JP3869038B2 - 復号化方法及び受信装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル的に圧縮符号化されたフレーム（画像）を復号化する方法であって、
・単位時間当たりの処理画素数が固定され、
・フレームが水平及び垂直方向にそれぞれ複数の画素を含む画素ブロックに分割され、
・複数のブロックが並んでフレームのラインの長さを占めるブロックラインを構成し、
・前記圧縮が順次に伝送されるブロック単位で行われ、各フレームが少なくとも次の３種類、即ち
他のフレームと無関係に絶対値で符号化されたイントラフレーム、
前イントラフレーム又は前予測フレームを参照して符号化された予測形フレーム、及び
各々イントラフレーム又は予測フレームである２つの他のフレームに基づいて符号化された双方向フレーム、
に定義される圧縮符号化フレームを復号化する方法に関するものである。
【０００２】
この方法では、
・各フレームを復号化後に偶数フィールド及び奇数フィールドの形態で表示し、
・双方向フレームを復号化に使用されたイントラフレーム又は予測フレームの一つの前に表示し、
・双方向フレームを１ブロックラインづつ順次に復号化し、
・各々１ブロックラインの容量を有する領域に区分されたメモリスペースを復号化中の双方向フレームのブロックラインを記憶するために設け、
・メモリ内の既に表示された前記領域の一つの内容を表示中の各ブロックラインと順次入れ代えることを行う。
【０００３】
本発明は、
・ディジタル的に圧縮符号化されたフレームを復号化する手段と、
・各フレームを復号化後に偶数フィールド及び奇数フィールドの形態で表示するとともに、双方向フレームを復号化に使用されたイントラフレーム又は予測フレームの一つの前に表示させる手段と、
・双方向フレームを１ブロックラインづつ順次に復号化する手段と、
・各々１ブロックラインの容量を有する領域に区分され、丁度復号化された双方向フレームのブロックラインを記憶するためのメモリスペースと、
・メモリ内の既に表示された前記領域の一つの内容を丁度表示された各ブロックラインと順次入れ代える手段と、
を具えた受信装置にも関するものである。
本発明は標準の精細度のディジタルテレビジョン又は高精細度のディジタルテレビジョンに適用しうる。
【０００４】
【従来の技術】
フレームを圧縮解除する低レートのアルゴリズムは時間処理を使用し、かなり大きなメモリ容量を必要とする。表示の時間処理は復号化の時間処理と相違する。デコーダはフレームモードで動作し、２フィールドを一緒に復号化し、復号化した２フィールドを順に表示させているが、これはこれらの表示のためにフレーム全体をメモリに記憶しておき、このメモリから２つのフィールドを連続的に読出すためである。圧縮フレームのこのような復号化方法はＦＲ−Ａ２−２７０３５３５に開示されている。これに開示されている方法は、双方向フレームを１ブロックラインづつ順次に復号化するとともに、その内容が既に表示されたブロックラインを復号化中のブロックラインと順に入れ代えるため、小メモリ容量の使用が可能になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、復号化されたフレームを最小サイズのメモリに、このメモリの制御手段を複雑にすることなく記憶することができ、デコーダ及びメモリの平均コストにおいてもっと経済的な復号化方法及び受信装置をていきょうすることにある。本発明は双方向フレームの記憶に必要とされるメモリスペースの追加の減少をもたらす。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成すために、本発明は頭書に記載したタイプの復号化方法において、
・各双方向フレームを連続的に少なくとも２回復号化し、このフレームの復号化を表示すべき各フィールドごとに実行し、
・第１の復号化処理の内容から得られた偶数又は奇数フィールドの表示を第１のフィールド処理の半周期前に開始させ、次いで
・第２の復号化処理の内容から得られた奇数又は偶数フィールドの表示を第２の復号化処理の半周期前に開始させることを特徴とする。
【０００７】
この方法を実施するために、本発明の受信装置は、各双方向フレームを連続的に少なくとも２回復号化し、このフレームの復号化を表示すべき各フィールドごとに実行する手段と、第１の復号化処理の内容から得られた偶数又は奇数フィールドの表示を第１のフィールド処理の半周期前に開始させ、次いで第２の復号化処理の内容から得られた奇数又は偶数フィールドの表示を第２の復号化処理の半周期前に開始させる手段とを具えることを特徴とする。
【０００８】
従って、本発明はフレーム圧縮解除アルゴリズムが２フィールド（偶数及び奇数）で構成されるフレームに作用することにより利点が得られ、本発明の基本的アイディアは、双方向フレームは他のフレームより高速に２回復号化することができ、この復号化処理をフレームの周期内に連続的に２回実行することができるために双方向フレームの１フィールドを記憶しないで数個のブロックラインのみを記憶することにある。この場合には偶数フィールドの表示中は偶数フィールドのみをメモリに書き込み、奇数フィールドの表示中は奇数フィールドのみを書き込む。
【０００９】
２４フレーム／秒の画像を６０フィールド／秒で表示させる必要があり、且つ双方向フレームがカップルになっている場合には、カップルの一方のフレームを２回連続的に復号化し、他方のフレームを３回連続的に復号化し、各フィールドの表示を対応する復号化処理の半周期前に開始させるのが有利である。
【００１０】
この方法を実施するために、受信装置には、２４フレーム／秒の画像を６０フィールド／秒で表示させる必要があり、且つ双方向フレームがカップルになっている場合には、双方向フレームのカップルの処理中に、カップルの一方のフレームを２回連続的に復号化し、他方のフレームを３回連続的に復号化する手段と、各フィールドの表示を対応する復号化処理の半周期前に開始させる手段を設ける。
【００１１】
各々１ブロックラインの容量を有するメモリ区分の制御はイントラフレーム又は予測フレームに対しても行うのが有利であり、この場合には、フィールドの一部分により使用された１ブロックラインの容量を有する各区分を、この区分の内容が既に表示され且つもはや双方向フレームの復号化のために参照フレームとして使用されない場合には、丁度復号化中のフィールドの一部分を記憶するために再度割当てるようにする。
【００１２】
この方法を実施するために、受信装置には、各々１ブロックラインの容量を有するメモリ区分の制御をイントラフレーム又は予測フレームに対しても行う手段を設け、この手段は、フィールドの一部分により使用された１ブロックラインの容量を有する各区分を、この区分の内容が既に表示され且つもはや双方向フレームの復号化のために参照フレームとして使用されない場合には、丁度復号化中のフィールドの一部分を記憶するために再度割当てるものである。
【００１３】
このようにして得られるメモリスペースの節約により、復号化されたフレームを記憶するために予定された全メモリ容量を１６Ｍビットの容量を有する同一のメモリユニット内に位置させることができるとともに、このメモリユニットの残りのスペースを、復号化されたフレームに加えて、受信フレームを復号化のために記憶するのに十分とすることができる。
本発明のこれらの特徴及び他の特徴は以下に記載する実施例の説明から明らかになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
好適実施例の説明
本発明は復号化方法に関するものであるが、その前に受信装置内の復号化方法及び装置のより良い理解のために符号化方法の予備説明を与える。
アニメーション画像の圧縮アルゴリズムは特別の処理（ディスクリートコサイン変換、アダプティブ量子化、エントロピー符号化）及び時間処理（動き補償、時間内挿）を使用する。
【００１５】
３つのタイプのフレーム：
Ｉ( ”イントラフレーム”）と称すフレーム；他のフレームと無関係に符号化される；
Ｐ（”予測フレーム”）と称すフレーム；前フレーム（これ自体はタイプＩ又はＰのフレーム）を参照して符号化される；
Ｂ（”双方向フレーム”）と称すフレーム；その前のフレームＩ又はＰ及びその後のフレームＩ又はＰに対する動き補償を用いて内挿される；
