JP5173990B2

JP5173990B2 - 符号化方法、符号化装置、デコード方法及びデコーダ

Info

Publication number: JP5173990B2
Application number: JP2009260859A
Authority: JP
Inventors: ペークレイホルスト，リハルド; デルフリューテン，レナトゥスイェーファン
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1999-08-27
Filing date: 2009-11-16
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2020-08-24
Also published as: US7020342B1; AU6999400A; JP2003508981A; CN1336078A; KR100796176B1; CN1199470C; EP1161840A1; JP2010051013A; WO2001017268A1; KR20010089375A

Description

本発明は、符号化方法、符号化装置、デコード方法及びデコーダに関する。本発明は、更に、エンコーダ、カメラ・システム、デコーディング方法、拡張可能デコーダ、受信機、拡張可能ビットストリーム、及び記録媒体にも関連する。

特許文献１（ＷＯ９９／１６２５０）は、埋め込まれたＤＣＴによる静止画像符号化アルゴリズムについて開示している。埋め込みビットストリームは、エンコーダによって生成される。デコーダは、ビットストリームを任意の地点で切ることができるため、より低ビットレートの画像を再現することができる。埋め込みビットストリームは、該ビットストリームの先頭に埋め込まれたすべてのより低いビットレートを含むため、各ビットに対し、最も重要なものから最も重要でないものまで順番を付ける。埋め込まれたコードを用いることによって、エンコーディングは、単に、ビット・カウントとしてのトリガ・パラメータが一致した時に停止する。同様に、埋め込まれたビットストリームにつき、デコーダは、任意の地点でデコーディングを終えることが可能であり、すべてのより低いビットレート・エンコーディングに対応する再現が可能である。このより低いビットレートでの再現画質は、その画像がそのビットレートで直接符号化されたのと同じである。

ＤＣＴは直交であり、エネルギーを保存していることを意味する。特定の振幅の変換画像における誤りは、原画像において同じ大きさの誤りを生成する。これは、最大の大きさを有する係数は、最大の情報内容を有するため、最初に送信されるべきであることを意味する。これは、情報は更に、その２進数表示に応じて、ランク付けされることができ、最も重要なビットは最初に送信されるべきであることを意味する。

符号化は、ビットプレーン毎に行われる。ＤＣＴ係数は、スキャンされ、左上角から始まる（ＤＣＴ係数に対応した）順序で送信され、各ＤＣＴブロックの右下角で終了する。即ち、最も低い周波数の係数から始まり、最も高い周波数の係数で終わる。ブロック内部において、ＤＣＴ係数は、対角線方向の順に、ビットプレーン毎に、スキャンされる。各対角線方向のスキャン後、残ブロックに新しい重要な係数があるか否かを告げるフラグが送信される。

国際公開第９９／１６２５０号パンフレット

本発明の目的は、特に、より効率的なエンコーディング方法を提供することである。この結果、本発明は、独立クレームに定義された、信号を符号化する方法及び装置、エンコーダ、カメラ・システム、デコーディング方法、拡張可能デコーダ、受信機、拡張可能ビットストリーム、及び記録媒体を提供する。有益な実施形態は、従属クレームに定義される。

本発明では、拡張可能ビットストリームを得るために値のブロックを有する信号を符号化する方法が使用される。本方法は、
該値のうち最も重要なビットが最重要ビットプレーンを形成し、該値のうち重要でないビットそれぞれが重要でないビットプレーンを形成するように、各ブロックをビットプレーンのシーケンスとして表す工程と、
該ビットプレーンの重要度が下がる順序で該値をスキャン及び送信する工程と、
重要でなかった値が現在のビットプレーンにおいて新たに重要となったか否かを示す表示を送信する工程と
を有し、少なくとも１つの重要でなかった値が新たに重要となったビットプレーン各々に対して、或る領域を含む寸法の四角いスキャンゾーンが決定され、該或る領域は、新たな重要な値が発見されたビットプレーン内の領域であり、スキャン及び送信する前記工程は、前記スキャンゾーンを示す表示を送信する工程を含む、方法である。

本発明によれば、より効率的に符号化及び/又は復号を行うことができる。

本発明に係る四角いスキャンゾーンを有する例示的ビットプレーンを示す図である。本発明に係る符号化技術の図解を示す図である。本発明に係る例示的実施形態を示す図である。本発明に係る拡張可能画像符号化方法の例を示す図である。メモリに拡張可能ビットストリームを供給するために拡張可能符号化器を用いる、カメラ・システムに適用された本発明に係るハイブリッド・エンコーダを示す図である。メモリに拡張可能ビットストリームを供給するために拡張可能符号化器を用いる、カメラ・システムに適用された本発明に係るハイブリッド・エンコーダを示す図である。ハイブリッド・エンコーダの出力に拡張可能ビットストリームを供給するために拡張可能符号化器を用いる、本発明に係る別のハイブリッド・エンコーダを有するカメラ・システムを示す図である。図７のハイブリッド・エンコーダによって生成された拡張可能なビットストリームをデコードするデコーダを示す図である。

