JP5086271B2 - ビデオ信号の符号化係数を変換する装置および方法 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

［発明の分野］
本発明は、ビデオ信号の符号化係数を変換する装置および方法に関し、具体的には、ＤＣＴ（離散コサイン変換）圧縮符号化信号とＩＣＴ（整数コサイン変換）圧縮符号化信号との間の変換、さらには異なるＩＣＴ符号化モードによって圧縮された信号間の変換を実現するための、ビデオ圧縮符号化係数の変換に関する。
［発明の背景］
ビデオ圧縮およびコーデックの技術開発により、ＭＰＥＧ１、ＭＰＥＧ２、Ｈ．２６１、Ｈ．２６２、Ｈ．２６３、およびＨ．２６４のような国際標準規格がもたらされたが、ほとんどの標準規格において、８次元のＤＣＴが使用されている。Ｈ．２６４／ＭＰＥＧ−４（Ｐａｒｔ １０）ＡＶＣのＦＲＥｘｔのみが、８次元のＩＣＴを採用している。

Ｈ．２６４／ＭＰＥＧ−４（Ｐａｒｔ １０）ＡＶＣ（ＩＴＵ−Ｔ Ｈ．２６４／ＭＰＥＧ−４（Ｐａｒｔ １０）先進的ビデオ符号化、略してＨ．２６４／ＡＶＣという）は、ＩＴＵ−ＣのＶＣＥＧ（ビデオ符号化専門家グループ）およびＩＳＯ／ＩＥＣのＭＰＥＧ（動画専門家グループ）から構成されるＪＶＴ（共同ビデオチーム）により開発された、新しい国際標準規格である。この標準規格の効率は、ＭＰＥＧ−２の効率の約２倍である。２００４年７月に新しいアタッチメントＦＲＥｘｔ（高忠実度化規格）が提示され、このアタッチメントによってさらに効率が向上した。上記アタッチメントでは８次元のＩＣＴが提案されており、ＩＣＴの整数演算によるビデオ信号の圧縮を行うことで、圧縮を簡略化でき、ＤＣＴと比較すると少ないリソースで済ませることができる。

同様に、マイクロソフト・ウィンドウズ・メディア９（ＷＭＶ９）も、ネットワークおよび放送用に新しく開発された。ＷＭＶ９のビデオコアは、ウィンドウズ・メディア９として知られるビデオコーデックであり、演算負荷と画質とのバランスを取ることを実現している。ＩＣＴのビデオ圧縮を行うＷＭＶ９は、映画テレビ技術者協会から認められる標準規格の１つになっている。

上記を考慮すると、Ｈ．２６４／ＡＶＣ圧縮信号が他の標準規格と互換性を持つように、ＤＣＴ圧縮信号とＩＣＴ圧縮信号との間で変換を行う必要性がある。
さらに、Ｈ．２６４／ＡＶＣ信号、ＡＶＳ（オーディオ・ビデオ符号化標準規格）信号、およびＷＭＶ９信号はＩＣＴにより圧縮されるが、各標準規格で異なる変換が用いられているため、これら信号は互いに互換性がない。したがって、各種標準規格間の相互互換性を実現するために、Ｈ．２６４／ＡＶＣ、ＡＶＳ、およびＷＭＶ９により圧縮される信号間で変換を行う必要性がさらにある。
［発明の概要］
上記必要性を考慮して、本発明は、ビデオ信号の、ＤＣＴ符号化係数とＩＣＴ符号化係数との間で変換を行う装置および方法を提供する。

本発明はまた、ビデオ信号の圧縮符号化係数間の高速変換を行う装置および方法に関する。
本発明の一局面によれば、第１の符号化係数を有するビデオ信号を第２の符号化係数を有するビデオ信号に変換する装置が提供される。上記装置は、第１の符号化係数を記憶するように構成された第１の記憶装置と、変換行列を記憶するように構成された第２の記憶装置と、第１の符号化係数と変換行列との乗算演算を行うように構成された乗算装置と、乗算演算から得られた値を加算するように構成された加算装置と、加算装置から得られた値をシフトして、第２の符号化係数を得るように構成されたシフト装置とを備えている。

本発明の第１の実施形態では、第１の符号化係数は、ＤＣＴビデオ符号化係数であり、第２の符号化係数は、ＩＣＴビデオ符号化係数である。本発明の第２の実施形態では、第１の符号化係数は、ＩＣＴビデオ符号化係数であり、第２の符号化係数は、第１の符号化係数とは異なるＩＣＴビデオ符号化係数である。本発明の第３の実施形態では、第１の符号化係数は、ＩＣＴビデオ符号化係数であり、第２の符号化係数は、ＤＣＴビデオ符号化係数である。ＩＣＴビデオ符号化係数は、ＷＭＶ９ビデオ符号化係数であってもよいし、ＡＶＳビデオ符号化係数であってもよいし、Ｈ．２６４／ＡＶＣビデオ符号化係数であってもよい。

本発明によれば、変換行列は、第１の信号ベクトルと第２の信号ベクトルとの間の誤差が、ＩＥＥＥ標準規格１１８０−１９９０の誤差要件を満たすように設定され、第１の信号ベクトルは、ＩＥＥＥ標準規格１１８０−１９９０の誤差要件に従った逆符号化を用いて第１の符号化係数から変換され、第２の信号ベクトルは、ＩＥＥＥ標準規格１１８０−１９９０の誤差要件に従った逆符号化を用いて第２の符号化係数から変換される。

ＩＣＴビデオ符号化係数は、８次元のＩＣＴ符号化係数行列を構成することが好ましい。
あるいは、変換装置は、加算装置およびシフト装置から得られた値を記憶する第３の記憶装置をさらに備える。シフト装置は、第３の記憶装置に記憶されたデータを１７ビット、または１３ビット、または１５ビット、または８ビット、または０ビット、または１２ビット、または２２ビット、または１６ビット右にシフトしてもよい。第２の符号化係数は１５ビットである。