を定義する。
【００１６】
双方向フレームに使用される予測は常に隣接のＩ又はＰフレームから発生される。従って、Ｉ及びＰフレームは動き補償の参照フレームとして作用するため、これらのフレームは特別の役割を有する。
【００１７】
符号化前のフレームのシーケンスの一例を以下に示す。
タイプ： ＩＢＢＰＢＢＰＢＢ ．．．
到来順序： ０１２３４５６７８ ．．．
上行は他のフレームと無関係に決定されたものである符号化前の受信フレームからエンコーダにより生成されたフレームのタイプＩ，Ｐ又はＢを示し、下行はこれらのフレームの到来順序を示す。
【００１８】
図１は他のフレームが生成される原フレームを示す。フレームＰ３はフレームＩ０から生成され、フレームＢ１及びＢ２はフレームＩ０及びＰ３から生成され、フレームＰ６はフレームＰ３から生成され、フレームＢ４及びＢ５はフレームＰ３及びＰ６から生成され、フレームＰ９はフレームＰ６から生成され、フレームＢ７及びＢ８はフレームＰ６及びＰ９から生成される。
【００１９】
第３フレームＰ３は第１フレームＩ０からエンコーダで生成されるため、このフレームは前記フレームＩ０の後にこのエンコーダから出て行き、第１及び第２の双方向フレームはフレームＩ０及びＰ３から生成されるため、これらのフレームは前記フレームＩ０及びＰ３の後にエンコーダから出て行き、フレームＰ６はフレームＰ３から生成され、以下同様であるため、上述の例のフレームはエンコーダを次の順序で出る（デコーダに次の順序で到達する）。
タイプ： ＩＰＢＢＰＢＢ ．．．
初期到来順序に対応する順序：０３１２６４５ ．．．
【００２０】
フレームの水平及び垂直寸法をＤＩＭＨ及びＤＩＭＶとする。符号化モードはフレームモード（この場合にはフレームがＤＩＭＨ×ＤＩＭＶのフォーマットを有するテーブルの形で与えられる）にすることも、フィールドモード（この場合にはフレームがＤＩＭＨ×ＤＩＭＶ／２の２つの連続するフィールドの形で与えられる）にすることもできる。各フレーム（又はフィールド）を水平及び垂直寸法がそれぞれＨ及びＶであるブロックに分割する。通常、Ｈ及びＶは８画素又は１６画素の値を有する。
【００２１】
受信時の復号化に関する限り、デコーダを出るフレームの順序（フレームのスクリーン表示順序に対応させる必要がある）は送信時にエンコーダに到来するフレームの順序と同一である。
タイプ： ＩＢＢＰＢＢＰ ．．．
出順序： ０１２３４５６ ．．．
【００２２】
表示は常にフィールド順次にライン単位で行われる。
予測及び内挿符号化モード（双方向フレーム）を使用する場合には、デコーダのレベルでフレームを再配列することができ、これにはメモリの特別の制御を必要とする。
【００２３】
前記引用文献による復号化方法のタイムチャートを図２に示す。最上行はフレームＩ０，Ｐ３，Ｂ１等がデコーダに到来する瞬時を示す。この既知の方法では、２つの参照フレームＩ又はＰをＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４で示す４ページに記憶し（各々フィールド０ｅ，０ｏ，３ｅ，３ｏを含む）、復号化された双方向フィールドの一部分をＰＢで示すページに記憶する。ページＰＢは”ブロックライン”に分割し、ここで”ブロックライン”は輝度に対しＤＩＭＨ画素のＶラインを含む一つのブロックラインを記憶しうるメモリスペースである。このような領域は例えば標準の解像度において７２０×１６画素を含む。フレームはこれらのフレームが復号化されるリズムの２倍のリズムで表示され、これは３０Ｈｚの符号化及び６０Ｈｚの表示又は２５Ｈｚの符号化及び５０Ｈｚの表示に対応する。フレームＢ１（その復号化を１として示す）の第１及び第２フィールドの表示は１ｅ及び１ｏとして示す期間に対応する。この表示は復号化１のほぼ中間で開始する。このときフレームの半分がメモリＰＢに記憶され、従ってこのメモリはこのフレームを含むことができるようにする必要がある。
【００２４】
本発明復号化方法のタイムチャートを、３０Ｈｚの符号化及び６０Ｈｚの表示又は２５Ｈｚの符号化及び５０Ｈｚの表示の場合について図３に示す。順次のフィールド表示を図の下に、２つの垂直線間に示す。ページＰＢは、復号化１1 の開始から、フレームの半分を復号化する時間より短いｄで示す時間の終了時までに、フィールド１ｅを表示するのに必要なフレームＢ１の復号化１1 から得られたＮ個のブロックライン含み、このフィールド１ｅの表示をｔ１で示す瞬時に開始させることができる。フレームＢ１の復号化１1 が終了すると、第２の同一の復号化１2 が瞬時ｔ２に再び開始してフィールド１ｏを発生する。このときメモリは偶数フィールド１ｅの最終ラインを含む。フレームＢ１の第２の復号化１2 は、フィールド１ｅの最低部のブロックラインを含むメモリがこれらのブロックラインの表示処理により自由になるときにのみ進めることができる。同じ処理がフレームＢ２の復号化に適用され、２つの復号化処理２1 及び２2 がフィールド２ｅ及び２ｏを発生させる。
【００２５】
Ｂ１のフィールド１ｅは１ブロックラインが復号化され終わると同時に表示することができる。ページＰＢの最小メモリサイズは２×Ｖ×ＤＩＭＨ、即ち２ブロックラインであり、１ブロックラインは復号化及び書込み処理に使用し、他の１ブロックラインは表示のための読出し処理に使用する。それにもかかわらず、復号化は表示と比較して少し前に開始してブロックラインの復号化時に起こりうる時間変化を補償することができる。復号化時間は圧縮フレームの内容に依存して変化し、１ブロックラインを復号化する時間が１ブロックラインを表示する時間（この時間は常に同一である）より長くなることが起こりうる。この場合には、次のブロックラインを表示する瞬時にこのブロックラインの復号化が終了しない恐れがある。復号化の先行経過時間を所定数Ｎのブロックラインの平均復号化時間に対応させると、既に復号化されたブロックラインの表示を実際上十分に安全に開始させることができる。
【００２６】
フレームの復号化時間（Ｔdec という）はフレームＩ又はＰに対しては最大でフレーム周期Ｔに等しく、双方向フレームに対してはＴ（フレーム）／２に等しいものとする。Ｔ（フレーム）は５０Ｈｚシステムでは４０ｍｓ、６０Ｈｚシステムでは３３ｍｓである。１ブロックラインの復号化時間は復号化すべきフレームの内容に依存し、制限がある。従って、１ブロックラインの復号化時間は複雑な確率法則に従う。復号化時間は線形である、即ち１ブロックラインを復号化する時間はフレームＩ又はＰに対してはほぼ（Ｖ／ＤＩＭＶ）×Ｔdec にほぼ等しく、双方向フレームに対しては（Ｖ／ＤＩＭＶ×Ｔdec ）／２にほぼ等しいものとする。しかし、本発明では、復号化を使用モデルに対し予め又は後で行う場合に必要とされる装置を設ける。
【００２７】
双方向フレームの各フィールドの表示の開始と終了との間に、複数ラインのブロックに対応するメモリサイズがこれらのラインの表示終了と同時に再度割り当てられる。
【００２８】
図４はページＰＢの一部分の状態を示し、各長方形は１ブロックラインのメモリ領域を表す。図３の瞬時ｔ２の状態は、偶数フレーム１ｅがほぼ完全に表示されおわり、復号化１2 が開始する状態である。例えば、表示”Ｂ１2 no. ｐ＋１”は当該メモリ領域が双方向フレームＢ１の第２復号化により得られた”ｐ＋１”番のブロックラインを含むことを示す。”Ｂ１2 no. ｐ”の前に位置した、双方向フレームＢ１の第１復号化により得られたブロックラインは既に表示され、そのメモリ領域は自由（----) である。同様に、双方向フレームＢ１の第１復号化により得られた”Ｂ１1 no. ｎ−２”及び”Ｂ１1 no. ｎ”間のブロックラインも既に表示され、そのメモリ領域は自由（----）である。
【００２９】
このタイプの制御によれば、最小サイズ（２×Ｖ×ＤＩＭＨ）と最大サイズ（ＤＩＭＨ×ＤＩＭＶ）との間のメモリスペースをページＰＢに使用することができる。
復号化時間Ｔdec の正確な制限を先験的に知らなくても、フレームシーケンステストをＴdec 及びメモリ内のブロックライン領域の数Ｎの種々の値について行い、Ｔdec と双方向フレームのブロックラインに割り当てるメモリサイズの最適なカップル値を見つけ出すことができる。
