JPH08275158A - 保証されたビット発生限界を有する動画像圧縮システム - Google Patents

保証されたビット発生限界を有する動画像圧縮システム

Info

Publication number
JPH08275158A
JPH08275158A JP8048771A JP4877196A JPH08275158A JP H08275158 A JPH08275158 A JP H08275158A JP 8048771 A JP8048771 A JP 8048771A JP 4877196 A JP4877196 A JP 4877196A JP H08275158 A JPH08275158 A JP H08275158A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bits
image
limit
encoding
encode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8048771A
Other languages
English (en)
Inventor
Elliot N Linzer
エリオット・ネイル・リンザー
Heidi Aarlien Peterson
ハイディ・アーリエン・ピーターソン
Eric Viscito
エリック・ビシット
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by International Business Machines Corp filed Critical International Business Machines Corp
Publication of JPH08275158A publication Critical patent/JPH08275158A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/24—Systems for the transmission of television signals using pulse code modulation
    • H04N7/52—Systems for transmission of a pulse code modulated video signal with one or more other pulse code modulated signals, e.g. an audio signal or a synchronizing signal
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/102—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or selection affected or controlled by the adaptive coding
    • H04N19/115—Selection of the code volume for a coding unit prior to coding
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/134—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or criterion affecting or controlling the adaptive coding
    • H04N19/146—Data rate or code amount at the encoder output
    • H04N19/149—Data rate or code amount at the encoder output by estimating the code amount by means of a model, e.g. mathematical model or statistical model
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/134—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or criterion affecting or controlling the adaptive coding
    • H04N19/146—Data rate or code amount at the encoder output
    • H04N19/15—Data rate or code amount at the encoder output by monitoring actual compressed data size at the memory before deciding storage at the transmission buffer
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/169—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding
    • H04N19/17—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding the unit being an image region, e.g. an object
    • H04N19/174—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding the unit being an image region, e.g. an object the region being a slice, e.g. a line of blocks or a group of blocks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/169—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding
    • H04N19/17—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding the unit being an image region, e.g. an object
    • H04N19/176—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding the unit being an image region, e.g. an object the region being a block, e.g. a macroblock
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/169—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding
    • H04N19/186—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding the unit being a colour or a chrominance component
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/60—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using transform coding
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/60—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using transform coding
    • H04N19/61—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using transform coding in combination with predictive coding
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/102—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or selection affected or controlled by the adaptive coding