本発明の別の局面によれば、第１の符号化係数を有するビデオ信号を第２の符号化係数を有するビデオ信号に変換する方法が提供され、この方法は、第１の符号化係数および変換行列を読み込むことと、第１の符号化係数に変換行列を乗算することと、乗算演算から得られた値を加算することと、第２の符号化係数を得るために加算演算から得られた値をシフトすることとを備えている。本発明の第１の実施形態では、第１の符号化係数は、ＤＣＴビデオ符号化係数であり、第２の符号化係数は、ＩＣＴビデオ符号化係数である。本発明の第２の実施形態では、第１の符号化係数は、ＩＣＴビデオ符号化係数であり、第２の符号化係数は、第１の符号化係数とは異なるＩＣＴビデオ符号化係数である。本発明の第３の実施形態では、第１の符号化係数は、ＩＣＴビデオ符号化係数であり、第２の符号化係数は、ＤＣＴビデオ符号化係数である。ＩＣＴビデオ符号化係数は、ＷＭＶ９ビデオ符号化係数であってもよいし、ＡＶＳビデオ符号化係数であってもよいし、Ｈ．２６４／ＡＶＣビデオ符号化係数であってもよい。本発明によれば、変換行列は、第１の信号ベクトルと第２の信号ベクトルとの間の誤差がＩＥＥＥ標準規格１１８０−１９９０の誤差要件を満たすように設定され、第１の信号ベクトルは、ＩＥＥＥ標準規格１１８０−１９９０の誤差要件に従った逆符号化を用いて第１の符号化係数から変換され、第２の信号ベクトルは、ＩＥＥＥ標準規格１１８０−１９９０の誤差要件に従った逆符号化を用いて第２の符号化係数から変換される。

ＩＣＴビデオ符号化係数は、８次元のＩＣＴ符号化係数行列を構成することが好ましい。
本発明によれば、各種変換によって圧縮された信号は、相互に変換することが可能であり、各種標準規格に相互互換性を持たせることができる。
［好ましい実施形態の説明］
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。まず、ＤＣＴ符号化処理およびＩＣＴ符号化処理についてそれぞれ説明し、各種符号化方式の変換については後述する。
ＤＣＴ符号化
ビデオ信号をベクトルＸとすると、行列Ｃ_dctで表されるＤＣＴ符号化係数は、ＤＣＴ変換行列Ｔ_dctを通して得られる。

ＩＣＴ符号化
ビデオ信号をベクトルＸとすると、ベクトルＣで表されるＩＣＴ符号化係数は、ＩＣＴ変換行列Ｔ_iを用いて得られる。尚、ＩＣＴ変換行列Ｔ_iは、ＡＶＳで用いられるＴ_i＝ＫＫＥの形式であってもよいし、Ｈ．２６４／ＡＶＣで用いられるＴ_i＝ＫＥの形式であってもよいし、ＷＭＶ９で用いられるＴ_i＝Ｅの形式であってもよい。

８次元のＩＣＴ（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ）について、以下のように行列ＫおよびＥが与えられる。

ここで、ｋ_b3（ｉ）の値は、下記方程式を用いて得られるが、方程式において、Ｅ（ｉ）は、行列Ｅの（ｉ）番目の行を表す。

ＩＣＴの定義によると、ａ〜ｇの７つの値の可能な組み合わせは無限である。圧縮率と効率とのバランスを取るために、Ｈ．２６４／ＡＶＣがＩＣＴ（１２，１０，６，３，８，４，８）を用いるのに対し、ＡＶＳはＩＣＴ（１０，９，６，２，１０，４，８）を用い、ＷＭＶ９はＩＣＴ（１６，１５，９，４，１６，１２）を用いる。以下の説明では、ＩＣＴ（１６，１５，９，４，１６，１２）を一例に挙げる。

ビデオ信号をベクトルＸとすると、Ｔ_i＝ＫＫＥであるとき、すなわちＡＶＳで用いられるＩＣＴ符号化を採用するとき、ＩＣＴ変換行列Ｔ_iは、Ｔ_avs＝Ｋ_avsＫ_avsＥ_avsである。ＩＣＴ符号化行列Ｃ_avsは、以下のとおりである。

Ｔ_i＝ＫＥであるとき、すなわちＨ．２６４／ＡＶＣで用いられるＩＣＴ符号化を採用するとき、ＩＣＴ変換行列Ｔ_iは、Ｔ_h264＝Ｋ_h264Ｅ_h264である。ＩＣＴ符号化行列Ｃ_h264は、以下のとおりである。

Ｔ_i＝Ｅであるとき、すなわちＷＭＶ９で用いられるＩＣＴ符号化を採用するとき、ＩＣＴ変換行列Ｔ_iは、Ｔ_wmv9＝Ｅ_wmv9である。ＩＣＴ符号化行列Ｃ_wmv9は、以下のとおりである。

上述のように、ＤＣＴ、Ｈ．２６４／ＡＶＣ、ＡＶＳ、およびＷＭＶ９といった標準規格間の互換性を実現するためには、Ｈ．２６４／ＡＶＣ信号、ＡＶＳ信号、およびＷＭＶ９信号と、ＤＣＴ信号との間で変換を行う必要があり、１２の変換が発生する。ここで、１２の変換は４種類に分類され、それぞれが３つの変換を含む。

上述した４つの標準規格のいずれかを用いて入力信号ベクトルＸ_inを符号化することによって符号化行列Ｃ_inが得られると仮定すると（第１の符号化という）、符号化行列Ｃ_inは変換行列Ｔ_outinによって、別の標準規格と互換性のある別の符号化行列Ｃ_outに変換される（第２の符号化という）。つまり、符号化行列Ｃ_outは出力ベクトルＸ_outの符号化係数から構成される。変換行列Ｔ_outinは様々な方法で導入することができる。行列Ｔ_outinの効率と信号係数Ｃ_outの精度とを考慮すると、本発明では下記の２つの法則に基づいてＴ_outinを選択するのが好ましい。