【００３０】
逆に、双方向フレームのブロックラインに割り当てるメモリサイズを固定する場合には、復号化システムの動作周波数を、双方向フレームのブロックラインの記憶用にこのように割り当てられたメモリサイズの制限を満たすＴdec の値が得られるように決定することができる。
【００３１】
復号化時間が線形であるシステムにおいて、ページＰＢの代表的なサイズは３×２×Ｖ×ＤＩＭＨ、即ち６ブロックライン（Ｎ＝６）である。上述の原理は３０Ｈｚの符号化、６０ＨＺの表示システムにも同様に適用でき、この場合にもページＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，ＰＢは常にブロックラインに配列する。
【００３２】
６０Ｈｚシステムの場合には、デコーダは上述したように３０又は６０Ｈｚで符号化されたシーケンスを復号化しうるのみならず、２４Ｈｚで符号化されたフィルムシーケンスも復号化しうる必要がある（５０Ｈｚシステムではすべてのシステムが２５又は５０Ｈｚで符号化されている）。
【００３３】
図５は２４Ｈｚで復号化し、６０Ｈｚで表示するシーケンスを示す。フレームは３０Ｈｚで提示する必要があるので、フレームの復号化はフレームＩ又はＰに対し１／３０秒、双方向フレームに対し１／６０秒だけとする。他方、符号化ペースは２４Ｈｚであり、復号化すべきフレームは１／２４秒ごとに到来する。フィールド表示を図の下部に、２つの垂直線間に示してある。
【００３４】
入力フレーム数より大きい表示周波数を得るために、２フレームごとに同一フィールドを２回表示する（ここではフィールド１ｏをフィールド１ｅの後に再度表示し、フィールド３ｅをフィールド３ｏの後に再度表示し、等々）。更に、この第２の付加フィールド３ｅは偶数フィールドであるから、次のフィールドは奇数にすべきであり、４ｅの代わりに４ｏを次に表示する。復号化４1 の開始時にはフィールド４ｏを表示する準備が間に合わない。この事実のために、復号化をメモリの使用可能スペースの不足時に停止し、フィールド４ｏを表示すべき瞬時に再び開始させる。対応する遅延は後続の復号化（４2 ，５1 ，５2 ，５3 ）を遅延し、これは予測フィールド（Ｐ９）の復号化を遅延させるが、それにもかかわらず次のフレームの到来前に１／３０秒が使用可能に残存し、かかる後に以上の復号化及び表示が再び繰り返される。
【００３５】
表示と復号化との間の遅延フィールドの数は一定にする必要がある。６０Ｈｚでは、２４Ｈｚで符号化されたフィルムの場合には、イントラタイプのフィールド（０ｅ）の復号化の開始から、３フィールドの遅延を計数し、第４フィールドを当該イントラフィールド（０ｏ）の表示に対応させる必要がある。これは２４Ｈｚのフィルムの場合にのみ実際に必要とされるが、処理を簡単にするために、これを全ての場合に行うようにする。これは５０Ｈｚシステムに対し著しく相違し、５０Ｈｚシステム（図３）ではイントラタイプのフィールド（０ｅ）の復号化の開始から２フィールドを計数し、第３フィールドが当該イントラフィールド（０ｅ）の表示に対応する。
【００３６】
図６は受信装置内のアニメーション画像を圧縮解除し復号化するシステムの区分を示す。これは機能的に次の４つの素子：
・メモリ４：
イントラフィールド又は予測フィールド記憶用の４つのページＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４及び第５ページＰＢに分割され、ページＰＢは双方向フレームのブロックライン記憶用のブロックライン領域という領域に分割されている。このメモリ４はデコーダにより受信されるフレームを記憶するための”ＦＩＦＯ”領域も具えている；
・復号化素子１：
ライン７から受信された圧縮形態のフレーム（受信装置内の受信及び復調素子から到来する；これらの素子自体は既知であるから図示してない）を復号化し圧縮解除し、外部メモリ４に書込む；
・表示素子３：
外部メモリ４から復号化フレームを読出し、これらのフレームをビデオ同期信号と同期してライン８を経て受信装置の表示装置に供給する（この表示装置自体は既知であるから図示してない）；
・本発明方法を実施するフレームメモリの制御素子２：
に分割される。
【００３７】
フレームメモリの制御素子２は復号化素子１に、
・復号化中のフレームの各ブロックラインの始点が書込まれているメモリアドレス、
・動き補償に使用される予測フィールド（過去及び未来の参照フィールド）のメモリアドレス、
を供給する。
双方向フレームに対し、この制御素子は次の規則に基づいて機能する。即ち、ブロックラインに使用されるどの領域も、その内容が既に表示された場合には復号化中のブロックラインに再度割り当てることができる。メモリのこのような制御は情報処理の分野で公知であり、その機能に関する説明は当業者に十分である。
【００３８】
双方向フレームからの復号化中の各新ブロックラインごとに、フレームメモリの制御素子２がフレーム符号化の場合に２ブロックラインを、フィールド符号化の場合に１ブロックラインを割り当てる。一つのブロックラインも使用不可の場合には、復号化プロセスはページＰＢ内に２つのブロックラインが使用可能になるまで停止する。これが起こる傾向にある場合には、開始時にもっと大きな領域をページＰＢに確保する必要がある。
【００３９】
フレームメモリの制御素子２は更に、新復号化フレームＩ又はＰに対し、既に表示されたフィールドを含む２つのメモリ領域を復号化すべきフレームを記憶するために割り当てる。フィールド領域内に含まれるフレームが表示されている場合、ブロックラインのレベルでの制御を、双方向フレームに加えて、フレームＩ又はＰに対してもフレームメモリの制御素子により行うことができる。このときフレームメモリの制御素子２は次の規則に従って機能する。即ち、フィールド又はブロックラインにより使用されるどの領域もその内容が既に表示され且つもはや動き補償用の参照フィールドとして使用されない場合には復号化中の同一のタイプのフィールド又はブロックラインを記憶するために再度割り当てることができる。従って、メモリＰ１−Ｐ４の番号”ｎ”のブロックラインが完全に表示される場合には、他のフィールドメモリが使用可能でない場合に復号化中のフレームＩ又はＰの番号”ｐ”（ｐ＜ｎ）のブロックラインを記憶するために使用することができる。従って、例えば双方向フレームのない純粋な予測符号化プロシージャの場合（この場合にはフレームＰ間に双方向フレームが挿入される場合より高いレートでフレームＰがデコーダにより受信される）、ブロックラインに配列されるメモリＰ１又はＰ３が、その下半部に偶数フィールドの後半部を、その上半部に次の偶数フィールドの前半部含み、同様にブロックラインに配列されるメモリＰ２又はＰ４が、その下半部に奇数フィールドの後半部を、その上半部に次の奇数フィールドの前半部含むようにするこができる。
【００４０】
表示素子からの各要求時に、フレームメモリの制御素子２は表示素子に表示すべきフレームの各ブロックラインの始点に対応するメモリアドレスを供給する（これはＶ表示ラインごとに行われる）。
表示プロセスは優先されなければならないため、復号化プロセスをその入力端子における圧縮データの不足により中断する必要があるときを除いて、表示は決して表示に必要なデータをあてにして行なわれてはならない。表示プロセスはメモリをブロックライン領域ごとに開放し、これらの領域はフレームメモリの制御素子２により復号化中のブロックラインの記憶用に再度割り当られる。
【００４１】
図７は図６のフレームメモリの制御素子２の内部構成を示す。この素子２は３つのモジュール：即ち制御モジュール９、”メモリユニット”モジュール６及び”計算ユニット”モジュール５により構成される。
【００４２】
制御モジュール９は復号化素子１からライン１０を経て、復号化されたフレームの特徴、特に：
・フレームのタイプ
・符号化のタイプ
・クロミナンスのサブサンプリングのタイプ
に対応するバイナリ系列からの情報を受信する。この制御モジュールは復号化素子１からライン１１を経て、復号化すべき次のブロックラインに対するメモリ割当て要求も受信する。
【００４３】