本発明の第一の態様によれば、値のブロックを有する信号が、各ブロックをビットプレーン・シーケンスとして表すことによって拡張可能ビットストリームを得るために、該値のうち最も重要なビットが最重要ビットプレーンを形成し、該値のうち重要でないビットそれぞれが重要でないビットプレーンを形成するように符号化される。ここで、該値はビットプレーンの重要度が下がる順序でスキャンされ、送信され、各ビットプレーンに対し、スキャンし、送信する工程は、該ブロックの角から始まる四角いスキャンゾーンにおいて実行される。該角の位置は、係数の順序付けの方法に拠る。通常、該スキャンゾーンは、該ブロックの左上から開始する。本発明は、各ブロックに対するデータは、水平方向若しくは垂直方向のいずれかに偏りを有し得るという洞察に基づく。これは、特に該値が変換係数である場合に顕著であるが、他の値についても当てはまり得る。よって、角から始まる四角いスキャンゾーンは、該ブロックの該値のより効率的なエンコーディングを産む。画像に対して、本発明は、映像／画像エンコーダ、デコーダ、及び画像／映像データのチャネルに沿った送信における必要な画像メモリを最小限にする。該スキャンゾーン内でのスキャンは、該エンコーダ及び該デコーダがこのスキャンと同期している限り、いかなる方法で行われてもよい。本発明は、特に、低コストなハードウェア映像圧縮の分野において適用し得る。

本発明の第二の実施形態は、符号化は各ブロックにおいて個別に実行されることを特徴とする。四角いスキャンゾーンを用いることは、個別のブロックを処理するのに適する。個別のブロックを処理する利点は、信号の全ブロックを集め再配列する必要無く、受信された各ブロックについて「処理中に」作業することを可能にすることである。これは、実行メモリ量を低減する。ブロックは独立して符号化されるため、それは、並行して処理され得る。

本発明の更に別の実施形態において、スキャンし、送信する工程は、全ての値を重要でないと最初にマークする工程と、各ビットプレーンに対して、現在のビットプレーンにおいて重要な値のそれぞれに対して、ビットを送信する工程、いずれの重要でない値が現在のビットプレーンにおいて新たに重要となったかを示す表示を送信する工程、及び現在のビットプレーンにおいて新たに重要となった値に対して、前記四角いスキャンゾーンの寸法を選択し、送信し、次いで該スキャンゾーン内で前な重要でなかった値のそれぞれに対して該値が新たに重要となった否かを示す表示と各新たに重要となった値についてのサイン・ビットとを送信する工程、を停止条件に一致するまで実行する工程とを有する。この実施形態における工程の順序は、本発明の範囲を逸脱することなく、変更され得る。新たに重要となった値は、次のビットプレーンに対してそれらが重要とみなされるようにマークされる。前のビットプレーンにおいて新たに重要となった値が無い限り、重要な値は存在しない。そのようなビットプレーンに対しては、重要な値についてビットは送信されない。これは、例えば最重要ビットプレーンの場合、である。

本発明の一実施形態において、上記装置がハイブリッド・エンコーダにおいて用いられ、該ハイブリッド・エンコーダは更に、所定のビットレートにおける出力信号を得るために拡張可能ビットストリームを切り捨てる切り捨て器を有する。

有益な実施形態において、上記装置は、前のフレームを保存するメモリに拡張可能ビットストリームを供給するために、エンコーダにおいて用いられる。これは、必要なメモリを最小限にし、ハイブリッド符号化器を単一のチップ上でメモリと一体化することをより実現可能にする。ハイブリッド・エンコーダは、例えば２次元データ変換及び動き補償によって、空間的且つ一時的に符号化するエンコーダである。

本発明の上記述べた態様及び他の態様を、以下に説明する実施例を参照しながら明らかにする。各図面は、本発明を理解する際に有用な要素を示す。

切り捨てられることが可能なビットストリームを生成するために、最も重要な情報は最初に送信され、続けて改良情報が送信される。本発明に対して好ましいスキームである離散コサイン変換（ＤＣＴ）符号化スキームの場合、画像は、例えば８×８ピクセルの四角ブロックに分けられる。各ブロックは、個別に、２次元ＤＣＴによって変換される。得られたＤＣＴ係数は量子化され、最も重要な情報が最初に送信されるように、順番に送信若しくは保存される。これは、符号化留数が段階的に減少する継続的な量子化によって為され得る。変換後、画像のエネルギーのほとんどは、低い周波数係数にまとめられ、残りの係数はとても小さい値を有する。これは、最も重要なビットプレーンには多くのゼロが存在することを意味する。

ビットプレーン（ＢＰ）は、所定の重要度を有する送信係数ビットを有する平面（プレーン）である。このようなビットプレーンの一例を図１に示す。このビットプレーンＢＰは、所定の重要度を有する各変換係数（８×８）に対するビットを有する。全変換係数の中で最も重要なビットを有するビットプレーンは、最重要ビットプレーン（ＢＰ_ＭＳＢ）と呼ばれる。更に、より重要度の低いビットは、それぞれより重要でないビットプレーンを形成する。図１は、更に、Ｒ_ＭＡＸ＝３及びＣ_ＭＡＸ＝４となる寸法を有する長方形のスキャンゾーンを示す。ここで、Ｒ_ＭＡＸは、最大行番号であり、Ｃ_ＭＡＸは、最大列番号である。位置（０，０）は、ＤＣ係数ビットを表すことに注意。