    • H04N19/13—Adaptive entropy coding, e.g. adaptive variable length coding [AVLC] or context adaptive binary arithmetic coding [CABAC]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/134—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or criterion affecting or controlling the adaptive coding
    • H04N19/146—Data rate or code amount at the encoder output
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/30—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using hierarchical techniques, e.g. scalability
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/90—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using coding techniques not provided for in groups H04N19/10-H04N19/85, e.g. fractals
    • H04N19/91—Entropy coding, e.g. variable length coding [VLC] or arithmetic coding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】各画像に対して、発生されるビットの数が制限
を越えないことを補償するビデオ・エンコーダを実現す
るためのシステム及び方法を提供する。 【解決手段】好適な実施例では、２つの協同するコンポ
ーネント或いはサブシステムを含み、それらはビデオ・
エンコーダの他のコンポーネントと一緒に、入力ビデオ
をエンコードし、それまでに発生されたビットの数に関
する制限がその発生可能なビットの数の制限を超えそう
になる時を検出し、そのような状態が検出された時にビ
ット率を減少させるように動作する。本発明の１つの局
面は、「低ビット率モード」で動作し得るＭＢビットス
トリーム発生器を実現する。もう１つの局面は、画像に
おけるビットの数がその限界を超えそうになる時を検出
するためのサブシステムを実現する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、データ圧縮の分野
に関するものであり、詳しく云えば、ディジタル動画像
信号を圧縮するためのシステム及びテクニックに関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】ディジタル通信ネットワーク、ディジタ
ル記憶媒体、超大規模集積デバイス、並びにビデオ信号
及びオーディオ信号のディジタル処理における技術的進
歩は、広範囲の適用業務においてディジタル・ビデオの
伝送及び記憶を経済的なものにするよう集中させてい
る。ディジタル・ビデオ信号の記憶及び伝送は多くの適
用業務にとって中心的なものであるため、及びビデオ信
号の非圧縮表示は大量の記憶装置を必要とするため、デ
ィジタル・ビデオ圧縮テクニックの使用はこの先進技術
にとって極めて重要である。これに関連して、ディジタ
ル・ビデオ信号の圧縮に関するいくつかの国際的標準
が、現在開発中の多くのものと共に過去のデケードの上
に出現した。これらの標準は、テレビ電話及び電話会
議、同軸光ファイバ・ネットワークを介した高品位ディ
ジタル・テレビジョン伝送、及び地球規模の及び直接放
送衛星による放送、並びにＣＤ−ＲＯＭ、ディジタル・
オーディオ・テープ、及びウインチェスタ・ディスク・
ドライブに関する対話式マルチメディア製品を含む種々
の適用業務における圧縮されたディジタル・ビデオの伝
送及び記憶のためのアルゴリズムに適用する。
【０００３】これらの標準の幾つかは、圧縮テクニック
の共通のコアに基づくアルゴリズム、例えば、ＣＣＩＴ
Ｔ（国際電信電話諮問委員会）勧告Ｈ.１２０、ＣＣＩ
ＴＴ勧告Ｈ.２６１、及びＩＳＯ／ＩＥＣ ＭＰＥＧ−
１及びＭＰＥＧ−２標準に基づくアルゴリズムを包含す
る。ＭＰＥＧ−１のアルゴリズムは、国際標準化機構
（ＩＳＯ）及び国際電気標準会議（ＩＥＣ）の合同技術
委員会の一部分である動画像エキスパート・グループ
（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ ＥｘｐｅｒｔＧｒｏ
ｕｐ−ＭＰＥＧ）によって開発された。ＭＰＥＧ−１標
準は、ビデオ及び関連のオーディオ信号の圧縮表示を記
述している。その標準は、圧縮されたビット・ストリー
ムの構文及びデコーディングの方法を指定しているが、
エンコーダにおいて使用されるアルゴリズムにおける新
規性及び可変性に対してかなりの許容範囲を残してい
る。
【０００４】ＭＰＥＧ−１アルゴリズムは、主として、
一定ビット率の記憶媒体によって使用されるよう意図さ
れている。しかし、各画像におけるビットの数は、種々
なタイプの画像処理があるため、及びコード化されるシ
ーンの時空間の複雑性の時間による固有の変動のため、
一定にはならないであろう。ＭＰＥＧ−１のアルゴリズ
ムは、そのビット率で許容される変動に関する意味ある
境界を置くために、バッファ・ベースの率制御方法を使
用する。ビデオ・バッファ検証装置（ＶＢＶ）は仮想バ
ッファの形式であると考えられ、その仮想バッファの唯
一の仕事は、全体的なビット率が目標のアプリケーショ
ンに等しくなるように及びその目標からの短い期間のず
れが制限されるように、各画像をコード化するために使
用されるビットの数に制限を設けることである。この率
制御法については、次のように説明することができる。
【０００５】仮説型デコーダが後続するバッファより成
るシステムを考察することにする。そのバッファは、記
憶媒体からのビット・ストリームにおける圧縮データで
一定のビット率で満たされる。バッファ・サイズ及びビ
ット率の両方とも、圧縮ビット・ストリームで伝送され
るパラメータである。そのビット・ストリームにおける
情報から取り出される初期の遅延の後、その仮説型デコ
ーダは、第１画像と関連したデータをすべてそのバッフ
ァから瞬時に取り除く。しかる後、そのシーケンスの画
像率に等しい間隔で、そのデコーダはそのバッファにお
ける最も初期の画像と関連したすべてのデータを取り除
く。
【０００６】ビット・ストリームがＭＰＥＧ−１の率制
御要件を満たすためには、各画像に対するデータは、す
べて、それがデコーダにより必要とされる時にバッファ
において使用可能であることを必要とする。この要件
は、各画像において許容されるビットの数の上限及び下
限（ＵVBV 及び ＬVBV）に変わる。所与の画像に対する
上限及び下限は、それに先行するすべての画像において
使用されるビットの数に依存する。この要件を満たすビ
ット・ストリームを作ることはエンコーダの機能であ
る。実際のデコーダが上記のように構成され或いは動作
することは期待できない。仮説型デコーダ及びその関連
のバッファは、単に、圧縮された画像のサイズに関する
計算可能な限界を設ける１つの手段に過ぎない。
【０００７】ビット率制御という局面を処理する数多く
の手法がある。例えば、１９８４年３月発行の「IEEE T
rans. Communications, vol. COM-32, pp.225-232」に
おける「シーン適応コーダ（Scene Adaptive Coder）」
と題したＷ−Ｈ ＣＨＥＮ及びＷ.Ｋ. ＰＲＡＴＴによ
る記事は、変形係数に対する率制御された量子化要素の
考えを検討している。そこで使用される率制御法は、一
般には、コーディング時に発生される可変ビット率を一
定のビット率チャネルにマッチさせるように、イメージ
及びビデオ圧縮アルゴリズムにおいて適用される。
【０００８】もう１つの率制御手法を米国特許第５,２
３１,４８４号に見ることができ、それはＭＰＥＧ−１
に対して使用可能な率制御機構を説明している。その率