表示素子３がライン１２を経て、表示素子が次の表示のために外部メモリ４から読出す必要のあるブロックラインのメモリアドレスを供給することを制御モジュール９に要求する。メモリアドレスの各要求時に、制御モジュールは外部メモリ内に存在する各ブロックラインに関する情報を含むメモリユニット（ＭＵ）をサーチし、このメモリユニットが計算ユニット５（ＣＵ）に、外部メモリアドレスに復号化されるインデックスを供給する。例えば、復号化素子からのメモリアドレスの各要求時に、制御モジュールはユニットＭＵをサーチし、一つのブロックライン領域も使用不可の場合には、復号化処理は１ブロックラインに対応するメモリスペースが空くのを見越して中止され、１ブロックライン領域が使用可能になると、ユニットＭＵがユニットＣＵにインデックスを供給し、ユニットＣＵが外部メモリの対応するアドレスを発生し、このアドレスをライン１３を経て復号化素子１に供給する。
【００４４】
表示用のアドレスが得られない場合、換言すれば復号化処理が正しく行われない場合には、フレームメモリの制御素子２は表示素子３に、正規に表示されるべきフレームに十分近似するフレームを供給するためにメモリ内の使用可能な最新のフレームＩ又はＰと関連するブロックライン領域のアドレスを供給する。
【００４５】
ユニットＭＵは、メモリとアドレス発生器とにより構成される。メモリに記憶されるブロックラインの数には制限があるので、外部メモリのブロックラインのインデックスをユニットＭＵのメモリのアドレスとして使用する。このアドレスと関連するデータは２つのフィールド：
・フレーム内のブロックラインのインデックスに対応するデータフィールド
・メモリ内のブロックラインと関連するせべての制御情報含む制御フィールド
で構成される。
【００４６】
制御モジュール９は常に復号化素子１及び表示素子３の要求にに対し先回りして動作する。番号”ｎ”のブロックラインの復号化（又は表示）中に、このモジュールは番号”ｎ＋１”のブロックラインを書込むべき（又は読出すべき）メモリアドレスを計算する。
【００４７】
フレームに基づくメモリ制御は３フレームを記憶することになるので、クロミナンスに対し水平方向及び垂直方向に１／２のサブサンプリングである場合、
３×７２０×５７６×１２＝１４．９３０Ｍビット
になる。
フレーム復号化システムを１６Ｍビットのダイナミックメモリで構成する場合、圧縮フレームを記憶するのに１．８４７Ｍビットを使用しうるのみとなる
【００４８】
１画素当たりのビット数をＮＢＢＰで表すと、本発明は復号化フレームに対し全部で（２×ＤＩＭＨ×ＤＩＭＶ×ＮＢＢＰ）＋（Ｎ×ＤＩＭＨ×Ｖ×ＮＢＢＰ）ビット、即ち実際には２×７２０×５７６×１２＋３×２×１６×７２０×１２ビット、即ち画素メモリ部分に対し１０．７８３Ｍビットを使用するのみである。従って、１６Ｍビットメモリを用いるシステムでは、圧縮フレーム並びに圧縮オーディオデータ、システムデータ、グラフィック情報の表示を実現するためのデータのような他の情報の記憶用に５．９９０Ｍビットを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】フレームの符号化を示す図である。
【図２】従来の復号化方法の時間図である。
【図３】本発明の復号化方法の時間図である。
【図４】双方向フレームのブロックラインを含むメモリページの一部分の制御を示す図である。
【図５】２４フレーム／秒のシネマ画像を６０フィールド／秒で表示する場合の本発明方法の時間図である。
【図６】本発明受信装置内の圧縮解除及び復号化装置の区分とページＰ１−Ｐ４及びＰＢに区分されたメモリを示す図である。
【図７】図６の制御素子２の構成を示す図である。
【符号の説明】
Ｉ０ イントラフレーム
Ｐ３，Ｐ６，Ｐ９ 予測フレーム
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ７，Ｂ８ 双方向フレーム
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４ イントラフレーム又は予測フレーム記憶用ページ
ＰＢ 双方向フレーム記憶用ページ
０ｅ，１ｅ，．．６ｅ 奇数フィールド
０ｏ，１ｏ，．．６ｏ 偶数フィールド
１1 ，１2 フレームＢ１の第１復号化及び第２復号化
２1 ，２2 フレームＢ２の第１復号化及び第２復号化
１ 復号化素子
２ フレームメモリの制御素子
３ 表示素子
４ メモリ
５ 計算ユニットモジュール
６ メモリユニットモジュール
９ 制御モジュール
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル的に圧縮符号化されたフレーム（画像）を復号化する方法であって、
・単位時間当たりの処理画素数が固定され、
・フレームが水平及び垂直方向にそれぞれ複数の画素を含む画素ブロックに分割され、
・複数のブロックが並んでフレームのラインの長さを占めるブロックラインを構成し、
・前記圧縮が順次に伝送されるブロック単位で行われ、各フレームが少なくとも次の３種類、即ち
他のフレームと無関係に絶対値で符号化されたイントラフレーム、
前イントラフレーム又は前予測フレームを参照して符号化された予測形フレーム、及び
各々イントラフレーム又は予測フレームである２つの他のフレームに基づいて符号化された双方向フレーム、
に定義される圧縮符号化フレームを復号化する方法に関するものである。
【０００２】
この方法では、
・各フレームを復号化後に偶数フィールド及び奇数フィールドの形態で表示し、
・双方向フレームを復号化に使用されたイントラフレーム又は予測フレームの一つの前に表示し、
・双方向フレームを１ブロックラインづつ順次に復号化し、
・各々１ブロックラインの容量を有する領域に区分されたメモリスペースを復号化中の双方向フレームのブロックラインを記憶するために設け、
・メモリ内の既に表示された前記領域の一つの内容を表示中の各ブロックラインと順次入れ代えることを行う。
【０００３】
本発明は、
・ディジタル的に圧縮符号化されたフレームを復号化する手段と、
・各フレームを復号化後に偶数フィールド及び奇数フィールドの形態で表示するとともに、双方向フレームを復号化に使用されたイントラフレーム又は予測フレームの一つの前に表示させる手段と、
・双方向フレームを１ブロックラインづつ順次に復号化する手段と、
・各々１ブロックラインの容量を有する領域に区分され、丁度復号化された双方向フレームのブロックラインを記憶するためのメモリスペースと、
・メモリ内の既に表示された前記領域の一つの内容を丁度表示された各ブロックラインと順次入れ代える手段と、
を具えた受信装置にも関するものである。
本発明は標準の精細度のディジタルテレビジョン又は高精細度のディジタルテレビジョンに適用しうる。
【０００４】
【従来の技術】
フレームを圧縮解除する低レートのアルゴリズムは時間処理を使用し、かなり大きなメモリ容量を必要とする。表示の時間処理は復号化の時間処理と相違する。デコーダはフレームモードで動作し、２フィールドを一緒に復号化し、復号化した２フィールドを順に表示させているが、これはこれらの表示のためにフレーム全体をメモリに記憶しておき、このメモリから２つのフィールドを連続的に読出すためである。圧縮フレームのこのような復号化方法はＦＲ−Ａ２−２７０３５３５に開示されている。これに開示されている方法は、双方向フレームを１ブロックラインづつ順次に復号化するとともに、その内容が既に表示されたブロックラインを復号化中のブロックラインと順に入れ代えるため、小メモリ容量の使用が可能になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、復号化されたフレームを最小サイズのメモリに、このメモリの制御手段を複雑にすることなく記憶することができ、デコーダ及びメモリの平均コストにおいてもっと経済的な復号化方法及び受信装置をていきょうすることにある。本発明は双方向フレームの記憶に必要とされるメモリスペースの追加の減少をもたらす。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成すために、本発明は頭書に記載したタイプの復号化方法において、
・各双方向フレームを連続的に少なくとも２回復号化し、このフレームの復号化を表示すべき各フィールドごとに実行し、
・第１の復号化処理の内容から得られた偶数又は奇数フィールドの表示を第１のフィールド処理の半周期前に開始させ、次いで