図２は、以下に説明される本発明に係る符号化方法の図解を提示している。本実施形態において、ＤＣ係数は、ビットストリームの先頭において、その全体につき送信される。他のＤＣＴ係数は、エンコードされ、最重要ビットプレーンＢＰ_ＭＳＢから、ビットプレーン毎に送信される（サイン・プレーンは数えない）。これは、例えばハイブリッド・エンコーダに対して好ましい実施形態であるが、ＤＣ係数を、例えばビットプレーン毎などのように他のＤＣＴ係数と同じ方法でエンコードすることも可能である。各ビットプレーンをエンコードすると共に、重要な係数と重要でない係数との区別が為される。重要な係数（ＳＣ）は、（より重要なビットプレーンにおいて）既に送信された１以上のビットに対する係数である。重要でない係数は、未だ送信されていないビットに対する係数である。これは、従前のビットプレーンにおける全ビットがゼロであった場合である。係数がゼロである限り、重要でないとみなされる。

重要な係数及び重要でない係数は、異なる確率分布を有する。重要な係数の現在のビットプレーンにおけるビットが有するゼロ若しくは１となる確率はほぼ等しい。よって、ビットをより効率的に送信しようとすることによって得られるものはそれほど多くない。しかし、重要でない係数におけるビットは、ゼロである確率がとても高い。よって、ＤＣＴ（及び通常の画像）の特定のために、重要な係数及び重要でない係数は、クラスタ化される傾向を有する。これは、ゾーン分け技術によって多くの「重要でないゼロ」を効率的に送信することを可能にする。

最初に、すべての係数を重要でないとマークする。次いで、最重要ビットプレーンＢＰ_ＭＳＢから、エンコードが開始される。現在のビットプレーンにおいては重要でないが重要となったビットが発見されたか否かを示す表示（例えば、１つのビットは、図２に示すように、０若しくは１）が、即ち前は重要でなかった係数が非ゼロ・ビットを有する時、送信される。これらいわゆる新たに重要となった係数（ＮＳＣ）が見つかると、それらの位置は、図１において示されるように、四角いスキャンゾーンの助けを得て、送信される。新たに重要となった係数の位置の後、それらのサイン・ビットが送信される。ＮＳＣの位置の送信方法を以下に示す。新たに重要となった係数に対するビットは、送信される必要はない。なぜなら、それは常に１であるからである。その一方で、係数は重要でない状態のままである。上記述べた手順は、所定の停止条件に一致するまで、各ビットプレーン（ＢＰ_ＭＳＢ・・・ＢＰ_ＬＳＢ）に対して繰り返される。上記停止条件とは、例えば、所定のビットレート若しくは質に一致するまで、又は単にすべてのビットプレーンがビットストリーム内へ入れられるまで、などである。

所定のビットプレーンに対して、重要な係数のビット（ゼロ及び非ゼロ）は、現在のビットプレーンにおいて新たに重要となった係数が存在するか否かを示す表示が送信される前に、自動的に送信される。手順の最初にすべての係数が重要でないとマークされるため、最重要ビットプレーンＢＰ_ＭＳＢに対して、重要な係数は存在せず、新たに重要となったビットのみが送信される。次いで、これら新たに重要となった係数は、重要とマークされる。これは、次のビットプレーンが処理される時、これら係数は重要であり、それらビットは自動的に送信されることを意味する。新たに重要となった係数が見つからない場合、表示（例えば０ビット）は送信され、符号化は次のビットプレーンに進む。

上記述べたように、新たに重要となった係数の位置をエンコードするために、四角いスキャンゾーンが用いられる。このスキャンゾーンは、新たに重要となった係数が見つかったエリアを示す。スキャンゾーンの寸法は、新たに重要となった係数の最も外側の位置によって決定される。図１を参照すると、Ｒ_ＭＡＸは、新たに重要となった係数が見つかった最大行番号（ここでは３）を示し、新たに重要となった係数が見つかったＣ_ＭＡＸは、最大列番号（ここでは４）を示す。ここで、スキャンゾーンは新たに重要となった係数が見つかった最大エリアを示すのみであるため、正確な位置は依然として送信される必要がある。これは、係数が重要となったか否かを示すスキャンゾーン内の新たに重要となった係数それぞれについてシグナル・ビットを送信することによって為される。既に重要である係数について（この係数が既に送信されている場合のＤＣ係数についても）、ビットを送信する必要はないため、この位置符号化はとても効率的である。

エンコードは、係数の大きさが大きくなるほど水平方向若しくは垂直方向のより低い周波数に接近する傾向を有することを観測することに基づく。よって、従来技術においては、ジグザグ若しくは対角線方向のスキャン順が採用されていた。これらのスキャン順は、信号から独立したものであり、データは変換後のブロックの左上の三角形のゾーンに集められていると過程するものである。この仮定は平均的には正しいものの、本発明は、個別のＤＣＴブロックはしばしば水平方向若しくは垂直方向に偏りを有するという洞察に基づく。よって、上記述べた信号に依存した四角いスキャンゾーン（及び左上角即ちより低い周波数から開始すること）は、より効率的な係数のエンコードを産む。このゾーンのスキャンは、エンコーダ及び対応するデコーダがこのスキャンについて同期している限り、いかなる方法によって為されてもよい。考えられるスキャン順は、例えば、対角線方向、ジグザグ、垂直方向、若しくは水平方向である。