１）変換行列Ｔ_outinは単純な構造を有する。
２）入力符号化行列Ｃ_inは、ＩＥＥＥ標準規格１１８０−１９９０の誤差要件に従った逆符号化を用いて信号ベクトル

に変換することができ、出力信号行列Ｃ_outは、ＩＥＥＥ標準規格１１８０−１９９０の誤差要件に従った逆符号化を用いて信号ベクトルＸ_outに変換することができる。ただし、信号ベクトル

と信号ベクトルＸ_outとの間の誤差はＩＥＥＥ標準規格１１８０−１９９０の誤差要件を満たしていなければならない。
１． ＤＣＴ符号化信号から他の符号化信号への変換
１．１ ＤＣＴ符号化行列からＡＶＳ符号化行列への変換
ＤＣＴ符号化行列は、方程式（２）および（３）によってＡＶＳ符号化行列に変換される。すなわち、ＤＣＴ符号化行列は、以下のように変換される。

つまり、ＤＣＴ符号化行列をＡＶＳ符号化行列に変換するための変換行列Ｔ_avsdctは以下のとおりである。

そして、変換行列Ｔ_avsdctは、近似的に以下のように表すことができる。

ただし、Ｔ_a，Ｔ_b，Ｔ_c，Ｔ_d，Ｔ_e，Ｔ_f，Ｔ_gおよびｂ は整数である。ｂ は行列の精度を表す。ｂ が大きくなるほど、出力符号化行列の係数は精度を増すものの、行列はより複雑なものとなるであろう。異なるＩＣＴは、異なる（Ｔ_a，Ｔ_b，Ｔ_c，Ｔ_d，Ｔ_e，Ｔ_f，Ｔ_g）およびｂを用いる。上述の２つの法則によれば、（Ｔ_a，Ｔ_b，Ｔ_c，Ｔ_d，Ｔ_e，Ｔ_f，Ｔ_g）およびｂは、ＩＥＥＥ標準規格１１８０−１９９０の誤差要件を満たすはずである。その一方で、Ｔ_avsdctは単純な構造を有するはずであり、つまり、ｂは最小値となるはずである。

上記法則によれば、入力ＤＣＴ符号化行列の係数が１２ビット以上で、かつｂが１７である場合、変換された符号化行列Ｃ_avsの係数は、１５ビットで表されるはずである。すなわち、変換された符号化行列Ｃ_avsの係数は、図１６に示すように（Ｔ_a，Ｔ_b，Ｔ_c，Ｔ_d，Ｔ_e，Ｔ_f，Ｔ_g）＝（５７９３，６２３２，６０４８，−１３０，−７４，７，−１３０）で表されるはずである。この変換の高速方法は、図２を参照して後に説明する。
１．２ ＤＣＴ符号化行列からＨ．２６４／ＡＶＣ符号化行列への変換
ＤＣＴ符号化行列は、方程式（２）および（５）によってＨ．２６４／ＡＶＣ符号化行列に変換される。すなわち、ＤＣＴ符号化行列は、以下のように変換される。

ＤＣＴ符号化行列をＨ．２６４／ＡＶＣ符号化行列に変換する変換行列Ｔ_h264dctは以下のとおりである。

ただし、Ｔ_h264dctは、単位行列に類似しており、近似的に以下のように与えられ得る。

尚、Ｉ₈は、８次元の行列である。
上記法則によれば、入力ＤＣＴ符号化行列の係数が１２ビット以上で、かつｂが１３である場合、Ｔ_a，Ｔ_b，Ｔ_c，Ｔ_d，Ｔ_e，Ｔ_f，およびＴ_gの値は、図８ａ〜８ｄの表に示されたグループのうちの１つとなるはずであり、変換された符号化行列Ｃ_h264の係数は、ＩＥＥＥ標準規格１１８０−１９９０の誤差要件を満たすために、１５ビット以上で表されるはずである。この変換の高速変換方法は図３を参照して示される。
１．３ ＤＣＴ符号化行列からＷＭＶ９符号化行列への変換
ＤＣＴ符号化行列は、方程式（２）および（７）によってＷＭＶ９符号化行列に変換される。すなわち、ＤＣＴ符号化行列は、以下のように変換される。

ＤＣＴ符号化行列をＷＭＶ９符号化行列に変換する変換行列Ｔ_wmv9dctは以下のとおりである。

変換行列Ｔ_wmv9dctは、近似的に以下のように表すことができる。

ここで、上記法則によれば、上記行列において入力ＤＣＴ符号化行列の係数が１２ビット以上で、かつｂが１５である場合、Ｔ_a，Ｔ_b，Ｔ_c，Ｔ_d，Ｔ_e，Ｔ_f，およびＴ_gの値は、図９の表に示されたグループのうちの１つとなるはずであり、変換された符号化行列Ｃ_wmvの係数は、ＩＥＥＥ標準規格１１８０−１９９０の誤差要件を満たすために、１５ビット以上で表されるはずである。本発明の好ましい実施形態によれば、図１６に示すように、（Ｔ_a，Ｔ_b，Ｔ_c，Ｔ_d，Ｔ_e，Ｔ_f，Ｔ_g）＝（１，−１３，−２１，１７８，５８０，３９８，１６２）である。高速変換方法は図２を参照して示される。
２． ＡＶＳ符号化信号から他の符号化信号への変換
２．１ ＡＶＳ符号化行列からＤＣＴ符号化行列への変換
ＡＶＳ符号化行列は、方程式（４）および（１）によってＤＣＴ符号化行列に変換される。すなわち、ＡＶＳ符号化行列は、以下のように変換される。