・第２の復号化処理の内容から得られた奇数又は偶数フィールドの表示を第２の復号化処理の半周期前に開始させることを特徴とする。
【０００７】
この方法を実施するために、本発明の受信装置は、各双方向フレームを連続的に少なくとも２回復号化し、このフレームの復号化を表示すべき各フィールドごとに実行する手段と、第１の復号化処理の内容から得られた偶数又は奇数フィールドの表示を第１のフィールド処理の半周期前に開始させ、次いで第２の復号化処理の内容から得られた奇数又は偶数フィールドの表示を第２の復号化処理の半周期前に開始させる手段とを具えることを特徴とする。
【０００８】
従って、本発明はフレーム圧縮解除アルゴリズムが２フィールド（偶数及び奇数）で構成されるフレームに作用することにより利点が得られ、本発明の基本的アイディアは、双方向フレームは他のフレームより高速に２回復号化することができ、この復号化処理をフレームの周期内に連続的に２回実行することができるために双方向フレームの１フィールドを記憶しないで数個のブロックラインのみを記憶することにある。この場合には偶数フィールドの表示中は偶数フィールドのみをメモリに書き込み、奇数フィールドの表示中は奇数フィールドのみを書き込む。
【０００９】
２４フレーム／秒の画像を６０フィールド／秒で表示させる必要があり、且つ双方向フレームがカップルになっている場合には、カップルの一方のフレームを２回連続的に復号化し、他方のフレームを３回連続的に復号化し、各フィールドの表示を対応する復号化処理の半周期前に開始させるのが有利である。
【００１０】
この方法を実施するために、受信装置には、２４フレーム／秒の画像を６０フィールド／秒で表示させる必要があり、且つ双方向フレームがカップルになっている場合には、双方向フレームのカップルの処理中に、カップルの一方のフレームを２回連続的に復号化し、他方のフレームを３回連続的に復号化する手段と、各フィールドの表示を対応する復号化処理の半周期前に開始させる手段を設ける。
【００１１】
各々１ブロックラインの容量を有するメモリ区分の制御はイントラフレーム又は予測フレームに対しても行うのが有利であり、この場合には、フィールドの一部分により使用された１ブロックラインの容量を有する各区分を、この区分の内容が既に表示され且つもはや双方向フレームの復号化のために参照フレームとして使用されない場合には、丁度復号化中のフィールドの一部分を記憶するために再度割当てるようにする。
【００１２】
この方法を実施するために、受信装置には、各々１ブロックラインの容量を有するメモリ区分の制御をイントラフレーム又は予測フレームに対しても行う手段を設け、この手段は、フィールドの一部分により使用された１ブロックラインの容量を有する各区分を、この区分の内容が既に表示され且つもはや双方向フレームの復号化のために参照フレームとして使用されない場合には、丁度復号化中のフィールドの一部分を記憶するために再度割当てるものである。
【００１３】
このようにして得られるメモリスペースの節約により、復号化されたフレームを記憶するために予定された全メモリ容量を１６Ｍビットの容量を有する同一のメモリユニット内に位置させることができるとともに、このメモリユニットの残りのスペースを、復号化されたフレームに加えて、受信フレームを復号化のために記憶するのに十分とすることができる。
本発明のこれらの特徴及び他の特徴は以下に記載する実施例の説明から明らかになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
好適実施例の説明
本発明は復号化方法に関するものであるが、その前に受信装置内の復号化方法及び装置のより良い理解のために符号化方法の予備説明を与える。
アニメーション画像の圧縮アルゴリズムは特別の処理（ディスクリートコサイン変換、アダプティブ量子化、エントロピー符号化）及び時間処理（動き補償、時間内挿）を使用する。
【００１５】
３つのタイプのフレーム：
Ｉ( ”イントラフレーム”）と称すフレーム；他のフレームと無関係に符号化される；
Ｐ（”予測フレーム”）と称すフレーム；前フレーム（これ自体はタイプＩ又はＰのフレーム）を参照して符号化される；
Ｂ（”双方向フレーム”）と称すフレーム；その前のフレームＩ又はＰ及びその後のフレームＩ又はＰに対する動き補償を用いて内挿される；
を定義する。
【００１６】
双方向フレームに使用される予測は常に隣接のＩ又はＰフレームから発生される。従って、Ｉ及びＰフレームは動き補償の参照フレームとして作用するため、これらのフレームは特別の役割を有する。
【００１７】
符号化前のフレームのシーケンスの一例を以下に示す。
タイプ： ＩＢＢＰＢＢＰＢＢ ．．．
到来順序： ０１２３４５６７８ ．．．
上行は他のフレームと無関係に決定されたものである符号化前の受信フレームからエンコーダにより生成されたフレームのタイプＩ，Ｐ又はＢを示し、下行はこれらのフレームの到来順序を示す。
【００１８】
図１は他のフレームが生成される原フレームを示す。フレームＰ３はフレームＩ０から生成され、フレームＢ１及びＢ２はフレームＩ０及びＰ３から生成され、フレームＰ６はフレームＰ３から生成され、フレームＢ４及びＢ５はフレームＰ３及びＰ６から生成され、フレームＰ９はフレームＰ６から生成され、フレームＢ７及びＢ８はフレームＰ６及びＰ９から生成される。
【００１９】
第３フレームＰ３は第１フレームＩ０からエンコーダで生成されるため、このフレームは前記フレームＩ０の後にこのエンコーダから出て行き、第１及び第２の双方向フレームはフレームＩ０及びＰ３から生成されるため、これらのフレームは前記フレームＩ０及びＰ３の後にエンコーダから出て行き、フレームＰ６はフレームＰ３から生成され、以下同様であるため、上述の例のフレームはエンコーダを次の順序で出る（デコーダに次の順序で到達する）。
タイプ： ＩＰＢＢＰＢＢ ．．．
初期到来順序に対応する順序：０３１２６４５ ．．．
【００２０】
フレームの水平及び垂直寸法をＤＩＭＨ及びＤＩＭＶとする。符号化モードはフレームモード（この場合にはフレームがＤＩＭＨ×ＤＩＭＶのフォーマットを有するテーブルの形で与えられる）にすることも、フィールドモード（この場合にはフレームがＤＩＭＨ×ＤＩＭＶ／２の２つの連続するフィールドの形で与えられる）にすることもできる。各フレーム（又はフィールド）を水平及び垂直寸法がそれぞれＨ及びＶであるブロックに分割する。通常、Ｈ及びＶは８画素又は１６画素の値を有する。
【００２１】
受信時の復号化に関する限り、デコーダを出るフレームの順序（フレームのスクリーン表示順序に対応させる必要がある）は送信時にエンコーダに到来するフレームの順序と同一である。
タイプ： ＩＢＢＰＢＢＰ ．．．
出順序： ０１２３４５６ ．．．
【００２２】
表示は常にフィールド順次にライン単位で行われる。
予測及び内挿符号化モード（双方向フレーム）を使用する場合には、デコーダのレベルでフレームを再配列することができ、これにはメモリの特別の制御を必要とする。
【００２３】
前記引用文献による復号化方法のタイムチャートを図２に示す。最上行はフレームＩ０，Ｐ３，Ｂ１等がデコーダに到来する瞬時を示す。この既知の方法では、２つの参照フレームＩ又はＰをＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４で示す４ページに記憶し（各々フィールド０ｅ，０ｏ，３ｅ，３ｏを含む）、復号化された双方向フィールドの一部分をＰＢで示すページに記憶する。ページＰＢは”ブロックライン”に分割し、ここで”ブロックライン”は輝度に対しＤＩＭＨ画素のＶラインを含む一つのブロックラインを記憶しうるメモリスペースである。このような領域は例えば標準の解像度において７２０×１６画素を含む。フレームはこれらのフレームが復号化されるリズムの２倍のリズムで表示され、これは３０Ｈｚの符号化及び６０Ｈｚの表示又は２５Ｈｚの符号化及び５０Ｈｚの表示に対応する。フレームＢ１（その復号化を１として示す）の第１及び第２フィールドの表示は１ｅ及び１ｏとして示す期間に対応する。この表示は復号化１のほぼ中間で開始する。このときフレームの半分がメモリＰＢに記憶され、従ってこのメモリはこのフレームを含むことができるようにする必要がある。
