は、ＧＯＰの終わりを指示するためのマ
ーカーとして使用される。それは、復号化も表示もされ
ない。
【００１１】図３は、ある一つのデコーダＡにおける操
作タイミングを示す。最初のＰ画像の前にあるＢ画像を
除いたＧＯＰと、次のＧＯＰの最初のＰ画像を含んだ先
頭部分に対応するビットストリームを、デコーダＡは受
ける。次に、デコーダＡは、復号化されない最後のＰ画
像を除いて通常のようにビットストリームを再構成画像
に復号化する。次に、その再構成画像は、復号化される
が表示されない最後のＩ画像を除いてその表示順にディ
スプレイに送られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。並列に動作する３つのデコ
ーダからなる装置を使用する実施の形態の場合について
説明する。デコーダが並列に動作しているという意味
は、いずれの時点をとらえても同時にいかなる二つのデ
コーダも同じ動作をしているという意味ではない。以下
に示す通り、それらは常に１２０゜づつずれた動作をし
ている。
【００１３】図４は、３つの並列デコーダ（Ａ、Ｂ及び
Ｃ）を使用する装置のブロック図を示す。ビットストリ
ーム１は、６０フレーム／秒の速度で到達する。次に、
それは、後述されるビットストリーム分割モジュール２
に入力され分割される。この分割ビットストリーム３
は、次に、それぞれのデコーダ１０、１１又は１２の入
力バッファ４、５、６に順に格納される。バッファ４、
５、６から、ビットストリームは、ライン７、８及び９
を通して、３０フレーム／秒で再構成画像に復号化でき
るデコーダ１０、１１及び１２にそれぞれ送られる。次
に、それら復号化画像は、ライン１３、１４及び１５を
通して遅延バッファ１６、１７及び１８にそれぞれ送ら
れる。遅延バッファ１６、１７、１８から、スイッチ１
９を介して６０フレーム／秒でその表示順に１度に１つ
抽出される。クロミナンスアップサンプリング及び他の
フィルタリングを行う後処理・ディスプレイモジュール
２１にライン２０を通してスイッチ１９から画像が送ら
れる。次に、そのようにして処理されたディジタル信号
はアナログ信号に変換され、ライン２２を通してディス
プレイに送られる。
【００１４】図５、図６は、ビットストリーム分割モジ
ュール２で行われるビットストリーム分割のフローチャ
ートを示す。このモジュール２の動作は次の通りであ
る。処理は、１つの初期フェーズ及びフェーズＡ、Ｂ及
びＣと称される３つの動作フェーズに分割され得る。
【００１５】初期フェーズでは、ステップ１では、シー
ケンスの始まりを探す。これが見つけられると、ステッ
プ２では、全ての開始コード及びヘッダ並びにＩ画像の
ためのビットがデコーダＡのビットバッファ４（Ａ）の
中に入れられる。次に、ステップ３及び４では、Ｉ画像
と最初のＰ画像との間にあるＢ画像のための全てのビッ
トをスキップする。Ｂ画像は参照画像が欠けているため
に復号化され得ないのでこのビットは廃棄される。ステ
ップ５では、ＧＯＰのための全ての残りのビットはデコ
ーダＡのビットバッファ４（Ａ）の中に入れられる。
【００１６】フェーズＡでは、それがシーケンスの終了
でないならば、処理はステップ７へ行き、開始コード及
びヘッダがデコーダＢのビットバッファ５の中に入れら
れる。その後に、Ｉ画像のためのビットはビットバッフ
ァ４（Ａ）、５（Ｂ）に入れられる。次に、ステップ８
及び９では、Ｉ画像と最初のＰ画像との間にあるＢ画像
の全てのビットをデコーダＡのビットバッファ４（Ａ）
の中にいれる。次に、ステップ１０では、Ｐ画像のため
のビットは、デコーダＡ及びＢのビットバッファ４、５
の中に入れられる。その後、ＧＯＰのための全ての残り
のビットはデコーダＢのビットバッファ５の中に入れら
れる。
【００１７】フェーズＢでは、それがシーケンスの終了
でないならば、ステップ１３で、開始コード及びヘッダ
がデコーダＣのビットバッファ６の中に入れられる。そ
の後に、Ｉ画像のためのビットはＢ及びＣのビットバッ
ファ５、６に入れられる。次に、ステップ１４及び１５
は、Ｉ画像と最初のＰ画像との間にあるＢ画像の全ての
ビットをデコーダＢのビットバッファ５の中にいれる。
次に、ステップ１６では、Ｐ画像のためのビットは、デ
コーダＢ及びＣのビットバッファ５（Ｂ）、６（Ｃ）の
中に入れられる。その後、ＧＯＰのための全ての残りの
ビットはデコーダＣのビットバッファ６の中に入れられ
る。
【００１８】フェーズＣでは、それがシーケンスの終了
でないならば、ステップ１９で、開始コード及びヘッダ
がデコーダＡのビットバッファ４の中に入れられる。そ
の後に、Ｉ画像のためのビットはＣ及びＡのビットバッ
ファ６、４に入れられる。次に、ステップ２０及び２１
は、Ｉ画像と最初のＰ画像との間にあるＢ画像の全ての
ビットをデコーダＣのビットバッファ６の中にいれる。
次に、ステップ２２では、Ｐ画像のためのビットは、デ
コーダＣ及びＡのビットバッファ６、４の中に入れられ
る。その後、ＧＯＰのための全ての残りのビットはデコ
ーダＡのビットバッファ４（Ａ）の中に入れられる。
【００１９】それがシーケンスの終了でないならば、処
理はフェーズＡに戻ることによって繰り返される。シー
ケンスの終了に達するならば、処理は停止し、次のシー
ケンスの開始の探索が再び開始される。
【００２０】
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明は、３０フレーム／秒で動作するように設計され
た既存のデコーダを使用して、６０フレーム／秒の優れ