四角いスキャンゾーンは、ブロック毎に異なり得るだけでなく、同じブロック内で一ビットプレーン毎に異なってもよい。新たに重要となった係数が所定のビットプレーンに対するブロック内に見つからなかった時、スキャンゾーンは定義されない。この場合、新たに重要となった係数は見つからなかったことを表示するビットのみが送信される。

上記述べた実施形態において、現在のビットプレーンの重要な係数は、ゾーン分け情報及び同じビットプレーンに対して新たに重要となった係数の前に、ビットストリームに挿入される。この順序は、本発明の範囲を逸脱することなく、変更し得る。重要な係数は、例えば、新たに重要となった係数に関する情報の後に、ビットストリームに挿入され得る。

符号化の実施の増加は、新たに重要となった係数を示すビットストリームの一部がエントロピ符号化、例えば演算符号化される場合、複雑さが増すという代償の下に実現され得る。ゾーン分け情報は、例えば、ハフマン・コーディングであってもよい。

図３は、ＤＣＴ変換器１、拡張可能コーダ２、及び切り捨て器Ｔ３を有する本発明に係る例示的実施形態を示す。拡張可能コーダ２は、ビットプレーン切替ディテクタ（ＢＰＳ）２０、スキャン・ユニット（Ｒ_ＭＡＸ／Ｃ_ＭＡＸ）２１、重要係数インデックス（ＩＳＯ）２２、及び出力マルチプレクサ２３を有する。ディジタル化された画像を表す入力信号は、ＤＣＴ１においてＤＣＴ変換され、信号Ｓとなる。拡張可能コーダ２において、ＤＣ係数は、出力マルチプレクサ２３に供給される。ＤＣ係数がマルチプレクサ２３に供給された後、ＢＰＳ２０において検知された現在のビットプレーンに関し、ＩＳＣ２２においてインデックスが付けられた重要な係数のビットＳＣが転送される。スキャン・ユニット２１において、四角いスキャンゾーンは、最重要ビットプレーンＢＰ_ＭＳＢから最も重要でないビットプレーンＢＰ_ＬＳＢまで、あらゆる新たに重要となった係数に対して選択される。新たに重要となった係数が存在する場合、Ｒ_ＭＡＸ及びＣ_ＭＡＸに対する値が決定され、マルチプレクサ２３に供給され、次いで新たに重要となった係数ＮＳＣに対するビットが決定され、マルチプレクサ２３に供給される。これらのビットは、既に述べたように、ＮＳＣの位置及びサイン・ビットを有する。この処理は、ＢＰＳ２０において検知された次のビットプレーン各々に対して繰り返される。ＮＳＣは、ＩＳＣ２２においてインデックスが付けられ、次のビットプレーンにおいて重要とみなされる。次いで、生成された拡張可能ビットストリームＯは、切り捨て器３において、所望の位置においてビットストリームを単に切り捨てることによって、所望のビットレートとなるように切り捨てられることが可能である。

（ＤＣＴ）ブロックから成る画像全体は、全ＤＣＴブロックを個別に符号化し、スキャン時にそれらを結び付けることによって符号化され得る。別の画像全体の符号化方法を図４に示す。画像は、個別のＤＣＴブロック（ＤＣＴ＿１〜ＤＣＴ＿Ｎ）を結び付ける（所望されれば切り捨てる）ことによってではなく、符号化されたＤＣＴブロックを周期的にスキャンし、個別のブロックＤＣＴ＿ｉ（ここで、ｉ＝１〜Ｎ）を符号化された変換係数（Ｐ１，Ｐ２，・・・）の一部、例えば１若しくは数ビット、のみを送信することによって、拡張可能に送信される。次いで、次のスキャン・パスは、ＤＣＴブロックの符号化された変換係数の次の部分を得る。選択された部分のビット数は、各ブロック若しくは各スキャン・パス毎に、例えば図４のＰ３に示すように、符号化された変換係数の一部の重要度に応じて、異なり得る。異なるブロックについて異なるビット数によって表される所定の重要度若しくは所定の係数のデータを表すビットを選択することが可能である。所定のＤＣＴブロックが、スキャン・パスにおいて要求される所定の重要度の符号化された部分を有しない場合、その特定ＤＣＴブロックはスキップされ得る。符号化された変換係数をそれ以上持たない（即ちコードが使い果たされた）ためにブロックＤＣＴ＿２が第三のスキャン・パス（Ｐ３）においてスキップされる様子を図４に示す。所定のスキャン・パスにおいて、重要度が要求より低かったことのみのためにブロックをスキップすることも可能である。この様子をＤＣＴ＿４についての第四のスキャン・パスに示す。このブロックＤＣＴ＿４の符号化された変換係数の次の部分を次のスキャン・パスにおいて選択することも依然として可能である。この方法において、画像全体の拡張可能符号化は、全ＤＣＴブロックを個別に符号化し、スキャン時に結び付ける時と同様に、ブロック毎に拡張可能に符号化することによって実現される。