【００２４】
本発明復号化方法のタイムチャートを、３０Ｈｚの符号化及び６０Ｈｚの表示又は２５Ｈｚの符号化及び５０Ｈｚの表示の場合について図３に示す。順次のフィールド表示を図の下に、２つの垂直線間に示す。ページＰＢは、復号化１1 の開始から、フレームの半分を復号化する時間より短いｄで示す時間の終了時までに、フィールド１ｅを表示するのに必要なフレームＢ１の復号化１1 から得られたＮ個のブロックライン含み、このフィールド１ｅの表示をｔ１で示す瞬時に開始させることができる。フレームＢ１の復号化１1 が終了すると、第２の同一の復号化１2 が瞬時ｔ２に再び開始してフィールド１ｏを発生する。このときメモリは偶数フィールド１ｅの最終ラインを含む。フレームＢ１の第２の復号化１2 は、フィールド１ｅの最低部のブロックラインを含むメモリがこれらのブロックラインの表示処理により自由になるときにのみ進めることができる。同じ処理がフレームＢ２の復号化に適用され、２つの復号化処理２1 及び２2 がフィールド２ｅ及び２ｏを発生させる。
【００２５】
Ｂ１のフィールド１ｅは１ブロックラインが復号化され終わると同時に表示することができる。ページＰＢの最小メモリサイズは２×Ｖ×ＤＩＭＨ、即ち２ブロックラインであり、１ブロックラインは復号化及び書込み処理に使用し、他の１ブロックラインは表示のための読出し処理に使用する。それにもかかわらず、復号化は表示と比較して少し前に開始してブロックラインの復号化時に起こりうる時間変化を補償することができる。復号化時間は圧縮フレームの内容に依存して変化し、１ブロックラインを復号化する時間が１ブロックラインを表示する時間（この時間は常に同一である）より長くなることが起こりうる。この場合には、次のブロックラインを表示する瞬時にこのブロックラインの復号化が終了しない恐れがある。復号化の先行経過時間を所定数Ｎのブロックラインの平均復号化時間に対応させると、既に復号化されたブロックラインの表示を実際上十分に安全に開始させることができる。
【００２６】
フレームの復号化時間（Ｔdec という）はフレームＩ又はＰに対しては最大でフレーム周期Ｔに等しく、双方向フレームに対してはＴ（フレーム）／２に等しいものとする。Ｔ（フレーム）は５０Ｈｚシステムでは４０ｍｓ、６０Ｈｚシステムでは３３ｍｓである。１ブロックラインの復号化時間は復号化すべきフレームの内容に依存し、制限がある。従って、１ブロックラインの復号化時間は複雑な確率法則に従う。復号化時間は線形である、即ち１ブロックラインを復号化する時間はフレームＩ又はＰに対してはほぼ（Ｖ／ＤＩＭＶ）×Ｔdec にほぼ等しく、双方向フレームに対しては（Ｖ／ＤＩＭＶ×Ｔdec ）／２にほぼ等しいものとする。しかし、本発明では、復号化を使用モデルに対し予め又は後で行う場合に必要とされる装置を設ける。
【００２７】
双方向フレームの各フィールドの表示の開始と終了との間に、複数ラインのブロックに対応するメモリサイズがこれらのラインの表示終了と同時に再度割り当てられる。
【００２８】
図４はページＰＢの一部分の状態を示し、各長方形は１ブロックラインのメモリ領域を表す。図３の瞬時ｔ２の状態は、偶数フレーム１ｅがほぼ完全に表示されおわり、復号化１2 が開始する状態である。例えば、表示”Ｂ１2 no. ｐ＋１”は当該メモリ領域が双方向フレームＢ１の第２復号化により得られた”ｐ＋１”番のブロックラインを含むことを示す。”Ｂ１2 no. ｐ”の前に位置した、双方向フレームＢ１の第１復号化により得られたブロックラインは既に表示され、そのメモリ領域は自由（----) である。同様に、双方向フレームＢ１の第１復号化により得られた”Ｂ１1 no. ｎ−２”及び”Ｂ１1 no. ｎ”間のブロックラインも既に表示され、そのメモリ領域は自由（----）である。
【００２９】
このタイプの制御によれば、最小サイズ（２×Ｖ×ＤＩＭＨ）と最大サイズ（ＤＩＭＨ×ＤＩＭＶ）との間のメモリスペースをページＰＢに使用することができる。
復号化時間Ｔdec の正確な制限を先験的に知らなくても、フレームシーケンステストをＴdec 及びメモリ内のブロックライン領域の数Ｎの種々の値について行い、Ｔdec と双方向フレームのブロックラインに割り当てるメモリサイズの最適なカップル値を見つけ出すことができる。
【００３０】
逆に、双方向フレームのブロックラインに割り当てるメモリサイズを固定する場合には、復号化システムの動作周波数を、双方向フレームのブロックラインの記憶用にこのように割り当てられたメモリサイズの制限を満たすＴdec の値が得られるように決定することができる。
【００３１】
復号化時間が線形であるシステムにおいて、ページＰＢの代表的なサイズは３×２×Ｖ×ＤＩＭＨ、即ち６ブロックライン（Ｎ＝６）である。上述の原理は３０Ｈｚの符号化、６０ＨＺの表示システムにも同様に適用でき、この場合にもページＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，ＰＢは常にブロックラインに配列する。
【００３２】
６０Ｈｚシステムの場合には、デコーダは上述したように３０又は６０Ｈｚで符号化されたシーケンスを復号化しうるのみならず、２４Ｈｚで符号化されたフィルムシーケンスも復号化しうる必要がある（５０Ｈｚシステムではすべてのシステムが２５又は５０Ｈｚで符号化されている）。
【００３３】
図５は２４Ｈｚで復号化し、６０Ｈｚで表示するシーケンスを示す。フレームは３０Ｈｚで提示する必要があるので、フレームの復号化はフレームＩ又はＰに対し１／３０秒、双方向フレームに対し１／６０秒だけとする。他方、符号化ペースは２４Ｈｚであり、復号化すべきフレームは１／２４秒ごとに到来する。フィールド表示を図の下部に、２つの垂直線間に示してある。
【００３４】
入力フレーム数より大きい表示周波数を得るために、２フレームごとに同一フィールドを２回表示する（ここではフィールド１ｏをフィールド１ｅの後に再度表示し、フィールド３ｅをフィールド３ｏの後に再度表示し、等々）。更に、この第２の付加フィールド３ｅは偶数フィールドであるから、次のフィールドは奇数にすべきであり、４ｅの代わりに４ｏを次に表示する。復号化４1 の開始時にはフィールド４ｏを表示する準備が間に合わない。この事実のために、復号化をメモリの使用可能スペースの不足時に停止し、フィールド４ｏを表示すべき瞬時に再び開始させる。対応する遅延は後続の復号化（４2 ，５1 ，５2 ，５3 ）を遅延し、これは予測フィールド（Ｐ９）の復号化を遅延させるが、それにもかかわらず次のフレームの到来前に１／３０秒が使用可能に残存し、かかる後に以上の復号化及び表示が再び繰り返される。
【００３５】
表示と復号化との間の遅延フィールドの数は一定にする必要がある。６０Ｈｚでは、２４Ｈｚで符号化されたフィルムの場合には、イントラタイプのフィールド（０ｅ）の復号化の開始から、３フィールドの遅延を計数し、第４フィールドを当該イントラフィールド（０ｏ）の表示に対応させる必要がある。これは２４Ｈｚのフィルムの場合にのみ実際に必要とされるが、処理を簡単にするために、これを全ての場合に行うようにする。これは５０Ｈｚシステムに対し著しく相違し、５０Ｈｚシステム（図３）ではイントラタイプのフィールド（０ｅ）の復号化の開始から２フィールドを計数し、第３フィールドが当該イントラフィールド（０ｅ）の表示に対応する。
【００３６】
図６は受信装置内のアニメーション画像を圧縮解除し復号化するシステムの区分を示す。これは機能的に次の４つの素子：
・メモリ４：
イントラフィールド又は予測フィールド記憶用の４つのページＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４及び第５ページＰＢに分割され、ページＰＢは双方向フレームのブロックライン記憶用のブロックライン領域という領域に分割されている。このメモリ４はデコーダにより受信されるフレームを記憶するための”ＦＩＦＯ”領域も具えている；
・復号化素子１：
ライン７から受信された圧縮形態のフレーム（受信装置内の受信及び復調素子から到来する；これらの素子自体は既知であるから図示してない）を復号化し圧縮解除し、外部メモリ４に書込む；
・表示素子３：