制御機構は、如何に多くのビットがそれまでにその画像
において発生されたかを、各マクロブロック後に、記録
する。それまでにその画像において発生されたビットの
数がＵVBV に近づき始める時、量子化パラメータＱＰ(Q
uantiser Parameter)は増加する。
【０００９】上記の率制御手法は、両方とも、各マクロ
ブロックに対して使用された量子化レベルを変更するこ
とによって、率制御が達成される。しかし、たとえＱＰ
が最大レベル値にセットされても、ＵVBV よりも大きい
値が発生されることはあり得ることである。これは、例
えば、ビデオ・バッファが非常に小さいか又は非常に高
い複雑性を持ったシーンがエンコードされようとしてい
る場合に生じることがある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記から鑑み、本発明
の目的は、エンコーダが１つの画像において一定の上限
よりも多くのビットを発生しないような方法で複数の画
像をエンコードするためのシステム及びテクニックを提
供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、各画像に対し
て、発生されたビットの数が制限を越えないことを保証
するビデオ・エンコーダを実現するためのシステム及び
方法に関連する。画像ｉに対する制限をＵi として示す
ことにする。好適な実施例では、システムは、それまで
に発生されたビットの数に関する制限が発生を許容され
るビットの数に関する制限を越えて接近する時、それを
検出する検出器、及びそのような状態が検出された時に
ビット率を減少させるビット・ストリーム発生器を含ん
でいる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（ａ）．ＭＰＥＧ−１環境 本発明はＭＰＥＧ−１エンコーダと関連して適用可能で
あるので、本発明の理解を容易にするために、ＭＰＥＧ
−１ビデオ圧縮アルゴリズムの幾つかの関連する局面を
レビューすることにする。しかし、本発明は、ＭＰＥＧ
−１アルゴリズムの特徴のうちの幾つかものを共用する
他のビデオ・コーディング・アルゴリズムにも適用可能
である。
【００１３】先ず第１に、テキストのページ、イメー
ジ、スピーチのセグメント、又はビデオ・シーケンスの
ような如何なるデータ・オブジェクトの圧縮も次のよう
な一連のステップとして考えることができることがわか
るであろう。即ち、 １．そのオブジェクトをトークンの集合に圧縮解除す
る。 ２．それらのトークンを、ある意味では最小の長さを持
ったバイナリ・ストリングによって表す。 ３．それらのストリングを、完全に定義された順序で連
結する。 ステップ２及びステップ３は損失がない。即ち、オリジ
ナル・データは反転時に忠実に回復可能である。ステッ
プ２はエントロピ・コーディングとして知られている。
ステップ１は、一般に、損失がなく、損失を生じ易くも
ない。殆どのビデオ圧縮アルゴリズムは、厳しいビット
率要件のために損失を生じ易い。
【００１４】大いに損失を生じ易い圧縮アルゴリズムは
冗長な情報及び無関係な情報を取り除き、視覚的には重
要そうには見えない比較的大きなエラーを許容し、観察
者が非常に敏感なシーケンスの局面を注意深く表す。Ｍ
ＰＥＧ−１において使用されるステップ１に対するテク
ニックは、予測的／補間的な動き補償されたハイブリッ
ドＤＣＴ／ＤＰＣＭコーディングであるとして説明する
ことができる。可変長コーディングとして知られるハフ
マン・コーディングはステップ２において使用される。
前述のように、ＭＰＥＧ−１標準はデコーダの仕様であ
り、圧縮されたビット・ストリーム構文であるけれど
も、ＭＰＥＧ−１仕様の次のような説明は、プレゼンテ
ーションを容易にするために、主としてエンコーダの観
点からのものである。
【００１５】ＭＰＥＧ−１ビデオ標準は、ディジタル記
憶媒体に対するビデオのコード化表示を指定する。その
アルゴリズムは、非インターレース・コンポーネント・
ビデオに関して動作するように設計される。各画像は３
つのコンポーネント、即ち、輝度（Ｙ）、赤色差（Ｃ
ｒ）、及び青色差（Ｃｂ）を有する。Ｃｒ及びＣｂ成分
の各々は、水平方向及び垂直方向の両方においてＹ成分
のサンプル数の半分のサンプルを有する。
【００１６】ＭＰＥＧ−１データ・ストリームはビデオ
・ストリーム及びオーディオ・ストリームより成る。そ
れらは、システム情報及び、恐らく、他のビット・スト
リームと一緒にパックされ、階層化されていると見なし
得るシステム・データ・ストリームになる。ＭＰＥＧ−
１データ・ストリームのビデオ層内で、その圧縮された
データは更に階層化される。それらの層の編成の説明は
本発明の理解を助けるであろう。
【００１７】それらの層は、圧縮アルゴリズムのオペレ
ーション及び圧縮ビット・ストリームの構成に関係す
る。最高の層は、シーケンス全体に対する制御情報及び
パラメータを含む「ビデオ・シーケンス層」である。次
の層では、シーケンスは、各々が画像のグループ（ＧＯ
Ｐ）として知られた連続した画像のセットに細分され
る。この層の一般的な説明が図１に示される。デコーデ
ィングは、前のＧＯＰとは本質的に無関係の任意のＧＯ
Ｐのスタートで始まる。ＧＯＰ内にある画像の数に制限
はなく、すべてのＧＯＰに等しい数の画像が存在する必
要はない。
【００１８】第３の層、即ち、画像層は単一の層であ
る。この層の一般的な表示が図２に示される。各画像の
輝度成分は１６＊１６の領域に細分される。色差成分
は、１６＊１６輝度領域と空間的にコサイト（近似的に
対応するよう分割）された８＊８の領域に細分される。
一緒に取ると、これらのコサイトされた輝度領域及び色
差領域は、マクロブロック（ＭＢ）として知られた第５
の層を形成する。１つの画像におけるマクロブロック
は、マクロブロック１で始まる辞書編集の順序で連続的
に番号付けられる。
【００１９】画像及びＭＢの間には、第４の層、即ち、
スライス層がある。各スライスは或数の連続的なＭＢよ
り成る。スライスは、画像内又は画像間のサイズが一様
である必要はない。それらはサイズが数マクロブロック
だけであってもよく、図３に示されるような複数行のＭ
Ｂを横切って延びてもよい。
【００２０】結局、各ＭＢは、図４に示されるように、
４つの８＊８輝度ブロック及び２つの８＊８クロミナン
ス・ブロックより成る。各輝度画像（画素又はピクセル
における）の幅がＣとして表され、その高さがＲとして
表される場合（Ｃは行に対するものであり、Ｒは列に対
するものである）、画像は、ＣMB＝Ｃ／１６ ＭＢの
幅、及びＲMB＝Ｒ／１６ ＭＢの高さである。１つの画
像には、ＮMB＝ＣＸ（Ｒ／２５６）のマクロブロックが
ある。
【００２１】シーケンス、ＧＯＰ、画像、及びスライス
の層は、すべて、それらと関連したヘッダを有する。ヘ
ッダはバイト境界の開始コードで始まり、対応する層に
含まれたデータに関連する情報を持っている。圧縮され
たビット・ストリームはヘッダをエンコードするために
使用されるビット及びマクロブロックをエンコードする
ために使用されるビットより成ることは注目される。ヘ
ッダをエンコードするために使用されるビットをヘッダ
・ビットと呼ぶことにする。
【００２２】ＧＯＰ内には、３つのタイプの画像を生じ
させることができる。それらの画像タイプを区別する相
違点は使用される圧縮方法である。第１のタイプ、即
ち、イントラモード画像或いはＩ−画像は、他の何れの
画像からも無関係に圧縮される。Ｉ−画像相互間の距離
に関する一定の上限はないけれども、それらは、ランダ
ム・アクセス及び他の特別のオペレーション・モードを
容易にするために１つのシーケンスに散在することが多
いと考えられる。各ＧＯＰはＩ−画像でもって開始しな
ければならず、追加のＩ−画像がそのＧＯＰ内に現れる
ことがある。他の２つのタイプの画像、即ち、予測的に
動き補償された画像（Ｐ−画像）及び双方向的に動き補
償された画像（Ｂ−画像）は、動き補償に関する説明に
おいて後述することにする。
【００２３】ＧＯＰにおけるＩ−画像、Ｐ−画像、及び
Ｂ−画像の数及び順序に関して、幾つかのルールが適用
する。Ｉ−画像及びＰ−画像を集合的にアンカ画像と呼
ぶ場合、ＧＯＰは少なくとも１つのアンカ画像を含み、
それ以上のアンカ画像を含むこともある。更に、アンカ
画像の各隣接した対の間には、ゼロ又はそれ以上のＢ−
画像があってもよい。一般的なＧＯＰの例示が図５に示
される。
【００２４】１つの非常に有用なイメージ圧縮テクニッ
クは変換コーディングである。ＭＰＥＧ−１及び他の幾