ＭＰＥＧ２やＨ．２６３などのハイブリッド映像圧縮スキームは、動き補償符号化用の画像メモリを用いる。大規模集積回路での実施において、この画像は、通常、その大きいサイズのために、外部ＲＡＭに保存される。システム全体のコストを削減するために、画像は、保存前に４〜５倍に圧縮されることが提案されており、それはエンコーダＩＣそのものの上に画像メモリを埋め込むことを可能にする。ＤＣＴ領域エンコーダにおいて、入力信号は、エンコーディング・ループの外側で、直接的にＤＣＴを受ける（図５及び６参照）。これは、動きの推定及び補償はＤＣＴ領域において実行される必要があることを意味している。ローカルでのデコードは、逆量子化（ＩＱ）及び逆動き補償（ＩＭＣ）も実行する。（ＩＱ後に依然として存在する）量子化（Ｑ）後の多くのゼロである係数を利用すると、（図３に示した拡張可能コーダ２と同様の）本発明に係る拡張可能符号化（ＬＬＣ）が保存前に用いられる。拡張可能符号化方法は、元々、損失無く、必要であればビットストリームから量子化されることが可能である。動き補償に対するメモリからの抽出（ＭＥＭ）は、拡張可能デコーダによって実行される（ＬＬＤ）。従来の非ＤＣＴ領域エンコーダは限定された一部のみがＤＣＴ領域に置かれたのに対し、ここでは、エンコーダの要素のほとんど全部がＤＣＴ領域に置かれていることに注意。

実際の保存を制御し、保証するために、拡張可能圧縮が上記述べたように用いられる。

図５は、本発明に係る第一のＤＣＴ領域ハイブリッド・エンコーダを有するカメラ・システムを示す。このハイブリッド・エンコーダは、この場合、Ｉ（内側）及びＰ（中間）フレームを交互にエンコードする、いわゆる「ＰＩＰＩ」エンコーダである。このカメラ・システムは、カメラ４、及びハイブリッド・エンコーダ５を有する。カメラ４によって生成された信号は、まずＤＣＴ５０においてＤＣＴ変換される。その後、変換された信号は、ＭＥ５１において動き推定を受け、ＭＣ５２において動き補償を受ける。動き補償信号は、Ｑ５３において量子化される。量子化された信号は、ジグザグ・スキャナ（ＺＺ）５８、ランレングス・エンコーダ（ＲＬＥ）５９、及び可変長エンコーダ（ＶＬＥ）６０によって更に処理され、例えばＭＰＥＧエンコードされた信号、を得る。量子化された信号は、更に、ＬＬＣ５４において、拡張可能符号化され、その後、メモリ５５へ供給される。メモリ５５の要求されるサイズは、エンコーダ５そのもののバッファ／レート制御機構によって保証され得る。これは、結局、内側フレームＩの係数のみがメモリ５５に保存される。保存を実施する場合などの、エンコーダのコスト及び編集能力が圧縮比よりも重要な実例に対して、これは適したエンコーダである。ループ・メモリ５５は、（ＬＬＣ５４を経由して）量子化器５３の直後に配置され、本発明のエンコーダの試みのほとんど完全な利益を得る。動き推定器５１において用いられ得る再現フレームを得るために、エンコーダは、拡張可能デコーダＬＬＤ５６及び逆量子化器ＩＱ５７を更に有し、それらは両者共メモリ５５に接続されている。拡張可能デコーダＬＬＤ５６は、拡張可能符号化器ＬＬＣ５４の逆の作業を実行する。

より高い圧縮比において、より低いビットレートが要求されると、連続的なＰフレームが用いられなければならない。多Ｐフレーム・エンコーダ７を有するカメラ・システムのアーキテクチャを図６に示す。図５と同様に、エンコーダ７は、ＤＣＴ７０、ＭＥ７１、ＭＣ７２、Ｑ７３、ＺＺ８０、ＲＬＥ８１、及びＶＬＥ８２を有する。Ｑ７３は、再現信号を得るために、ＩＱ７４を経由して、逆動き補償器（ＩＭＣ）７５と接続されている。ここで、中間の符号化されたフレームＰの間において、不定数の非ゼロ係数は、Ｑ７３を迂回し、ＩＭＣ機構７５を通過して直接ループ・メモリ７８へ行き得る。保存要求をアクティブに制御する方法は、ループ・メモリ７８に向かう信号を量子化することである。量子化の量は、エンコーダの目標出力質より（大幅に）高い画質が維持され、Ｐフレームの連続数が制限されている限り許される。この量子化は、拡張可能符号化原理に基づいて、各ＤＣＴブロックに対してビットストリームの所定割合を単に取ることによって実行される。個別のバッファ制御機構は、画像コンテンツの輪郭を描き、上記割合を処理中に調整することが可能である。量子化情報は、ＬＬＤ７９において実行されたデコード段階に対しては必要ない。追加の量子化は、ＬＬＣ７６によって生成された拡張可能ビットストリームに対して、切り捨て器Ｔ７７によって実行される。非ゼロ係数の数が受け入れられる数より多い場合に内部ブロックに切り替えることによるバックアップ機構を設けることも可能である。図５及び６において示した実施形態は、標準ＭＰＥＧ若しくは同様のエンコードされたビットストリームを生成する。このビットストリームは、標準的なデコーダによってデコードされ得る。