外部メモリ４から復号化フレームを読出し、これらのフレームをビデオ同期信号と同期してライン８を経て受信装置の表示装置に供給する（この表示装置自体は既知であるから図示してない）；
・本発明方法を実施するフレームメモリの制御素子２：
に分割される。
【００３７】
フレームメモリの制御素子２は復号化素子１に、
・復号化中のフレームの各ブロックラインの始点が書込まれているメモリアドレス、
・動き補償に使用される予測フィールド（過去及び未来の参照フィールド）のメモリアドレス、
を供給する。
双方向フレームに対し、この制御素子は次の規則に基づいて機能する。即ち、ブロックラインに使用されるどの領域も、その内容が既に表示された場合には復号化中のブロックラインに再度割り当てることができる。メモリのこのような制御は情報処理の分野で公知であり、その機能に関する説明は当業者に十分である。
【００３８】
双方向フレームからの復号化中の各新ブロックラインごとに、フレームメモリの制御素子２がフレーム符号化の場合に２ブロックラインを、フィールド符号化の場合に１ブロックラインを割り当てる。一つのブロックラインも使用不可の場合には、復号化プロセスはページＰＢ内に２つのブロックラインが使用可能になるまで停止する。これが起こる傾向にある場合には、開始時にもっと大きな領域をページＰＢに確保する必要がある。
【００３９】
フレームメモリの制御素子２は更に、新復号化フレームＩ又はＰに対し、既に表示されたフィールドを含む２つのメモリ領域を復号化すべきフレームを記憶するために割り当てる。フィールド領域内に含まれるフレームが表示されている場合、ブロックラインのレベルでの制御を、双方向フレームに加えて、フレームＩ又はＰに対してもフレームメモリの制御素子により行うことができる。このときフレームメモリの制御素子２は次の規則に従って機能する。即ち、フィールド又はブロックラインにより使用されるどの領域もその内容が既に表示され且つもはや動き補償用の参照フィールドとして使用されない場合には復号化中の同一のタイプのフィールド又はブロックラインを記憶するために再度割り当てることができる。従って、メモリＰ１−Ｐ４の番号”ｎ”のブロックラインが完全に表示される場合には、他のフィールドメモリが使用可能でない場合に復号化中のフレームＩ又はＰの番号”ｐ”（ｐ＜ｎ）のブロックラインを記憶するために使用することができる。従って、例えば双方向フレームのない純粋な予測符号化プロシージャの場合（この場合にはフレームＰ間に双方向フレームが挿入される場合より高いレートでフレームＰがデコーダにより受信される）、ブロックラインに配列されるメモリＰ１又はＰ３が、その下半部に偶数フィールドの後半部を、その上半部に次の偶数フィールドの前半部含み、同様にブロックラインに配列されるメモリＰ２又はＰ４が、その下半部に奇数フィールドの後半部を、その上半部に次の奇数フィールドの前半部含むようにするこができる。
【００４０】
表示素子からの各要求時に、フレームメモリの制御素子２は表示素子に表示すべきフレームの各ブロックラインの始点に対応するメモリアドレスを供給する（これはＶ表示ラインごとに行われる）。
表示プロセスは優先されなければならないため、復号化プロセスをその入力端子における圧縮データの不足により中断する必要があるときを除いて、表示は決して表示に必要なデータをあてにして行なわれてはならない。表示プロセスはメモリをブロックライン領域ごとに開放し、これらの領域はフレームメモリの制御素子２により復号化中のブロックラインの記憶用に再度割り当られる。
【００４１】
図７は図６のフレームメモリの制御素子２の内部構成を示す。この素子２は３つのモジュール：即ち制御モジュール９、”メモリユニット”モジュール６及び”計算ユニット”モジュール５により構成される。
【００４２】
制御モジュール９は復号化素子１からライン１０を経て、復号化されたフレームの特徴、特に：
・フレームのタイプ
・符号化のタイプ
・クロミナンスのサブサンプリングのタイプ
に対応するバイナリ系列からの情報を受信する。この制御モジュールは復号化素子１からライン１１を経て、復号化すべき次のブロックラインに対するメモリ割当て要求も受信する。
【００４３】
表示素子３がライン１２を経て、表示素子が次の表示のために外部メモリ４から読出す必要のあるブロックラインのメモリアドレスを供給することを制御モジュール９に要求する。メモリアドレスの各要求時に、制御モジュールは外部メモリ内に存在する各ブロックラインに関する情報を含むメモリユニット（ＭＵ）をサーチし、このメモリユニットが計算ユニット５（ＣＵ）に、外部メモリアドレスに復号化されるインデックスを供給する。例えば、復号化素子からのメモリアドレスの各要求時に、制御モジュールはユニットＭＵをサーチし、一つのブロックライン領域も使用不可の場合には、復号化処理は１ブロックラインに対応するメモリスペースが空くのを見越して中止され、１ブロックライン領域が使用可能になると、ユニットＭＵがユニットＣＵにインデックスを供給し、ユニットＣＵが外部メモリの対応するアドレスを発生し、このアドレスをライン１３を経て復号化素子１に供給する。
【００４４】
表示用のアドレスが得られない場合、換言すれば復号化処理が正しく行われない場合には、フレームメモリの制御素子２は表示素子３に、正規に表示されるべきフレームに十分近似するフレームを供給するためにメモリ内の使用可能な最新のフレームＩ又はＰと関連するブロックライン領域のアドレスを供給する。
【００４５】
ユニットＭＵは、メモリとアドレス発生器とにより構成される。メモリに記憶されるブロックラインの数には制限があるので、外部メモリのブロックラインのインデックスをユニットＭＵのメモリのアドレスとして使用する。このアドレスと関連するデータは２つのフィールド：
・フレーム内のブロックラインのインデックスに対応するデータフィールド
・メモリ内のブロックラインと関連するせべての制御情報含む制御フィールド
で構成される。
【００４６】
制御モジュール９は常に復号化素子１及び表示素子３の要求にに対し先回りして動作する。番号”ｎ”のブロックラインの復号化（又は表示）中に、このモジュールは番号”ｎ＋１”のブロックラインを書込むべき（又は読出すべき）メモリアドレスを計算する。
【００４７】
フレームに基づくメモリ制御は３フレームを記憶することになるので、クロミナンスに対し水平方向及び垂直方向に１／２のサブサンプリングである場合、
３×７２０×５７６×１２＝１４．９３０Ｍビット
になる。
フレーム復号化システムを１６Ｍビットのダイナミックメモリで構成する場合、圧縮フレームを記憶するのに１．８４７Ｍビットを使用しうるのみとなる
【００４８】
１画素当たりのビット数をＮＢＢＰで表すと、本発明は復号化フレームに対し全部で（２×ＤＩＭＨ×ＤＩＭＶ×ＮＢＢＰ）＋（Ｎ×ＤＩＭＨ×Ｖ×ＮＢＢＰ）ビット、即ち実際には２×７２０×５７６×１２＋３×２×１６×７２０×１２ビット、即ち画素メモリ部分に対し１０．７８３Ｍビットを使用するのみである。従って、１６Ｍビットメモリを用いるシステムでは、圧縮フレーム並びに圧縮オーディオデータ、システムデータ、グラフィック情報の表示を実現するためのデータのような他の情報の記憶用に５．９９０Ｍビットを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】フレームの符号化を示す図である。
【図２】従来の復号化方法の時間図である。
【図３】本発明の復号化方法の時間図である。
【図４】双方向フレームのブロックラインを含むメモリページの一部分の制御を示す図である。
【図５】２４フレーム／秒のシネマ画像を６０フィールド／秒で表示する場合の本発明方法の時間図である。
【図６】本発明受信装置内の圧縮解除及び復号化装置の区分とページＰ１−Ｐ４及びＰＢに区分されたメモリを示す図である。
【図７】図６の制御素子２の構成を示す図である。
【符号の説明】
Ｉ０ イントラフレーム
Ｐ３，Ｐ６，Ｐ９ 予測フレーム
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ７，Ｂ８ 双方向フレーム
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４ イントラフレーム又は予測フレーム記憶用ページ