つまり、ＡＶＳ符号化行列をＤＣＴ符号化行列に変換する変換行列Ｔ_dctavsは、以下のとおりである。

そして、変換行列Ｔ_dctavsは、近似的に以下のように表すことができる。

上記法則によれば、入力ＡＶＳ符号化行列の係数が１２ビット以上で、かつｂが８である場合、Ｔ_a，Ｔ_b，Ｔ_c，Ｔ_d，Ｔ_e，Ｔ_f，およびＴ_gの値は、図１０の表に示されたグループのうちの１つとなるはずであり、変換された符号化行列Ｃ_dctの係数は、ＩＥＥＥ標準規格１１８０−１９９０の誤差要件を満たすために、１５ビット以上で表されるはずである。本発明の好ましい実施形態によれば、図１６に示すように、（Ｔ_a，Ｔ_b，Ｔ_c，Ｔ_d，Ｔ_e，Ｔ_f，Ｔ_g）＝（５７９３，５３８０，５５１４，１１２，６７，−６，１１２）である。
２．２ ＡＶＳ符号化行列からＨ．２６４／ＡＶＣ符号化行列への変換
ＡＶＳ符号化行列は、方程式（４）および（５）によってＨ．２６４／ＡＶＣ符号化行列に変換される。すなわち、ＡＶＳ符号化行列は、以下のように変換される。

つまり、ＡＶＳ符号化行列をＤＣＴ符号化行列に変換する変換行列Ｔ_h264avsは、以下のとおりである。

ここで、行列Ｔ_h264avsは、近似的に以下のように表すことができる。

上記法則によれば、入力ＡＶＳ符号化行列の係数が１２ビット以上で、かつｂが８である場合、Ｔ_a，Ｔ_b，Ｔ_c，Ｔ_d，Ｔ_e，Ｔ_f，およびＴ_gの値は、図１１の表に示されたグループのうちの１つとなるはずであり、変換された行列Ｃ_h264の係数は、ＩＥＥＥ標準規格１１８０−１９９０の誤差要件を満たすために、１５ビット以上となるはずである。本発明の好ましい実施形態によれば、図１６に示すように、（Ｔ_a，Ｔ_b，Ｔ_c，Ｔ_d，Ｔ_e，Ｔ_f，Ｔ_g）＝（５７９３，５３６７，５４９５，２３４，４５８，２５６，２１３）である。この変換の高速変換方法は図２に示される。
２．３ ＡＶＳ符号化行列からＷＭＶ９符号化行列への変換
ＡＶＳ符号化行列は、方程式（４）および（７）によってＷＭＶ９符号化行列に変換される。すなわち、ＡＶＳ符号化行列は、以下のように変換される。

つまり、ＡＶＳ符号化行列をＷＭＶ９符号化行列に変換する変換行列Ｔ_wmv9avsは、以下のとおりである。

ここで、行列Ｔ_wmv9avsは、近似的に以下のように表すことができる。

上記法則によれば、入力ＡＶＳ符号化行列の係数が１２ビット以上で、かつｂが０である場合、変換された符号化行列Ｃ_wmvの係数は、１５ビットで表されるはずである。本発明の好ましい実施形態によれば、図１６に示すように、（Ｔ_a，Ｔ_b，Ｔ_c，Ｔ_d，Ｔ_e，Ｔ_f，Ｔ_g）＝（７６８，７１４，７３６，０，−１６，３４，０）である。この変換の高速変換方法は図４に示される。
３． Ｈ．２６４／ＡＶＣ符号化信号から他の符号化信号への変換
３．１ Ｈ．２６４／ＡＶＣ符号化行列からＤＣＴ符号化行列への変換
Ｈ．２６４／ＡＶＣ符号化行列は、方程式（６）および（１）によってＤＣＴ符号化行列に変換される。すなわち、Ｈ．２６４／ＡＶＣ符号化行列は、以下のように変換される。

つまり、Ｈ．２６４／ＡＶＣ符号化行列をＤＣＴ符号化行列に変換する変換行列Ｔ_dcth264は以下のとおりである。

そして、変換行列Ｔ_dcth264は、近似的に以下のように表すことができる。

上記法則によれば、入力Ｈ．２６４／ＡＶＣ符号化行列の係数が１２ビット以上で、かつｂが１２である場合、変換された符号化行列Ｃ_dctの係数は、１５ビットで表されるはずである。本発明の好ましい実施形態によれば、図１６に示すように、（Ｔ_a，Ｔ_b，Ｔ_c，Ｔ_d，Ｔ_e，Ｔ_f，Ｔ_g）＝（０，−７，−１０，−８１，−２９０、−１９９，−８９）である。この変換の高速変換方法は図５に示される。
３．２ Ｈ．２６４／ＡＶＣ符号化行列からＡＶＳ符号化行列への変換
Ｈ．２６４／ＡＶＣ符号化行列は、方程式（６）および（３）によってＡＶＳ符号化行列に変換される。すなわち、Ｈ．２６４／ＡＶＣ符号化行列は、以下のように変換される。

つまり、Ｈ．２６４／ＡＶＣ符号化行列をＡＶＳ符号化行列に変換する変換行列Ｔ_avsh264は、以下のとおりである。

そして、変換行列Ｔ_avsh264は、近似的に以下のように表すことができる。

上記法則によれば、入力Ｈ．２６４／ＡＶＣ符号化行列の係数が１２ビット以上で、かつｂが１７である場合、Ｔ_a，Ｔ_b，Ｔ_c，Ｔ_d，Ｔ_e，Ｔ_f，およびＴ_gの値は、図１２の表に示されたグループのうちの１つとなるはずであり、変換された符号化行列Ｃ_avsの係数は、ＩＥＥＥ標準規格１１８０−１９９０の誤差要件を満たすために、１５ビット以上で表されるはずである。本発明の好ましい実施形態によれば、図１６に示すように、（Ｔ_a，Ｔ_b，Ｔ_c，Ｔ_d，Ｔ_e，Ｔ_f，Ｔ_g）＝（５７９３，６２１７，６０６４，−２４７，−５０５，−２９６，−２７１）である。この変換の高速変換方法は図２に示される。
３．３ Ｈ．２６４／ＡＶＣ符号化行列からＷＭＶ９符号化行列への変換
Ｈ．２６４／ＡＶＣ符号化行列は、方程式（６）および（７）によってＷＭＶ９符号化行列に変換される。すなわち、Ｈ．２６４／ＡＶＣ符号化行列は、以下のように変換される。