つかの圧縮標準では、離散的コサイン変換（ＤＣＴ）が
選択された変換である。Ｉ−画像の圧縮は、 １．ピクセルのブロックのＤＣＴを取るステップ ２．ＤＣＴ係数を量子化するステップ ３．その結果をハフマン・コーディングするステップに
よって得られる。ＭＰＥＧ−１では、ＤＣＴオペレーシ
ョンは、ｎ＊ｎピクセルのブロックをｎ＊ｎセットの変
換係数に変換する。幾つかの国際的な圧縮標準のよう
に、ＭＰＥＧ−１アルゴリズムは８＊８のＤＣＴブロッ
ク・サイズを使用する。ＤＣＴ変換そのものは損失のな
いオペレーションであり、計算装置及びそれによって遂
行されるアルゴリズムの精度内に反転可能である。
【００２５】第２のステップ、即ち、ＤＣＴ係数の量子
化はＭＰＥＧ−１アルゴリズムにおける主要な損失源で
ある。各ＭＢに対するＤＣＴ係数のｋ番目のアレイの素
子をｃkmn によって表す場合（但し、切り捨て或いは丸
めの修正を別にして、ｍ及びｎは０から７までの範囲で
あり、ｋは０から５までの範囲である）、量子化は、各
ＤＣＴ係数ｃkmn をｗkmn ＊ＱＰでもって除することに
よって得られる（但し、ｗkmn は重み係数であり、ＱＰ
は量子化パラメータである）。重み係数ｗkmnは、粗い
量子化が視覚的に重要性の少ない係数に適用されること
を可能にする。量子化されたＤＣＴ係数はｄkmn と呼ば
れる。係数ｄk00はその量子化されたＤＣＴ係数であ
る。
【００２６】量子化パラメータＱＰは、ＭＰＥＧ−１に
おける品質対ビット率のトレード・オフの主要な手段で
ある。ＱＰが１つの画像内でＭＢからＭＢまで変わり得
ることに注目することは重要である。この特徴は各画像
の異なる領域が異なるステップ・サイズでもって量子化
されることを可能にし、各画像にわたって及び画像から
画像まで視覚的品質を均等化（及び最適化）しようとす
るために使用可能である。ＱＰを変更することは、エン
コーダによって発生されたストリームのビット率を調整
することも可能である。ＱＰは、発生されるビットの数
を減少又は増加させるために、それぞれ、増加又は減少
する。
【００２７】ｍ又はｎが０に等しくない場合、ｑkmn を
ｄkmn に等しくさせ、ｑk00 を各ブロックに対するＤＣ
係数とその同じ成分における前にコード化されたブロッ
クとの差にさせることにする。係数ｑk00 は、ハフマン
・コードのセットを使用して編成され、コード化され
る。ハフマン・エンコード・ステップの詳細は本発明の
理解にとって必須のものではなく、その分野では一般的
に理解されているので、本願では、これ以上の説明は行
わないことにする。
【００２８】殆どの動画像シーケンスは連続する画像相
互間の高度の相関関係を示している。画像をコード化す
る前にこの冗長性を取り除くために有用な方法は「動き
補償」である。動き補償は、１つのシーンにおける動き
をモデル化しそして算定するための幾つかの手段を必要
とする。ＭＰＥＧ−１では、各画像は区切られてマクロ
ブロックにされ、各ＭＢは予測画像の同じ一般的な空間
的ロケーションにおける１６＊１６の領域に比較され
る。ある意味ではＭＢと最もよく一致するそれら予測画
像における領域は予測として使用される。ＭＢの空間的
ロケーションとそれの予測の空間的ロケーションとの差
は動きベクトルと呼ばれる。従って、ＭＢの動き算定及
び補償の出力は動きベクトル及び動き補償された差マク
ロブロックである。圧縮形式では、これらは、一般に
は、オリジナルＭＢそのものよりも少ないビットしか必
要としない。過去において単一の予測画像を使用して予
測的に動き補償される画像はＰ−画像として知られてい
る。この種の予測は、ＭＰＥＧ−１では、未来方向予測
(forward-in-time prediction)とも呼ばれる。
【００２９】前述のように、Ｐ−画像とそれの予測画像
との間の時間的間隔は１つの画像間隔よりも大きくなる
ことがある。Ｐ−画像相互間又はＩ−画像とＰ−画像と
の間にある画像に対して、過去方向予測(backward-in-t
ime prediction)が未来方向予測に加えて使用可能であ
る（図５参照）。そのような画像は双方向的に動き補償
された画像、即ち、Ｂ−画像として知られている。Ｂ−
画像に対しては、未来方向及び過去方向予測に加えて、
内挿動き補償が可能にされる。その補償では、未来予測
は前の過去予測画像からのブロック及び将来の予測画像
からのブロックの平均である。この場合、２つの動きベ
クトルが必要とされる。
【００３０】双方向動き補償の使用は、図５に示される
ように、２レベル動き補償構造に通じる。各矢印は、点
に接触する画像を使用して、矢印頭部に接触する画像の
予測を表す。各Ｐ−画像は前のアンカ画像（その場合
は、Ｉ−画像又はＰ−画像）を使用して動き補償され
る。各Ｂ−画像は、それの直前及び直後アンカ画像によ
って動き補償される。ＭＰＥＧ−１では、アンカ画像相
互間の距離及びＩ−画像相互間の距離に関する制限は全
く指定されない。事実、これらのパラメータは、シーケ
ンス全体に渡って一定である必要はない。Ｉ−画像相互
間の距離をＮとし、Ｐ−画像相互間の距離をＭとする
と、図５に示されたシーケンスは（Ｎ，Ｍ）＝（９，
３）を有する。
【００３１】従って、ＭＰＥＧ−１シーケンスは一連の
Ｉ−画像より成り、それらのＩ−画像はそれらの間に１
つ又はそれ以上のＰ−画像を持つか、或いは全く持たな
い。種々なＩ−画像及びＰ−画像は、それらの間にＢ−
画像を全く持たないか、或いは１つ又はそれ以上のＢ−
画像を持ち、後者の場合、それらはアンカ画像として動
作する。
【００３２】Ｂ−画像におけるＭＢには、適用可能な３
種類の動き補償、即ち、未来方向、過去方向、及び内挿
動き補償があることは明らかである。エンコーダはこれ
らのモードの１つを選択する。或ＭＢに対して、正確な
予測を生じる動き補償モードはない。そのような場合、
ＭＢは、Ｉ−画像におけるマクロボックス、即ち、イン
トラモードＭＢと同じ態様で処理可能である。これはも
う１つの可能な動き補償モードである。従って、Ｐ−画
像及びＢ−画像に対して種々の動き補償モードがある。
【００３３】各ＭＢをコード化するために使用される動
き補償モードに関するサイド情報及びそのモードと関連
するすべての動き補償されたマクロブロックをコード化
する必要性に加えて、動き補償されたマクロブロックの
コーディングはイントラモードＭｂｓ．のそれと非常に
類似している。量子化におけるわずかな相違があるけれ
ども、ｗkmn ＊ＱＰによる除算のモデルはなお持続す
る。動き補償されたＭｂｓでは、ＤＣ係数に対して差分
コーディングは使用されない。量子化されたＤＣＴ係数
そのものはｑkmn であり、それはハフマン・コードでコ
ード化される。
【００３４】量子化されたＤＣＴデータを表すためにハ
フマン・コードを使用する他に、ハフマン・コードは動
きベクトルを表すためにも使用される。動きベクトルそ
のものは差分的にエンコードされる。即ち、ハフマン・
コードは動きベクトルそのものに対してではなく、ＭＢ
における動きベクトルと現在のマクロブロックの前にエ
ンコードされたものから計算可能な基準動きベクトルと
の間の差に対して割り当てられる。差分動きベクトルは
ｍｖn と呼ばれる。但し、ｎは未来方向のＭＢ又は予測
されたＭＢに対してはゼロであり、内挿ＭＢに対しては
０から１の範囲である。エンコーダは各ＭＢにおけるＱ
Ｐに対する値を明示的に送ってもよく、或いは送らなく
てもよい。エンコーダがＱＰに対する値をビット・スト
リームで明示的に送らない場合、最後のＭＢにおいて使
用された値が使用される。ＱＰが明示的に送られても或
いは送られなくても、マクロブロックにおいて使用され
る動き補償モードはマクロブロック・モードに妥協す
る。
【００３５】マクロブロックの圧縮された表示を発生す
るために必要な情報はマクロブロック型の差分動きベク
トル、ＱＰ及びｑkmn である。
【００３６】オリジナル・マクロブロックにおけるデー
タと共にエンコーダによって行われた判断は、マクロブ
ロックのエンコードされた表示において多くのビットを
使用する方法を決定することは明らかである。量子化さ
れたＤＣＴ係数を表すハフマン・コードワードは、一般
的云えば、その量子化された係数が更に大きい時、更に
多くのビットを使用する。従って、ＱＰが小さい時、或
いは係数が大きい場合、その係数に対する更に多くのビ
ットが必要となる。又、大きな差分動きベクトルをエン
コードするためには、小さい差分動きベクトルをエンコ
ードするためよりも多くのビットが必要とされる。結
局、前のマクロブロックにおいて使用されたＱＰの値と
は異なるＱＰの値を使用することは、ＱＰを表すために