たデコーダを実現することができる。これによって、設
計及び製作時間が短縮され、新たに設計の費用や時間を
かけなくとも毎秒６０フレームのデコーダのプロトタイ
プを作ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般のビットストリームについての図であり、
上部の図は、ビットストリーム内の画像の伝送順序を示
し、いかにしてＩ画像、Ｐ画像及びＢ画像が画像群に編
成されるか、いかにして画像群がビットストリームを形
成するかを示す図であり、下部の図は、ＧＯＰ境界でビ
ットストリームを分割する問題を指摘し、ストリームを
２つの独立したストリームに分割する技術を妨害してい
るＢ画像及びＰ画像の依存性を示している。
【図２】本発明の一実施の形態において、ビットストリ
ームが３つの別々のストリームに分割され、３つの異な
るデコーダに送られる様子を示し、複製されるか又は取
り除かれる境界での画像に属するビットストリームを示
している。
【図３】上記実施の形態において、１つのデコーダ(デ
コーダＡ)の動作のための相対タイミングを示し、相対
フレーム時間での入力ビットストリーム、復号化動作及
び出力動作を示している。
【図４】本発明の一実施の形態において、３つの並列デ
コーダからなる装置のブロック図を示している。
【図５】上記実施の形態におけるビットストリームの分
割のためのフローチャートの一部を示す。
【図６】上記実施の形態におけるビットストリームの分
割のためのフローチャートの残部を示す。
【符号の説明】
１ 入力ビットストリーム ２ ビットストリーム分割 ３、７、８、９、１３、１４、１５、２０ ライン ４ バッファＡ ５ バッファＢ ６ バッファＣ １０ デコーダＡ １１ デコーダＢ １２ デコーダＣ １６ 遅延バッファＡ １７ 遅延バッファＢ １８ 遅延バッファＣ １９ スイッチ ２１ 後処理・ディスプレイ ２２ 出力

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】各々が、内部符号化画像と、前方予測画像
    と双方向予測画像とを含む複数の画像群で構成される圧
    縮ディジタルビデオビットストリームを、各セグメント
    が別々のデコーダによって独立して復号化され得るよう
    に、複数のセグメントに分割する方法であって、 複数のデコーダの各々が順にビットストリームのセグメ
    ントを受け取るように前記ビットストリームを分割する
    際、 前記複数のデコーダの各々が順に、最初の内部符号化画像と最初の前方予測画像の間に置か
    れた双方向予測画像を除いた 現画像群と、最初の 前方予測画像までの次の画像群の始まり部分とか
    らなるビットストリームのセグメントを受け取ることを
    特徴とする圧縮ディジタルビデオビットストリーム分割
    方法。
  2. 【請求項２】各々が、内部符号化画像と、前方予測画像
    と双方向予測画像とを含む複数の画像群で構成される圧
    縮ディジタルビデオビットストリームを、各セグメント
    が別々のデコーダによって独立して復号化され得るよう
    に、複数のセグメントに分割する装置であって、複数のデコーダの各々が順にビットストリームのセグメ
    ントを受け取るように前記ビットストリームを分割する
    分割手段を備え、 前記分割手段は、 最初の内部符号化画像と最初の前方予測画像の間に置か
    れた双方向予測画像を除いた現画像群と、最初の前方予
    測画像までの次の画像群の始まり部分とからなる前記ビ
    ットストリームのセグメントを構成する ことを特徴とす
    る圧縮ディジタルビデオビットストリーム分割装置。
  3. 【請求項３】請求項１記載の圧縮ディジタルビデオビッ
    トストリーム分割方法によって生成されたビットストリ
    ームセグメントを復号化する方法であって、 前記現画像群の最初の内部符号化画像、最初の前方予測
    画像及びこれ続く残りの画像を復号化するステップと、 次の画像群の内部符号化画像を復号化するステップと、 前記次の画像群の内部符号化画像に続く全ての双方向予
    測画像を復号化し、かつ前記次の画像群の最初の前方予
    測画像で復号を停止するステップとを備えたことを特徴
    とする圧縮ディジタルビデオビットストリーム復号化方
    法。
  4. 【請求項４】いかなる複製された画像も１度表示される
    だけであることを特徴とする請求項３記載の圧縮ディジ
    タルビデオビットストリーム復号化方法。
  5. 【請求項５】請求項２記載の圧縮ディジタルビデオビッ
    トストリーム分割装置によって生成されたビットストリ
    ームセグメントを復号化する装置であって、複数のデコーダの各々が、 前記現画像群の最初の内部符号化画像、最初の前方予測
    画像及びこれ続く残りの画像を復号化し、次の画像群の
    内部符号化画像を復号化し、前記次の画像群の内部符号
    化画像に続く全ての双方向予測画像を復号化し、かつ前
    記次の画像群の最初の前方予測画像で復号を停止する復
    号化手段を備えた ことを特徴とする復号化装置。
  6. 【請求項６】複数のデコーダからの復号データを表示順
    に表示する表示手段を備え、前記表示手段は、いかなる
    複製された画像も１度表示されるだけであることを特徴
    とする請求項５記載の復号化装置。
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