つまり、Ｈ．２６４／ＡＶＣ符号化行列をＷＭＶ９符号化行列に変換する変換行列Ｔ_wmv9h264は、以下のとおりである。

そして、変換行列Ｔ_wmv9h264は、近似的に以下のように表すことができる。

上記法則によれば、入力Ｈ．２６４／ＡＶＣ符号化行列の係数が１２ビット以上で、かつｂが８である場合、変換された符号化行列Ｃ_wmv9の係数は、ＩＥＥＥ標準規格１１８０−１９９０の誤差要件を満たすために、１５ビットで表されるはずである。本発明の好ましい実施形態によれば、図１６に示すように、（Ｔ_a，Ｔ_b，Ｔ_c，Ｔ_d，Ｔ_e，Ｔ_f，Ｔ_g）＝（８６８９，８６８９，８７０１，−３６２，−９１６，０，−３６２）である。この変換の高速変換方法は図２に示される。
４． ＷＭＶ９符号化信号から他の符号化信号への変換
４．１ ＷＭＶ９符号化行列からＤＣＴ符号化行列への変換
ＷＭＶ９符号化行列は、方程式（８）および（１）によってＤＣＴ符号化行列に変換される。すなわち、ＷＭＶ９符号化行列は、以下のように変換される。

つまり、ＷＭＶ９符号化行列をＤＣＴ符号化行列に変換する変換行列Ｔ_dctwmvは、以下のとおりである。

そして、変換行列Ｔ_dctwmvは、近似的に以下のように表すことができる。

上記法則によれば、入力ＷＭＶ９符号化行列の係数が１２ビット以上で、かつｂが１７である場合、Ｔ_a，Ｔ_b，Ｔ_c，Ｔ_d，Ｔ_e，Ｔ_f，およびＴ_gの値は、図１４の表に示されたグループのうちの１つとなるはずであり、変換された符号化行列Ｃ_dctの係数は、ＩＥＥＥ標準規格１１８０−１９９０の誤差要件を満たすために、１５ビット以上で表されるはずである。図１６に示すように、（Ｔ_a,Ｔ_b，Ｔ_c，Ｔ_d，Ｔ_e，Ｔ_f，Ｔ_g）＝（３８６２，３８４９，３８３３，７６，１３０，−１８７，８４）であることが好ましい。高速変換方法は図２に示される。
４．２ ＷＭＶ９符号化行列からＡＶＳ符号化行列への変換
ＷＭＶ９符号化行列は、方程式（８）および（３）によってＡＶＳ符号化行列に変換される。すなわち、ＷＭＶ９符号化行列は、以下のように変換される。

つまり、ＷＭＶ９符号化行列をＡＶＳ符号化行列に変換する変換行列Ｔ_avswmvは、以下のとおりである。

そして、変換行列Ｔ_avswmvは、近似的に以下のように表すことができる。

上記法則によれば、入力ＷＭＶ９符号化行列の係数が１２ビット以上で、かつｂが２２である場合、Ｔ_a，Ｔ_b，Ｔ_c，Ｔ_d，Ｔ_e，Ｔ_f，およびＴ_gの値は、図１５の表に示されたグループのうちの１つとなるはずであり、変換された行列Ｃ_avsの係数は、ＩＥＥＥ標準規格１１８０−１９９０の誤差要件を満たすために、１５ビット以上で表されるはずである。図１６に示すように、（Ｔ_a，Ｔ_b，Ｔ_c，Ｔ_d，Ｔ_e，Ｔ_f，Ｔ_g）＝（２２，５４６１，５８６１，０，１２４，−２７９，０）であることが好ましい。この変換の高速変換方法は図２に示される。
４．３ ＷＭＶ９符号化行列からＨ．２６４／ＡＶＣ符号化行列への変換
ＷＭＶ９符号化行列は、方程式（８）および（５）によってＨ．２６４／ＡＶＣ符号化行列に変換される。すなわち、ＷＭＶ９符号化行列は、以下のように変換される。

つまり、ＷＭＶ９符号化行列をＨ．２６４／ＡＶＣ符号化行列に変換する変換行列Ｔ_h264wmvは、以下のとおりである。

そして、変換行列Ｔ_h264wmv9は、近似的に以下のように表すことができる。

上記法則によれば、入力ＷＭＶ９符号化行列の係数が１２ビット以上で、かつｂが１６である場合、変換された符号化行列Ｃ_h264の係数は、１５ビットで表されるはずである。（Ｔ_a，Ｔ_b，Ｔ_c，Ｔ_d，Ｔ_e，Ｔ_f，Ｔ_g）＝（１９３１，１９２４，１９０７，８０，２０１，０，８０）であることが好ましい。この変換の高速変換方法は図２に示される。

ＤＣＴ符号化係数とＩＣＴ符号化係数との間の変換、さらに、３つの異なるＩＣＴ符号化係数間の変換は、数学的観点から得られる。よって、ビデオ信号の符号化係数変換装置について、図面を参照しつつ、本発明に従って説明する。

図１は、本発明の好ましい一実施形態に係る符号化係数変換装置１００を示すブロック図であり、符号化係数変換装置１００は、第１の記憶装置１０と、第２の記憶装置１２と、第３の記憶装置１３と、乗算装置３０と、加算装置２０と、シフト装置４０とを備える。

ＤＣＴ符号化係数からＡＶＳ符号化係数への変換を一例として、装置１００について説明する。
第１の記憶装置１０は、変換される符号化係数、すなわち入力ビデオから抽出された入力信号の符号化係数を記憶する。本実施形態では、記憶された符号化係数は、符号化行列Ｃ_dctと表される。