余分なビットを必要とする。
【００３７】ＭＰＥＧ−１標準の目的は圧縮されたビッ
ト・ストリームの構文及びそれをデコードするために使
用される方法を指定することであることは、以上の説明
から明らかである。システムをそれのアプリケーション
の特殊な要求に適合させるためにエンコーダ・アルゴリ
ズム及びハードウエア・デザイナにかなりの許容範囲が
与えられる。特に、デコーダは、多くのビットを画像の
種々な部分において使用する方法を決定することができ
る。
【００３８】通常のＭＰＥＧ−１エンコーダの簡単な図
が図６に示される。エンコーダ１は多くのサブシステム
を含み、そのうちの３つが示される。詳しく云えば、ベ
ースＭＢビット・ストリーム発生器２、ヘッダ・ビット
・ストリーム発生器３、及びマルチプレクサ４が示され
る。入力ビデオ信号Ｖがそのエンコーダ１に送られる。
ＭＢビット・ストリーム発生器３は各ＭＢに対する圧縮
された表示を作成する。その表示はビット・ストリーム
ｃ0 を形成する。そのヘッダ・ビット・ストリーム発生
器３は、ビット・ストリームｃ1 を形成するシーケン
ス、ＧＯＰ、画像、及びスライスを発生する。マルチプ
レクサ４はそのヘッダ・ビット及びマクロブロック・ビ
ットを出力圧縮ビット・ストリームｃ2 として与える。
【００３９】通常のベースＭＢビット・ストリーム発生
器が更に詳細に図７に示される。このビット・ストリー
ム発生器に幾つかの信号、即ち、ＱＰ'（最後のＭＢに
対して使用されるＱＰの値）、現在のＭＢに対するＱ
Ｐ、ｍｏ（マクロブロックに対する動き補償モード）、
差分動きベクトル、ｍｖn 、及び係数ｑkmn が送られ
る。ＱＰ'及びＱＰは減算器５に送られる。減算の結果
はゼロ検出器６に送られる。そのゼロ検出器はＱＰ'＝
ＱＰである場合にはゼロに等しい信号ｇ1 を発生し、そ
うでない場合には１に等しい信号ｇ1 を発生する。
【００４０】信号ｇ1 及びｍ0（共にマクロブロック・
モードに対する）及びＱＰは、ハフマン・コードワード
のセットｈ1 を発生する第１ハフマン・エンコーダ・サ
ブシステム７に送られる。動きベクトルｍｖn は、ハフ
マン・コードワードのセットｈ2 を発生する第２ハフマ
ン・エンコーダ・サブシステム８に送られる。ＤＣＴ係
数ｑkmn は、ハフマン・コードワードのセットｈ3 を発
生する第３ハフマン・エンコーダ・サブシステム９に送
られる。ハフマン・コードワードのセットｈ1、ｈ2、及
びｈ3 は連結器１０において連結され、その結果はマク
ロブロックの圧縮バージョンｃ0 である。
【００４１】（ｂ）．エンコーダの好適な実施例 図８は本発明の実施例のコンポーネント及びそれらの相
互接続を示す。入力ビデオ信号Ｖ0 は修正エンコーダ・
サブシステム１１に送られる。各マクロブロックがエン
コードされる前に、エンコーダは情報信号Ｉ0 を検出サ
ブシステム１２に送る。各マクロブロックに対して、検
出サブシステム１２は、１又は０となるスイッチング信
号ｓを送出する。そのスイッチング信号は、修正ＭＢビ
ット・ストリーム発生器１３に送られる。
【００４２】その修正ＭＢビット・ストリーム発生器は
各ＭＢに対する圧縮表示を作成する。その圧縮表示はビ
ット・ストリームｃ3 を形成する。ヘッダ・ビット・ス
トリーム発生器１４は、ビット・ストリームｃ4 を形成
するシーケンス、ＧＯＰ、画像、及びスライス・ヘッダ
を発生する。マルチプレクサ１５は、ヘッダ・ビット及
びＭＢビットを出力圧縮ビット・ストリームｃ5 として
与える。
【００４３】図９は修正ＭＢビット・ストリーム発生器
を示す。ベースＭＢビット・ストリーム発生器に送られ
る信号ＱＰ'、ＱＰ、ｍｏ、ｍｖn、及びｑkmn に加え
て、修正ＭＢビット・ストリーム発生器はスイッチング
信号ｓも受ける。
【００４４】修正ＭＢビット・ストリーム発生器の機能
は、全体的には次のように説明することができる。その
修正ビット・ストリーム発生器への入力であるスイッチ
ング信号ｓが１に等しい場合、その修正ビット・ストリ
ーム発生器は図６に示されたビット・ストリーム発生器
と全く同じように動作する。一方、ｓが０に等しい場
合、修正ビット・ストリーム発生器は非常にわずかなビ
ットを使用する圧縮されたマクロブロックを発生する。
この圧縮されたマクロブロックは最後のマクロブロック
において使用されたＱＰに対する同じ値を現在のマクロ
ブロックにおいてエンコードすること（それは、そうし
ない場合に、ＱＰに対する新しい値を表すために使用さ
れたかもしれないビットが節約されるであろうことを意
味する）、差分動きベクトルを０でもって置換すること
（差分動きベクトルを表すために使用されるビットの数
を減少させるであろう）、及び量子化されたＤＣＴ係数
を０でもって置換すること（非常にわずかなビットを使
用したＤＣＴ係数に対して使用されたハフマン・コード
ワードを作るであろう）によって発生される。
【００４５】図９に戻ると、ＱＰ'及びＱＰは減算器１
６に送られる。減算の結果はゼロ検出器１７に送られ
る。ゼロ検出器１７は、ＱＰ'＝ＱＰである場合にはゼ
ロに等しい信号ｇ2 を発生し、そうでない場合には１に
等しい信号ｇ2 を発生する。
【００４６】信号ｇ2 及びスイッチング信号ｓはＡＮＤ
回路１８に送られる。ＡＮＤ回路１８の出力ｇ3 は、ｓ
＝１である場合にｇ2 に等しくなり、ｓ＝０である場合
にゼロに等しくなる。信号ｇ3、ＱＰ、及びｍｏはすべ
て第１ハフマン・エンコーダ・サブシステム１９に送ら
れ、そのエンコーダ・サブシステム１９は一組のハフマ
ン・コードワードｈ4 を発生する。ハフマン・エンコー
ダ・サブシステム１９のオペレーションは、このハフマ
ン・エンコーダが信号ｇ1 ではなく信号ｇ3 を送られる
ことを除けば、図７における第１ハフマン・エンコーダ
７のオペレーションと同じである。
【００４７】差分動きベクトルに対する信号ｍｖn 及び
スイッチング信号ｓはＡＮＤ回路２０に送られる。ＡＮ
Ｄ回路２０の出力ｍｖ'n は、ｓ＝１である場合にすべ
てのｎに対してｍｖn に等しくなり、ｓ＝０である場合
にはすべてのｎに対してゼロになる。信号ｍｖn は第２
ハフマン・エンコーダ・サブシステム２１に送られ、そ
のサブシステム２１は一組のハフマン・コードワードｈ
5 を発生する。このサブシステム２１のオペレーション
は、このハフマン・エンコーダが信号ｍｖn ではなく信
号ｍｖ'n を送られることを除けば、図７における第２
ハフマン・エンコーダ８のオペレーションと同じであ
る。
【００４８】ＤＣＴ係数に対する信号ｑkmn 及びスイッ
チング信号ｓはＡＮＤ回路２２に送られる。ＡＮＤ回路
２２の出力ｍｖ'n は、ｓ＝１である場合にすべての
ｋ、ｍ、及びｎに対してｑkmn に等しくなり、ｓ＝０で
ある場合にはすべてのｋ、ｍ、及びｎに対してゼロにな
る。信号ｑkmn は第３ハフマン・エンコーダ・サブシス
テム２３に送られ、そのサブシステム２３は一組のハフ
マン・コードワードｈ6を発生する。このサブシステム
２３のオペレーションは、このハフマン・エンコーダが
信号ｑkmn ではなく信号ｑ'kmn を送られることを除け
ば、図７における第３ハフマン・エンコーダ８のオペレ
ーションと同じである。
【００４９】ハフマン・コードワードｈ4、ｈ5，及びｈ
6 のセットは連結サブシステム２４において連結され、
その結果ｃ4 はマクロブロックの圧縮バージョンであ
る。このサブシステムは、入力がｈ1、ｈ2、及びｈ3 で
はなくｈ4、ｈ5、及びｈ6 であることを除けばサブシス
テム２４と同じ態様で動作する。
【００５０】図１０は、図８に示された検出器サブシス
テム１２に対する好適な実施例を示す。この検出器は３
つの入力信号及び１つの出力信号を有する。それらの入
力信号は、Ｕi（現在の画像において発生されるべきビ
ットの数に対する上限）、ｈ（その画像に未だ置かれて
いないヘッダ・ビットの数よりも大きい又はその数に等
しい数）、及びｒ（その画像において未だエンコードさ
れていないＭＢの数）である。出力信号ｓは修正ビット
・ストリーム発生器に送られるスイッチング信号であ
る。
【００５１】信号Ｕi 及びｈは差（減算器）回路２５に
送られる。その回路２５は出力信号Ｕ'＝Ｕi−ｈを発生
する。信号ｒはマルチプレクサ２６に送られ、マルチプ
レクサ２６は出力信号ｒ'＝ｒ＊ｍ を発生する（但し、
ｍは定数である）。信号Ｕ及びｒは差（減算器）回路２
７に送られ、その回路２７は出力信号Ｕ2＝Ｕ'−ｒ'を
発生する。信号Ｕ2 は比較器２８に送られ、その比較器
は、Ｕ2＞Ｔ である場合に１に等しい出力信号ｓを発生