ＰＢ 双方向フレーム記憶用ページ
０ｅ，１ｅ，．．６ｅ 奇数フィールド
０ｏ，１ｏ，．．６ｏ 偶数フィールド
１1 ，１2 フレームＢ１の第１復号化及び第２復号化
２1 ，２2 フレームＢ２の第１復号化及び第２復号化
１ 復号化素子
２ フレームメモリの制御素子
３ 表示素子
４ メモリ
５ 計算ユニットモジュール
６ メモリユニットモジュール
９ 制御モジュール
Claims (12)
- ディジタル的に圧縮符号化されたフレームを復号化する方法であって、
単位時間当たりの処理画素数が固定され、各フレームが水平及び垂直方向にそれぞれ複数の画素を含む画素ブロックに分割され、複数のブロックが並んでフレームのラインの長さを占めるブロックラインを構成し、前記圧縮が順次に伝送されるブロック単位で行われ、前記フレームが少なくとも次の３種類、即ち
他のフレームと無関係に絶対値で符号化されたイントラフレーム、
前イントラフレーム又は前予測フレームを参照して符号化された予測フレーム、及び
各々イントラフレーム又は予測フレームである２つの他のフレームに基づいて符号化された双方向フレーム、
を含む圧縮符号化フレームを復号化するために、
・各フレームを復号化後に各フレームの偶数フィールド及び奇数フィールドを表示し、
・双方向フレームを復号化に使用されたイントラフレーム又は予測フレームの一つの前に表示し、
・双方向フレームを１ブロックラインづつ順次に復号化し、
・各々１ブロックラインの容量を有する領域に区分されたメモリスペースを復号化中の双方向フレームのブロックラインを記憶するために設け、
・メモリ内の既に表示された前記領域の一つの内容を前記復号化中の双方向フレームのブロックラインと順に入れ代えることを行う復号化方法において、
・各双方向フレームを連続的に少なくとも２回復号化し、
・第１の復号化処理で復号化された双方向フレームから第１フィールドを取り出して前記メモリスペースに記憶するとともに、記憶した第１フィールドを読み出して表示する処理を第１の復号化処理を行う期間中の半分の時点よリ前に開始させ、次いで
・第２の復号化処理で復号化された双方向フレームから第２フィールドを取り出して前記メモリスペースに記憶するとともに、記憶した第２フィールドを読み出して表示する処理を第２の復号化処理を行う期間中の半分の時点よリ前に開始させることを特徴とする復号化方法。 - ２５フレーム／秒の標準品質の画像を復号化するために、前記各フレームを復号化後に表示するステップにおいて、イントラタイプのフィールド復号化の開始からフィールドの２回の表示開始を計数し、３回目の表示開始を当該イントラフレームのフィールドの表示に対応させるステップを具えることを特徴とする請求項１記載の方法。
- 前記各フレームを復号化後に表示するステップにおいて、３０フレーム／秒の標準品質の画像を復号化するために、イントラタイプのフィールドの復号化の開始からフィールドの３回の表示開始を計数し、４回目の表示開始を当該イントラフレームのフィールドの表示に対応させるステップを具えることを特徴とする請求項１記載の方法。
- 前記各フレームを復号化後に表示するステップにおいて、２４フレーム／秒の画像を６０フィールド／秒で表示させる必要がある場合において、２つの双方向フレームに対し、一方のフレームを２回連続的に復号化し、他方のフレームを３回連続的に復号化し、各フィールドの表示を対応する復号化処理の半周期前に開始させるステップを具えることを特徴とする請求項１記載の方法。
- 前記各フレームを復号化後に表示するステップにおいて、各々１ブロックラインの容量を有するメモリ区分の制御をイントラフレーム又は予測フレームに対しても実行し、この制御のために、フィールドの一部分により使用された１ブロックラインの容量を有する各区分を、この区分の内容が既に表示され且つもはや双方向フレームの復号化のために参照フレームとして使用されない場合には、丁度復号化中のフィールドの一部分を記憶するために再度割り当てることを特徴とする請求項１記載の方法。
- 前記各フレームを復号化後に表示するステップにおいて、前記復号化された双方向フレームのブロックラインを１６Ｍビットの容量を有する同一のメモリユニット内に記憶するとともに、復号化のために受信されたフレームもこのメモリユニットの残りの部分に記憶することを特徴とする請求項１記載の方法。
- ディジタル的に圧縮符号化されたフレームを復号化する装置を具えた受信装置であって、該復号化装置が、
単位時間当たりの処理画素数が固定され、フレームが水平及び垂直方向にそれぞれ複数の画素を含む画素ブロックに分割され、複数のブロックが並んでフレームのラインの長さを占めるブロックラインを構成し、前記圧縮が順次に伝送されるブロック単位で行われ、前記フレームが少なくとも次の３種類、即ち
他のフレームと無関係に絶対値で符号化されたイントラフレーム、
前イントラフレーム又は前予測フレームを参照して符号化された予測フレーム、及び
各々イントラフレーム又は予測フレームである２つの他のフレームに基づいて符号化された双方向フレーム、
を含む圧縮符号化フレームを復号化するために、
・各フレームを復号化後に各フレームの偶数フィールド及び奇数フィールドを表示するとともに、双方向フレームを復号化に使用されたイントラフレーム又は予測フレームの一つの前に表示する手段と、
・双方向フレームを１ブロックラインづつ順次に復号化する手段と、
・各々１ブロックラインの容量を有する領域に区分された復号化中の双方向フレームのブロックラインを記憶するためのメモリスペースと、
・メモリ内の既に表示された前記領域の一つの内容を前記復号化中の双方向フレームのブロックラインと順に入れ代える手段とを具える受信装置において、前記復号化装置が、
・各双方向フレームを連続的に少なくとも２回復号化する手段と、
・第１の復号化処理で復号化された双方向フレームから第１フィールドを取り出して前記メモリスペースに記憶するとともに、記憶した第１フィールドを読み出して表示する処理を第１の復号化処理を行う期間中の半分の時点よリ前に開始させる手段と、
・第２の復号化処理で復号化された双方向フレームから第２フィールドを取り出して前記メモリスペースに記憶するとともに、記憶した第２フィールドを読み出して表示する処理を第２の復号化処理を行う期間中の半分の時点よリ前に開始させる手段とを更に具えることを特徴とする受信装置。 - ２５フレーム／秒の標準品質の画像を復号化するために、当該装置はイントラタイプのフィールドの復号化の開始からフィールドの２回の表示開始を計数し、３回目の表示開始時に当該イントラフレームのフィールドを表示させる手段を具えることを特徴とする請求項７記載の受信装置。
- ３０フレーム／秒の標準品質の画像を復号化するために、当該装置はイントラタイプのフィールドの復号化の開始からフィールドの３回の表示開始を計数し、４回目の表示開始時に当該イントラフレームのフィールドを表示させる手段を具えることを特徴とする請求項７記載の受信装置。
- ２４フレーム／秒の画像を６０フィールド／秒で表示させる必要がる場合において、当該装置は更に、２つの双方向フレームの処理中に、一方のフレームを２回連続的に復号化し、他方のフレームを３回連続的に復号化する手段と、各フィールドの表示を対応する復号化処理の半周期前に開始させる手段を具えることを特徴とする請求項７記載の受信装置。
- 当該装置は更に、各々１ブロックラインの容量を有するメモリ区分の制御をイントラフレーム又は予測フレームに対しても行う手段を具え、この手段が、フィールドの一部分により使用された１ブロックラインの容量を有する各区分を、この区分の内容が既に表示され且つもはや双方向フレームの復号化のために参照フレームとして使用されない場合には、丁度復号化中のフィールドの一部分を記憶するために再度割当てることを特徴とする請求項７記載の受信装置。
- 復号化されたフレームを記憶するために予定された全メモリ容量を１６Ｍビットの容量を有する同一のメモリユニット内に位置させるとともに、当該装置は復号化のために受信されたフレームもこのメモリユニットの残りの部分に位置させる手段具えることを特徴とする請求項７記載の受信装置。
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