第２の記憶装置１２は、変換行列、すなわち本実施形態においてＤＣＴ符号化係数からＡＶＳ符号化係数への変換を行う変換行列Ｔ_avsdctを記憶する。本実施形態において、Ｔ_avsdctは、（Ｔ_a，Ｔ_b，Ｔ_c，Ｔ_d，Ｔ_e，Ｔ_f，Ｔ_g）＝（５７９３，６２３２，６０４８，−１３０，−７４，７，−１３０）と設定される。行列中の値は、異なる変換方法および精度に従って変化する。例えば、ＡＶＳ符号化係数からＤＣＴ符号化係数への変換のための行列では、Ｔ_a，Ｔ_b，Ｔ_c，Ｔ_d，Ｔ_e，Ｔ_f，およびＴ_gの値を図１０のグループのうちの１つから選ぶことが可能である。

本発明の一実施形態では、第２の記憶装置に記憶された上記変換行列、および第１の記憶装置に記憶された符号化係数は、手作業で読み込まれる。つまり、入力信号および出力信号の符号化モードは、変換前に指定される。次いで、符号化係数および変換行列は、指定された符号化モードに基づいて読み込まれる。当業者にとっては当然のことながら、例えば、周知の記憶装置に記憶され、事前に設定されたプログラムを介して読み出すといった、符号化係数および変換行列を記憶し、読み出すために様々な方法を用いることができる。必要に応じて、符号化係数および変換行列のすべての値をプログラムコードにプログラミングして、このプログラムコードを予め設定して使用することも可能である。

乗算装置３０は、第１の記憶装置１０に記憶された符号化係数に、第２の記憶装置１２に記憶された変換行列を乗算し、乗算の結果を第１の記憶装置１０に出力して記憶させる。あるいは、乗算の結果を他の記憶装置に記憶することも可能である。

第３の記憶装置１３は、変換の最終結果と同様に、加算装置２０およびシフト装置４０の演算により得られた中間結果を記憶する。具体的には、第３の記憶装置１３は、変換前にリセットされる。加算装置２０は、第１の記憶装置および第３の記憶装置に記憶された結果を加算し、加算装置２０の出力は、第３の記憶装置１３に一時的に記憶される。

シフト装置４０は、第３の記憶装置１３に記憶された値にシフト操作を行う。本実施形態では、シフト装置４０は、第３の記憶装置１３に記憶された結果を所定のビット数右にシフトする。シフトした結果もまた、第３の記憶装置１３に記憶される。結果として、最終的に第３の記憶装置１３に記憶されているのは、まさに変換された係数、すなわちＡＶＳ符号化行列Ｃ_avsである。

ＤＣＴ符号化係数からＡＶＳ符号化係数への変換に関して、装置１００を説明したが、異なる符号化モードの符号化係数間での各種変換に関しては、装置１００における各装置の演算順序が異なる可能性があることは、当業者にとって理解できるであろう。例えば、ＤＣＴ符号化係数からＨ．２６４／ＡＶＣ符号化係数への変換を行う際には、シフト装置４０によってシフト操作が行われた後で、加算装置２０により加算演算がもう１回行われる。別の例として、Ｈ．２６４／ＡＶＣのための符号化行列Ｃ_h2642を計算する際には、第一に乗算装置３０が符号化行列Ｔ_cにＣ_dct2を乗算し、Ｔ_eにＣ_dct6を乗算する。加算装置２０が２つの乗算演算の結果を加算したのち、シフト装置４０が加算装置２０の加算結果にシフト操作を行う。最後に、加算装置２０がシフト装置４０のシフト結果と符号化行列Ｃ_dct2とを加算し、符号化行列Ｃ_h2642が得られる。この手順は、信号フローの方程式によって表すことができる。

以下に、装置１００によって行われる、各種符号化モードの係数間の変換ステップについて詳細に説明する。
例として、各種符号化係数変換方法の信号伝達線図を以下に説明し、各種符号化モードの係数間の変換が、本発明の好ましい実施形態においてどのように実現されているのかを明確に示す。

図２は、本発明の一実施形態における符号化係数の高速変換方法を示す信号伝達線図である。図３は、本発明の別の実施形態における、ＤＣＴ符号化係数からＨ．２６４／ＡＶＣ符号化係数への高速変換方法を示す信号伝達線図である。高速変換は、係数の一部が０であれば簡略化することができ、高速変換の簡略化は、図４におけるＡＶＳからＷＭＶ９への変換および図５におけるＨ．２６４／ＡＶＣからＤＣＴへの変換で示すことができる。

図２を参照すると、ＤＣＴ符号化係数からＡＶＳ符号化係数への変換は、以下のように記述することができる。

図３を参照すると、ＤＣＴ符号化係数からＨ．２６４／ＡＶＣ符号化係数への変換は、以下のように記述することができる。

ここで、記号“＞＞ｂ”はｂビット分右にシフトすることを表している。
以下に、ＤＣＴ符号化係数からＡＶＳ符号化係数への変換（正方向変換という）を、図１および図２をそれぞれ参照して説明する。説明の中でＣ_avs7の演算を例証するが、Ｃ_avs7の演算は、以下のステップを有する。

１）第３の記憶装置１３をリセットするステップ。
２）ＤＣＴによって圧縮された信号のＤＣＴ符号化行列Ｃ_dctを第１の記憶装置１０に読み込むステップ。

３）変換行列Ｔ_avsdctを第２の記憶装置１２に読み込むステップ。
４）第１の記憶装置１０に記憶されているＤＣＴ符号化行列Ｃ_dctに、第２の記憶装置１２に記憶されている変換行列Ｔ_avsdctを乗算するステップ。すなわち、乗算装置３０がＴ_f*Ｃ_dct1を行い、乗算結果を第１の記憶装置１０に記憶するステップ。