上記述べた実施形態において、拡張可能符号化は、エンコーダ内において、即ち、ループ・メモリへ拡張可能ビットストリームを供給するために、用いられるが、拡張可能符号化は、拡張可能ビットストリームをリモート・デコーダへ送信するためにも用いられ得る。その際、受信機は、拡張可能ビットストリームをデコードする手段が必要となる。図７は、カメラ４及びハイブリッド・エンコーダ９を有するカメラ・システムを示す。ハイブリッド・エンコーダ９は、動き推定器（ＭＥ）９０、動き補償器（ＭＣ）９１、ＤＣＴ変換器９２、拡張可能符号化器（ＬＬＣ）９３（図３参照）、エントロピ符号化器（ＥＣ）９４（オプション）、及び切り取り器（Ｔ）９５を有する。このエンコーダは更に、エントロピ・デコーダ（ＥＤ）９６（オプション）、拡張可能デコーダ（ＬＬＤ）９７、逆ＤＣＴ変換器（ＩＤＣＴ）９８、逆動き補償器（ＩＭＣ）９９、及びメモリ（ＭＥＭ）１００を有する。標準的なジグザグなスキャン、ランレングス符号化、及び可変長符号化の代わりに、拡張可能符号化器ＬＬＣ９３は、拡張可能ビットストリームをハイブリッド符号化器９へ供給するために用いられる。拡張可能ビットストリームは、ＥＣ９４において、例えば演算若しくはハフマン符号化であるエントロピ符号化される。図７に係る実施形態は、所望のビットレートを有する出力ビットストリームＢＳを得るために、拡張可能ビットストリームを出力パスにおいて切り捨てる切り捨て器（Ｔ）９５を有する。この実施形態は、量子化器を適用するためにフィードバック・ループを用いる実施形態より速く且つ良好にビットレートを適合させる複雑さが少ないビットレート制御を提供する。図７に示す実施形態と図５及び６に示す実施形態との組み合わせは、実現可能である。動き補償が要求されない場合、主にＤＣＴ９２、拡張可能符号化器ＬＬＣ９３、及び切り捨て器Ｔ９５を有する実施形態が（図３と同様に）用いられ得る。

図７に係る実施形態の出力が標準ＭＰＥＧ−２出力でないため、ビットストリームＢＳをデコードするために非ＭＰＥＧ−２規格デコーダが要求される。拡張可能デコーダ１１を有する受信機を図８に示す。拡張可能ビットストリームＢＳは、デコーダ１１、特にエントロピ・デコーダ１１１、において受信される。ビットストリームＢＳの発信源は、記録媒体１０であってもよいが、何らかの媒体をわたる送信であってもよい。エントロピ・デコード後、ビットストリームＢＳは、ＬＬＤ１１２において、拡張可能デコードされる。デコーダの更に別の要素は、それらの対であるエンコーダ９における場合と同様に、逆ＤＣＴ変換器（ＩＤＣＴ）１１３、逆動き補償器（ＩＭＣ）１１４、及びメモリ（ＭＥＭ）１１５である。切り捨てによって影響を受ける係数のビットは、デコーダ１１によって、ゼロ、期待値、若しくはランダムな値に設定され得る。デコードされたビットストリームは、ディスプレイＤ１２上に表示され得る。エンコーダの複雑さに応じて、ＥＤ１１１若しくはＩＭＣ１１４とＭＥＭ１１５とは除外され得る。

まとめると、本発明は、信号を符号化し、拡張可能ビットストリームを得るための方法及び装置を提案する。この信号は、値のブロックを有する。各ブロックは、ビットプレーン・シーケンスとして表されており、その値は、ビットプレーンの重要性が下がる順にスキャンされ、送信される。各ビットプレーンに対して、スキャン及び送信は、ブロックの角（通常は左上角）から始まる四角いスキャンゾーンにおいて実行される。スキャン及び送信は、各ブロックについて個別に実行されることが好ましい。生成されたビットストリームは、ビットストリームを所望の位置で単に切り捨てることによって、所望のビットレートに量子化される。最初、すべての値は、重要でないとマークされる。各ビットプレーンに対して、ビットは重要な値、即ち前のビットプレーンにおいて新たに重要となった値、それぞれについて送信される。重要な値に加え、いずれの重要でない値が現在のビットプレーンにおいて新たに重要な値となったかを示す表示が送信される。四角いスキャンゾーンの寸法が選択され、現在のビットプレーンにおける新たに重要となった値について送信される。これに、スキャンゾーン内部のいずれの前に重要でなかった値が新たに重要となった値となった否かを示す表示と、新たに重要となった値それぞれについてのサイン・ビットとが続く。その後、次のビットプレーンが処理される。値は、変換係数であってもよい。