し、そうでない場合には０に等しい出力信号ｓを発生す
る（但し、Ｔは閾値である）。
【００５２】下記のような条件の下で、画像ｉにおいて
発生されたビットの数はＵi よりも小さいであろう。即
ち、 ・ ｍは、ｓ＝０である時、マクロブロックにおいて発
生されたビットの最大数よりも大きいか又はそれに等し
い。 ・ Ｔは、ｓ＝１である時、マクロブロックにおいて発
生されたビットの最大数よりも大きいか又はそれに等し
い。 ・ Ｕi は、画像全体に対して必要なヘッダ・ビット
（Ｈ）とｍ及びＮMB の積との和よりも大きい、即ち、
Ｕi＞Ｈ＋（ｍ＊ＮMB）。
【００５３】この実施例は多くの方法で修正可能であ
る。例えば、修正ＭＢビット・ストリーム発生器は、ｓ
＝０である時、ｑkmn のサブセットしかゼロにセットさ
れないように構成可能である。もう１つの例として、そ
の修正ビット・ストリーム発生器は、ｓ＝０である時、
差分動きベクトルがゼロにされないように構成可能であ
る。第３の例として、その修正ビット・ストリーム発生
器は、最も少ない数のビットを使用する動き補償モード
をいつも選択するように構成可能である。
【００５４】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
【００５５】（１）スイッチング信号に応答して画像の
一部分を表す第１の数のビットを含むビット・ストリー
ムを発生するための手段にして、前記第１の数のビット
は第１限界によって制限されるものと、前記スイッチン
グ信号に応答して前記画像の一部分を表す第２の数のビ
ットを含むビット・ストリームを発生するための手段に
して、前記第２の数のビットは第２限界によって制限さ
れ、前記第２限界は前記第１限界よりも小さいものであ
るものと、前記画像の残り部分をエンコードするために
必要であると予測されるビットの数の関数としてスイッ
チング信号の状態をセットするためのスイッチング信号
発生手段と、を含む動画像圧縮システム。 （２）前記第１限界及び前記第２限界は入力画像データ
に依存しないことを特徴とする上記（１）に記載のシス
テム。 （３）前記必要であると予測されるビットの数は、各残
り部分に対する前記第２限界に等しいビットの数をいつ
も発生すべき場合前記第２手段を使用して前記残り部分
をエンコードするために必要な数のビットに前記第１限
界を加えることによって決定されることを特徴とする上
記（１）に記載のシステム。 （４）画像をエンコードするために既に使用されたビッ
トの第１の数と前記画像の残り部分をエンコードするた
めに必要であると予測されるビットの第２の数との和を
前記画像の全体をエンコードするために許容されるビッ
トの最大数に比較するための比較手段と、前記比較手段
に結合されたエンコーダと、を含み、前記エンコーダ
は、前記和が前記ビットの最大数を超えない時、第１の
エンコーディング方法に従って決定される数のビットを
使用して前記画像の次の領域をエンコードし、前記和が
前記ビットの最大数を超える時、第２のエンコーディン
グ方法に従って第２の数のビットを使用して前記画像の
次の領域をエンコードすることを特徴とする動画像圧縮
システム。 （５）前記エンコーダは複数個のハフマン・エンコーダ
を含むこと、及び前記比較手段に応答して、動き補償ベ
クトル、量子化値、及び前記画像の少なくとも一部分に
対する量子化された変換係数のうちの少なくとも２つが
修正されること、を特徴とする上記（４）に記載のシス
テム。 （６）前記エンコーダは複数個のハフマン・エンコーダ
を含むこと、及び前記比較手段に応答して、動き補償モ
ード、動き補償ベクトル、及び前記画像の少なくとも一
部分に対する量子化された変換係数のうちの少なくとも
１つが修正されること、を特徴とする上記（４）に記載
のシステム。 （７）動画像を圧縮するための方法にして、少なくとも
２つのエンコーディング方法を使用してエンコードされ
るべき画像の一部分をエンコードするに必要であると予
測されるビットの数の関数である状態を持ったスイッチ
ング信号を発生するステップと、第１状態にある前記ス
イッチング信号に応答して、前記一部分のセグメントを
表す第１の数のビットを含むビット・ストリームを発生
するステップであって、前記第１の数のビットは第１限
界によって制限されるものと、第２状態にある前記スイ
ッチング信号に応答して、前記一部分のセグメントを表
す第２の数のビットを含むビット・ストリームを発生す
るステップであって、前記第２の数のビットは第２限界
によって制限され、前記第２限界は前記第１限界よりも
小さいものであるものと、を含むことを特徴とする方
法。 （８）前記第１限界及び前記第２限界は入力画像データ
に依存しないことを特徴とする上記（７）に記載の方
法。 （９）動画像をエンコードするための方法にして、画像
をエンコードするために既に使用されたビットの第１の
数と前記画像の残り部分をエンコードするために必要で
あると予測されるビットの第２の数との和を前記画像の
全体をエンコードするために許容されるビットの最大数
に比較するステップと、前記和が前記ビットの最大数を
超えない時、第１のエンコーディング方法に従って決定
される数のビットを使用して前記画像の次の領域をエン
コードするステップと、前記和が前記ビットの最大数を
超える時、第２のエンコーディング方法に従って第２の
数のビットを使用して前記画像の次の領域をエンコード
するステップと、を含む方法。 （１０）前記エンコードすることはハフマン・エンコー
ディングを含むこと、及び前記比較の結果に応答して、
動き補償ベクトル、量子化値、及び前記画像の少なくと
も一部分に対する量子化された変換係数のうちの少なく
とも２つが修正されること、を特徴とする上記（９）に
記載の方法。 （１１）前記エンコードすることはハフマン・エンコー
ディングを含むこと、及び前記比較の結果に応答して、
動き補償モード、動き補償ベクトル、及び前記画像の少
なくとも一部分に対する量子化された変換係数のうちの
少なくとも１つが修正されること、を特徴とする上記
（９）に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＭＰＥＧ−１データ・ストリームのビデオ圧縮
層における圧縮されたデータの「画像のグループ（ＧＯ
Ｐ）」層の例示的セットを示す。
【図２】ＭＰＥＧ−１データ・ストリームのビデオ圧縮
層における圧縮されたデータのＭＢ層における画像の例
示的マクロブロック（ＭＢ）細分を示す。
【図３】フレーム又は画像の例示的スライス細分を示
す。
【図４】マクロブロックのブロック細分を示す。
【図５】ＭＰＥＧ−１において使用されるごＰにおける
画像間の２レベル動き補償を示す。
【図６】通常のエンコーダの単純化したもののブロック
図である。
【図７】図６に示されたエンコーダのコンポーネントで
あるベースＭＢビット・ストリーム発生器のブロック図
である。
【図８】各画像に対して、発生されるビットの数が限界
を超えないことを保証するビデオ・エンコーダの好適な
実施例である。そのビデオ・エンコーダは、本発明の原
理に従ったテクニックを実施するための２コンポーネン
ト・サブシステムを組み込むものである。
【図９】図８に示されたエンコーダのサブシステムであ
る修正ビット・ストリーム発生器に対する好適な実施例
を示す。
【図１０】図８に示されたエンコーダのサブシステムで
ある検出器に対する好適な実施例を示す。
フロントページの続き (72)発明者 ハイディ・アーリエン・ピーターソン アメリカ合衆国ニューヨーク州、ニューヨ ーク、モット・ストリート 284、アパー トメント・５・エイチ (72)発明者 エリック・ビシット アメリカ合衆国カリフォルニア州、サン・ フランシスコ、オーク 1709、アパートメ ント・ナンバー・１

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】スイッチング信号に応答して画像の一部分
    を表す第１の数のビットを含むビット・ストリームを発
    生するための手段にして、前記第１の数のビットは第１
    限界によって制限されるものと、 前記スイッチング信号に応答して前記画像の一部分を表
    す第２の数のビットを含むビット・ストリームを発生す
    るための手段にして、前記第２の数のビットは第２限界
    によって制限され、前記第２限界は前記第１限界よりも
    小さいものであるものと、 前記画像の残り部分をエンコードするために必要である
    と予測されるビットの数の関数としてスイッチング信号
    の状態をセットするためのスイッチング信号発生手段