５）第１の記憶装置および第３の記憶装置に記憶された値を加算するステップ。すなわち、加算装置２０がＴ_d*Ｃ_dct3と、-Ｔ_g*Ｃ_dct5と、Ｔ_b*Ｃ_dct7とを加算し、加算結果を第３の記憶装置１３に記憶するステップ。

６）ステップ５）の結果を所定のビット数（すなわちｂビット）右にシフトし、シフトした結果であるＣ_avs7を第３の記憶装置１３に記憶するステップ。
ステップ２）および３）において、Ｃ_dctおよびＴ_avsdctにおけるパラメータを１つずつ読み込むことができる。あるいは、Ｃ_dctおよびＴ_avsdctにおける全パラメータを一度に読み込むこともできる。当然のことながら、１つずつ読み込まれた場合、ステップ２）から５）が反復されるはずである。例えば、Ｔ_fおよびＣ_dct1が最初に読み込まれ、ステップ４）で乗算される。そして、乗算結果が第１の記憶装置１０に記憶される。ステップ５）において、この乗算結果は、第３の記憶装置１３に記憶された値に加算され、その後、手順はステップ２）に戻って残りのパラメータについて演算が行われる。

ＡＶＳ符号化係数からＤＣＴ符号化係数への変換（逆方向変換という）は、上述の正方向変換と同様である。上記説明および図３を考慮すれば、逆方向変換は、当業者にとって明らかである。

図６は、ＤＣＴ符号化係数とＩＣＴ符号化係数との間の高速変換を図式的に示しており、図６では、太い実線および細い実線は、従来のＩＣＴ処理およびＤＣＴ処理をそれぞれ示している。通常、上記２つの処理の符号化係数は、交換可能ではない。しかし、本発明により、２つの処理の符号化係数の交換が実現可能になる。具体的には、入力ビデオ信号がＤＣＴ（正方向ＤＣＴ変換）によってデジタルビデオデータに圧縮される場合、ＤＣＴ符号化係数が（細い破線で示されているように）ビデオデータから抽出され、（太い破線で示されているように）ＩＣＴ符号化係数に変換される。ＩＣＴ符号化係数を有するビデオ信号は復号され（逆方向ＩＣＴ変換）、そして出力される。ビデオデータからＤＣＴ符号化係数を抽出することは、当該技術分野では周知であるので、詳細は説明しない。

図７は、本発明に係る、Ｈ．２６４／ＡＶＣ符号化係数とＡＶＳ符号化係数との間の高速変換を図式的に示しており、図７では、太い実線および細い実線は、従来のＨ．２６４／ＡＶＣ処理およびＡＶＳ処理をそれぞれ示している。通常、上記２つの処理の符号化係数は、交換可能ではない。しかし、本発明により２つの処理の符号化係数の交換が実現可能になる。具体的には、入力ビデオ信号がＨ．２６４／ＡＶＣ（正方向Ｈ．２６４／ＡＶＣ変換）によってデジタルビデオデータに圧縮される場合、Ｈ．２６４／ＡＶＣ符号化係数が（細い破線で示されているように）ビデオデータから抽出され、（太い破線で示されているように）ＡＶＳ符号化係数に変換される。ＡＶＳ符号化係数は復号され（逆方向ＡＶＳ変換）、そして出力される。同様に、入力ビデオ信号がＡＶＳ（正方向ＡＶＳ変換）によってデジタルビデオデータに圧縮される場合、ＡＶＳ符号化係数が（太い破線で示されているように）ビデオデータから抽出され、（細い破線で示されているように）Ｈ．２６４／ＡＶＣ符号化係数に変換される。Ｈ．２６４／ＡＶＣ符号化係数は復号され（逆方向Ｈ．２６４／ＡＶＣ変換）、そして出力される。Ｈ．２６４とＭＳＷＭ９との間、ＡＶＳとＭＳＷＭ９との間といった他の変換についても、同様な方法で実行することができるので、詳細は説明しない。

本発明の実施形態および導入について示し、説明してきたが、さらに多くの実施形態および導入が本発明の範囲内にあることは明らかであるはずである。したがって、本発明は、請求項と均等物とを照らし合わせる場合を除いて、限定されるものではない。

本発明の一実施形態における符号化係数変換装置を示すブロック図である。 本発明の一実施形態における符号化係数の高速変換についての信号伝達線図を示している。 本発明の別の実施形態における符号化係数の高速変換についての信号伝達線図を示している。 本発明の一実施形態における、ＡＶＳ符号化係数からＷＭＶ９符号化係数への高速変換の信号伝達線図を示している。 本発明の一実施形態における、Ｈ．２６４／ＡＶＣ符号化係数からＤＣＴ符号化係数への高速変換の信号伝達線図を示している。 ＤＣＴ符号化係数とＩＣＴ符号化係数との間の高速変換を図式的に示している。 Ｈ．２６４／ＡＶＣ符号化係数とＡＶＳ符号化係数との間の高速変換を図式的に示している。 本発明の一実施形態における、ＤＣＴ符号化係数からＨ．２６４／ＡＶＣ符号化係数への変換に用いられる変換行列の係数表である。 本発明の一実施形態における、ＤＣＴ符号化係数からＷＭＶ９符号化係数への変換に用いられる変換行列の係数表である。 本発明の一実施形態における、ＡＶＳ符号化係数からＤＣＴ符号化係数への変換に用いられる変換行列の係数表である。 本発明の一実施形態における、ＡＶＳ符号化係数からＨ．２６４／ＡＶＣ符号化係数への変換に用いられる変換行列の係数表である。 本発明の一実施形態における、Ｈ．２６４／ＡＶＣ符号化係数からＡＶＳ符号化係数への変換に用いられる変換行列の係数表である。 本発明の一実施形態における、Ｈ．２６４／ＡＶＣ符号化係数からＷＭＶ９符号化係数への変換に用いられる変換行列の係数表である。 本発明の一実施形態における、ＷＭＶ９符号化係数からＤＣＴ符号化係数への変換に用いられる変換行列の係数表である。 本発明の一実施形態における、ＷＭＶ９符号化係数からＡＶＳ符号化係数への変換に用いられる変換行列の係数表である。 本発明の好ましい実施形態における各種変換符号化係数の値を示している。