上記述べた実施形態は、本発明を制限するものではなく、説明するためのものであること、及び当業者には添付の請求項の範囲を逸脱することなく多くの代替実施形態を設計し得ることに注意。本発明が画像ではなく、サブ画像に対して適用されるのであれば、画像は、サブ画像に分けられてもよい。請求項において、括弧内に配置された符番は、請求項を制限するように解釈されてはならない。「有する」という語は、請求項に列挙された要素若しくは工程以外の要素若しくは工程を排除しない。本発明は、いつくかの明確な手段を有するハードウェア、及び適切にプログラムされたコンピュータを用いることによって実施され得る。いくつかの手段を列挙した装置クレームにおいて、これら手段のいくつかは、１つのハードウェア、及び同じハードウェア・アイテムによって実現され得る。

以下、本発明により教示される手段を例示的に列挙する。

（第１項）拡張可能ビットストリームを得るために値のブロックを有する信号を符号化する方法であって、
該値のうち最も重要なビットが最重要ビットプレーンを形成し、該値のうち重要でないビットそれぞれが重要でないビットプレーンを形成するように、各ブロックをビットプレーン・シーケンスとして表す工程と、
該ビットプレーンの重要度が下がる順序で該値をスキャンし、送信する工程とを有し、
各ビットプレーンに対して、前記スキャンし、送信する工程は、前記ブロックの角から始まる四角いスキャンゾーンにおいて実行される方法。

（第２項）第１項項記載の方法であって、
前記値は変換係数であることを特徴とする方法。

（第３項）第１項記載の方法であって、
前記符号化は、個別のブロックそれぞれについて個別の拡張可能ビットストリームを得るために、各ブロックについて個別に実行されることを特徴とする方法。

（第４項）第１項記載の方法であって、
前記スキャンし、送信する工程は、
全ての値を重要でないと最初にマークする工程と、
各ビットプレーンに対して
現在のビットプレーンにおいて重要な値のそれぞれに対してビットを送信する工程と、
いずれの重要でない値が現在のビットプレーンにおいて新たに重要となったかを示す表示を送信する工程と、
現在のビットプレーンにおける新たに重要となった値に対して前記四角いスキャンゾーンの寸法を選択し、送信し、次いで該スキャンゾーン内で前の重要でなかった値のそれぞれに対して該値が新たに重要となった否かを示す表示及び各新たに重要となった値についてサイン・ビットを送信する工程と、
を停止条件に一致するまで実行する工程とを有することを特徴とする方法。

（第５項）第４項記載の方法であって、
前記新たに重要となった値を表す前記ビットストリームの各部はエントロピ符号化されることを特徴とする方法。

（第６項）第３項記載の方法であって、
拡張可能ビットストリームは、個別ブロックそれぞれの各拡張可能ビットストリームの選択された部分を周期的且つ連続的にスキャンすることによって得られることを特徴とする方法。

（第７項）拡張可能ビットストリームを得るために値のブロックを有する信号を符号化する装置であって、
該値のうち最も重要なビットが最重要ビットプレーンを形成し、該値のうち重要でないビットそれぞれが重要でないビットプレーンを形成するように、各ブロックをビットプレーン・シーケンスとして表す手段と、
該ビットプレーンの重要度が下がる順序で該値をスキャンし、送信する手段とを有し、
各ビットプレーンに対して、前記スキャンし、送信する工程は、前記ブロックの角から始まる四角いスキャンゾーンにおい実行される装置。

（第８項）第７項記載の装置と、
所定のビットレートにおいて前記拡張可能ビットストリームを切り捨てる切り捨て器とを有するエンコーダ。

（第９項）第７項記載の装置と、
前のフレームを保存するメモリと、
前記メモリに前記拡張可能ビットストリームを供給するように設定された装置とを有するエンコーダ。

（第１０項）カメラと、
第８又は９項記載のエンコーダとを有するカメラ・システム。

（第１１項）値のブロックを有する拡張可能ビットストリームを受信し、
前記拡張可能ビットストリームからの前記値のブロックを再現し、
前記値のブロックをデコードするデコード方法であって、
各ブロックに対する前記値は、ビットプレーンの重要度が下がる順に使用可能となり、各ビットプレーンに対する前記値は前記ブロックの左上から始まる四角いスキャンゾーンにおいてスキャンされる方法。

（第１２項）値のブロックを有する拡張可能ビットストリームを受信する手段と、
前記拡張可能ビットストリームからの前記値のブロックを再現する手段と、
前記値のブロックをデコードする手段とを有し、
各ブロックに対する前記値は、ビットプレーンの重要度が下がる順に使用可能となり、各ビットプレーンに対する前記値は前記ブロックの左上から始まる四角いスキャンゾーンにおいてスキャンされる拡張可能デコーダ。

（第１３項）第１２項記載の拡張可能でコーダと、
デコードされた値を出力する手段とを有する受信機。

（第１４項）値のブロックを有する拡張可能ビットストリームであって、
各ブロックに対する前記値は、ビットプレーンの重要度が下がる順に使用可能となり、各ビットプレーンに対する前記値は前記ブロックの左上から始まる四角いスキャンゾーンにおいてスキャンされる拡張可能ビットストリーム。