    と、 を含む動画像圧縮システム。
  2. 【請求項２】前記第１限界及び前記第２限界は入力画像
    データに依存しないことを特徴とする請求項１に記載の
    システム。
  3. 【請求項３】前記必要であると予測されるビットの数
    は、各残り部分に対する前記第２限界に等しいビットの
    数をいつも発生すべき場合前記第２手段を使用して前記
    残り部分をエンコードするために必要な数のビットに前
    記第１限界を加えることによって決定されることを特徴
    とする請求項１に記載のシステム。
  4. 【請求項４】画像をエンコードするために既に使用され
    たビットの第１の数と前記画像の残り部分をエンコード
    するために必要であると予測されるビットの第２の数と
    の和を前記画像の全体をエンコードするために許容され
    るビットの最大数に比較するための比較手段と、 前記比較手段に結合されたエンコーダと、 を含み、 前記エンコーダは、前記和が前記ビットの最大数を超え
    ない時、第１のエンコーディング方法に従って決定され
    る数のビットを使用して前記画像の次の領域をエンコー
    ドし、前記和が前記ビットの最大数を超える時、第２の
    エンコーディング方法に従って第２の数のビットを使用
    して前記画像の次の領域をエンコードすることを特徴と
    する動画像圧縮システム。
  5. 【請求項５】前記エンコーダは複数個のハフマン・エン
    コーダを含むこと、及び前記比較手段に応答して、動き
    補償ベクトル、量子化値、及び前記画像の少なくとも一
    部分に対する量子化された変換係数のうちの少なくとも
    ２つが修正されること、 を特徴とする請求項４に記載のシステム。
  6. 【請求項６】前記エンコーダは複数個のハフマン・エン
    コーダを含むこと、及び前記比較手段に応答して、動き
    補償モード、動き補償ベクトル、及び前記画像の少なく
    とも一部分に対する量子化された変換係数のうちの少な
    くとも１つが修正されること、 を特徴とする請求項４に記載のシステム。
  7. 【請求項７】動画像を圧縮するための方法にして、 少なくとも２つのエンコーディング方法を使用してエン
    コードされるべき画像の一部分をエンコードするに必要
    であると予測されるビットの数の関数である状態を持っ
    たスイッチング信号を発生するステップと、 第１状態にある前記スイッチング信号に応答して、前記
    一部分のセグメントを表す第１の数のビットを含むビッ
    ト・ストリームを発生するステップであって、前記第１
    の数のビットは第１限界によって制限されるものと、 第２状態にある前記スイッチング信号に応答して、前記
    一部分のセグメントを表す第２の数のビットを含むビッ
    ト・ストリームを発生するステップであって、前記第２
    の数のビットは第２限界によって制限され、前記第２限
    界は前記第１限界よりも小さいものであるものと、 を含むことを特徴とする方法。
  8. 【請求項８】前記第１限界及び前記第２限界は入力画像
    データに依存しないことを特徴とする請求項７に記載の
    方法。
  9. 【請求項９】動画像をエンコードするための方法にし
    て、 画像をエンコードするために既に使用されたビットの第
    １の数と前記画像の残り部分をエンコードするために必
    要であると予測されるビットの第２の数との和を前記画
    像の全体をエンコードするために許容されるビットの最
    大数に比較するステップと、 前記和が前記ビットの最大数を超えない時、第１のエン
    コーディング方法に従って決定される数のビットを使用
    して前記画像の次の領域をエンコードするステップと、 前記和が前記ビットの最大数を超える時、第２のエンコ
    ーディング方法に従って第２の数のビットを使用して前
    記画像の次の領域をエンコードするステップと、 を含む方法。
  10. 【請求項１０】前記エンコードすることはハフマン・エ
    ンコーディングを含むこと、及び前記比較の結果に応答
    して、動き補償ベクトル、量子化値、及び前記画像の少
    なくとも一部分に対する量子化された変換係数のうちの
    少なくとも２つが修正されること、 を特徴とする請求項９に記載の方法。
  11. 【請求項１１】前記エンコードすることはハフマン・エ
    ンコーディングを含むこと、及び前記比較の結果に応答
    して、動き補償モード、動き補償ベクトル、及び前記画
    像の少なくとも一部分に対する量子化された変換係数の
    うちの少なくとも１つが修正されること、 を特徴とする請求項９に記載の方法。
JP8048771A 1995-03-27 1996-03-06 保証されたビット発生限界を有する動画像圧縮システム Pending JPH08275158A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US410786 1995-03-27
US08/410,786 US5668598A (en) 1995-03-27 1995-03-27 Motion video compression system with guaranteed bit production limits

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08275158A true JPH08275158A (ja) 1996-10-18

Family

ID=23626212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8048771A Pending JPH08275158A (ja) 1995-03-27 1996-03-06 保証されたビット発生限界を有する動画像圧縮システム

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5668598A (ja)
JP (1) JPH08275158A (ja)
KR (1) KR100196890B1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999038262A1 (en) * 1998-01-21 1999-07-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Variable-length encoder
US8724915B2 (en) 2006-12-20 2014-05-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Image encoding and decoding method and apparatus using texture synthesis

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09107547A (ja) * 1995-10-09 1997-04-22 Hitachi Ltd 既圧縮動画データ量削減装置および既圧縮動画データ量削減システムならびに既圧縮動画データ量削減方法
US5686963A (en) * 1995-12-26 1997-11-11 C-Cube Microsystems Method for performing rate control in a video encoder which provides a bit budget for each frame while employing virtual buffers and virtual buffer verifiers
JPH1198020A (ja) * 1997-09-24 1999-04-09 Sony Corp ビットストリーム解析方法及び装置
US6151361A (en) * 1997-12-29 2000-11-21 Thomson Licensing S.A. System and method for reducing multipass signal degradation
US6614934B1 (en) * 1998-03-06 2003-09-02 Divio, Inc. Method and apparatus for concatenating bits of odd-length words