Claims (16)

1. 第１の符号化係数を有するビデオ信号を第２の符号化係数を有するビデオ信号に変換する装置であって、
   前記第１の符号化係数を記憶するように設定された第１の記憶装置と、
   整数変換行列を記憶するように設定された第２の記憶装置と、
   前記第１の符号化係数および前記整数変換行列の乗算演算を行うように設定された乗算装置と、
   前記乗算演算から得られた値を加算するように設定された加算装置と、
   該加算装置から得られた値をシフトして、前記第２の符号化係数を得るよう設定されたシフト装置と
   を備え、
   前記整数変換行列は、第１の信号ベクトルと第２の信号ベクトルとの間の誤差がＩＥＥＥ標準規格１１８０−１９９０の誤差要件を満たすように設定され、前記第１の信号ベクトルは、前記誤差要件に従った逆符号化を用いて前記第１の符号化係数から変換され、前記第２の信号ベクトルは、前記誤差要件に従った逆符号化を用いて前記第２の符号化係数から変換される
   ことを特徴とする装置。
2. 請求項１に記載の装置であって、
   前記第１の符号化係数は、ＤＣＴビデオ符号化係数であり、
   前記第２の符号化係数は、ＩＣＴビデオ符号化係数である
   ことを特徴とする装置。
3. 請求項１に記載の装置であって、
   前記第１の符号化係数は、ＩＣＴビデオ符号化係数であり、
   前記第２の符号化係数は、前記第１の符号化係数とは異なるＩＣＴビデオ符号化係数である
   ことを特徴とする装置。
4. 請求項１に記載の装置であって、
   前記第１の符号化係数は、ＩＣＴビデオ符号化係数であり、
   前記第２の符号化係数は、ＤＣＴビデオ符号化係数である
   ことを特徴とする装置。
5. 請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の装置であって、
   前記ＩＣＴビデオ符号化係数は、ＷＭＶ９、ＡＶＳ、およびＨ．２６４／ＡＶＣの国際標準規格の１つに準拠している
   ことを特徴とする装置。
6. 請求項５に記載の装置であって、
   前記ＩＣＴビデオ符号化係数は、８次元のＩＣＴ符号化行列を構成するものであり、
   さらに、
   前記加算装置からの出力および前記シフト装置からの出力を記憶するように設定された第３の記憶装置を備えている
   ことを特徴とする装置。
7. 請求項６に記載の装置であって、
   前記シフト装置は、前記加算装置から得られた値を、１７ビット、または１３ビット、または１５ビット、または８ビット、または０ビット、または１２ビット、または２２ビット、または１６ビット右にシフトする
   ことを特徴とする装置。
8. 請求項７に記載の装置であって、
   前記第２の符号化係数は、１５ビットである
   ことを特徴とする装置。
9. 第１の符号化係数を有するビデオ信号を第２の符号化係数を有するビデオ信号に変換する方法であって、
   前記第１の符号化係数および整数変換行列を読み込むことと、
   前記第１の符号化係数に前記整数変換行列を乗算することと、
   該乗算演算から得られた値を加算することと、
   前記第２の符号化係数を得るように、前記加算演算から得られた値をシフトすることと
   を備え、
   前記整数変換行列は、第１の信号ベクトルと第２の信号ベクトルとの間の誤差がＩＥＥＥ標準規格１１８０−１９９０の誤差要件を満たすように設定され、前記第１の信号ベクトルは、前記誤差要件に従った逆符号化を用いて前記第１の符号化係数から変換され、前記第２の信号ベクトルは、前記誤差要件に従った逆符号化を用いて前記第２の符号化係数から変換される
   ことを特徴とする方法。
10. 請求項９に記載の方法であって、
    前記第１の符号化係数は、ＤＣＴビデオ符号化係数であり、
    前記第２の符号化係数は、ＩＣＴビデオ符号化係数である
    ことを特徴とする方法。
11. 請求項９に記載の方法であって、
    前記第１の符号化係数は、ＩＣＴビデオ符号化係数であり、
    前記第２の符号化係数は、該第１の符号化係数とは異なるＩＣＴビデオ符号化係数である
    ことを特徴とする方法。
12. 請求項９に記載の方法であって、
    前記第１の符号化係数は、ＩＣＴビデオ符号化係数であり、
    前記第２の符号化係数は、ＤＣＴビデオ符号化係数である
    ことを特徴とする方法。
13. 請求項１０乃至請求項１２のいずれかに記載の方法であって、
    前記ＩＣＴビデオ符号化係数は、ＷＭＶ９、ＡＶＳ、およびＨ．２６４／ＡＶＣの国際標準規格の１つに準拠している
    ことを特徴とする方法。
14. 請求項１３に記載の方法であって、
    前記ＩＣＴビデオ符号化係数は、８次元のＩＣＴ符号化行列を構成するものであり、
    前記シフトすることは、
    さらに、
    前記第２の符号化係数を得るように、前記加算演算から得られた値を、１７ビット、または１３ビット、または１５ビット、または８ビット、または０ビット、または１２ビット、または２２ビット、または１６ビット右にシフトすること
    を備えることを特徴とする方法。
15. 請求項１４に記載の方法であって、
    前記第２の符号化係数は、１５ビットである
    ことを特徴とする方法。
16. 請求項９に記載の方法であって、
    さらに、
    前記第１の符号化係数、前記整数変換行列、ならびに前記乗算することと、前記加算することと、前記シフトすることとから得られた各値を記憶すること
    を備えていることを特徴とする方法。

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