（第１５項）第１４項記載の拡張可能ビットストリームが記録されたことを特徴とする記録媒体。

Claims

拡張可能ビットストリームを得るために値のブロックを有する信号を符号化する方法であって、
該値のうち最も重要なビットが最重要ビットプレーンを形成し、該値のうち重要でないビットそれぞれが重要でないビットプレーンを形成するように、各ブロックをビットプレーンのシーケンスとして表す工程と、
該ビットプレーンの重要度が下がる順序で該値をスキャン及び送信する工程と、
重要でなかった値が現在のビットプレーンにおいて新たに重要となったか否かを示す表示を送信する工程と
を有し、少なくとも１つの重要でなかった値が新たに重要となったビットプレーン各々に対して、或る領域を含む寸法の四角いスキャンゾーンが決定され、該或る領域は、新たな重要な値が発見されたビットプレーン内の領域であり、スキャン及び送信する前記工程は、前記スキャンゾーンを示す表示を送信する工程を含む、方法。
前記値は変換係数である、請求項１記載の方法。
前記符号化は、個別のブロックそれぞれについて個別の拡張可能ビットストリームを得るために、各ブロックについて個別に実行される、請求項１記載の方法。
前記スキャン及び送信する前記工程は、
最初に全ての値を重要でないとマークする工程と、
現在のビットプレーンにおいて重要な値のそれぞれに対してビットを送信すること、
重要でなかった値が現在のビットプレーンにおいて新たに重要となったか否かを示す表示を送信すること、及び
前記現在のビットプレーンにおける新たに重要となった値に対して前記四角いスキャンゾーンの寸法を選択及び送信し、次いで該スキャンゾーン内で以前に重要でなかった値のそれぞれに対して該値が新たに重要となった否かを示す表示を送信することを、停止条件を満たすまで各ビットプレーンに対して実行する工程と
を有する、請求項１記載の方法。
前記新たに重要となった値を表す前記ビットストリームの部分が、エントロピ符号化される、請求項４記載の方法。
拡張可能ビットストリームは、個別ブロックそれぞれの拡張可能ビットストリーム各々の選択された部分を周期的且つ連続的にスキャンすることによって得られる、請求項３記載の方法。
選択された部分各々のビット数は、ブロック同士の間で相違してもよい、請求項６記載の方法。
少なくとも１つのスキャンパスにおいて、少なくとも１つのブロックがスキップされる、請求項６記載の方法。
前記四角いスキャンゾーンを示す表示は、該四角いスキャンゾーンの角のブロックに対する最大行番号及び最大列番号を含む、請求項１記載の方法。
拡張可能ビットストリームを得るために値のブロックを有する信号を符号化する装置であって、
該値のうち最も重要なビットが最重要ビットプレーンを形成し、該値のうち重要でないビットそれぞれが重要でないビットプレーンを形成するように、各ブロックをビットプレーンのシーケンスとして表す手段と、
該ビットプレーンの重要度が下がる順序で該値をスキャン及び送信する手段と、
重要でなかった値が現在のビットプレーンにおいて新たに重要となったか否かを示す表示を送信する手段と
を有し、少なくとも１つの重要でなかった値が新たに重要となった各ビットプレーンに対して、前記スキャン及び送信する手段は、或る領域を含む寸法の四角いスキャンゾーンを決定し、該或る領域は、新たな重要な値が発見されたビットプレーン内の領域であり、前記スキャン及び送信する手段は、前記四角いスキャンゾーンを示す表示を送信する、装置。
請求項１０記載の装置と、所定のビットレートにおいて前記拡張可能ビットストリームを打ち切る切り捨て器とを有するエンコーダ。
請求項１０記載の装置と、前のフレームを保存するメモリとを有し、前記装置は、前記メモリに前記拡張可能ビットストリームを供給する、エンコーダ。
カメラと、請求項１１又は１２に記載のエンコーダとを有するカメラシステム。
値のブロックを有する拡張可能ビットストリームを受信し、
前記拡張可能ビットストリームから前記値のブロックを再現し、
前記値のブロックをデコードするデコード方法であって、
各ブロックに対する前記値は、ビットプレーンの重要度が下がる順で使用可能となり、前記拡張可能ビットストリームは、各ビットプレーンに対して、重要でなかった値が該ビットプレーンにおいて新たに重要となったか否かを示す表示を含み、少なくとも１つの重要でなかった値が新たに重要となったビットプレーンに対して、新たな重要な値に対するビットプレーン内の領域を含む寸法の四角いスキャンゾーンを示す表示を含む、方法。
値のブロックを有する拡張可能ビットストリームを受信する手段と、
前記拡張可能ビットストリームから前記値のブロックを再現する手段と、
前記値のブロックをデコードする手段とを有する拡張可能デコーダであって、
各ブロックに対する前記値は、ビットプレーンの重要度が下がる順で使用可能となり、前記拡張可能ビットストリームは、各ビットプレーンに対して、重要でなかった値が該ビットプレーンにおいて新たに重要となったか否かを示す表示を含み、少なくとも１つの重要でなかった値が新たに重要となったビットプレーンに対して、新たな重要な値に対するビットプレーン内の領域を含む寸法の四角いスキャンゾーンを示す表示を含む、拡張可能デコーダ。
請求項１５記載の拡張可能デコーダと、デコードされた値を出力する手段とを有する受信機。