US6512852B1 (en) 1998-03-06 2003-01-28 Divio, Inc. Method and apparatus for concatenating bits of odd-length words
GB2356508B (en) 1999-11-16 2004-03-17 Sony Uk Ltd Data processor and data processing method
EP1146745B1 (en) * 2000-03-08 2019-09-04 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Coding device and coding method
GB2387055A (en) * 2002-03-28 2003-10-01 Sony Uk Ltd Data compression method including target data quantity allocation
US7277587B2 (en) * 2002-04-26 2007-10-02 Sharp Laboratories Of America, Inc. System and method for lossless video coding
US7543326B2 (en) * 2002-06-10 2009-06-02 Microsoft Corporation Dynamic rate control
US20030235250A1 (en) * 2002-06-24 2003-12-25 Ankur Varma Video deblocking
AU2003280512A1 (en) * 2002-07-01 2004-01-19 E G Technology Inc. Efficient compression and transport of video over a network
US6900746B1 (en) * 2003-12-23 2005-05-31 Wend Llc Asynchronous, data-activated concatenator for variable length datum segments
US8765983B2 (en) * 2009-10-30 2014-07-01 Aurora Algae, Inc. Systems and methods for extracting lipids from and dehydrating wet algal biomass
US10554220B1 (en) * 2019-01-30 2020-02-04 International Business Machines Corporation Managing compression and storage of genomic data

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3013381B2 (ja) * 1990-03-28 2000-02-28 ソニー株式会社 可変長データの復号装置
JP3002019B2 (ja) * 1991-07-04 2000-01-24 富士通株式会社 セル廃棄補償機能を有する画像符号化伝送方式
US5231484A (en) * 1991-11-08 1993-07-27 International Business Machines Corporation Motion video compression system with adaptive bit allocation and quantization
GB2269289B (en) * 1992-07-13 1995-10-25 Sony Broadcast & Communication Serial data decoding
US5325125A (en) * 1992-09-24 1994-06-28 Matsushita Electric Corporation Of America Intra-frame filter for video compression systems

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999038262A1 (en) * 1998-01-21 1999-07-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Variable-length encoder
US6741651B1 (en) 1998-01-21 2004-05-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Variable-length encoder
US8724915B2 (en) 2006-12-20 2014-05-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Image encoding and decoding method and apparatus using texture synthesis

Also Published As

Publication number Publication date
US5668598A (en) 1997-09-16
KR100196890B1 (ko) 1999-06-15
KR960036740A (ko) 1996-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100253931B1 (ko) 디지탈 영상 시퀀스의 디코딩 방법 및 장치
EP0959627B1 (en) A motion video compression system with adaptive bit allocation and quantization
US5414469A (en) Motion video compression system with multiresolution features
US5136371A (en) Digital image coding using random scanning
US5719632A (en) Motion video compression system with buffer empty/fill look-ahead bit allocation
KR100343352B1 (ko) 일정 비트 레이트 혹은 가변 비트 레이트를 위한 디지털 동영상 시퀀스 2-패스 부호화 방법
US6008848A (en) Video compression using multiple computing agents
US8036280B2 (en) Image coding and decoding method and apparatus considering human visual characteristics
US5668598A (en) Motion video compression system with guaranteed bit production limits
EP0736843B1 (en) A motion video compression system with adaptive quantisation
US5652629A (en) Bidirectional motion estimation in a motion video compression system
US5757967A (en) Digital video decoder and deinterlacer, format/frame rate converter with common memory
KR100227298B1 (ko) 부호화 화상의 부호량 제어 방법
US6968003B1 (en) Speed-memory tradeoff for MPEG decoders
WO1991014340A1 (en) Digital image processing including block edges filtering
US7058677B1 (en) Method and apparatus for selectible quantization in an encoder
KR19980065491A (ko) 영상 데이터 부호화방법 및 그 회로
JPH09135418A (ja) 画像記録装置
JPH03124125A (ja) Ｐｃｍ符号化装置