JPH09214972A - デコーダ回路、ｍｐｅｇビデオストリーム復号化方法およびコンピュータ - Google Patents

デコーダ回路、ｍｐｅｇビデオストリーム復号化方法およびコンピュータ

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JPH09214972A
JPH09214972A JP8338789A JP33878996A JPH09214972A JP H09214972 A JPH09214972 A JP H09214972A JP 8338789 A JP8338789 A JP 8338789A JP 33878996 A JP33878996 A JP 33878996A JP H09214972 A JPH09214972 A JP H09214972A
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プラブハカー ラマスワミー
Tzoyao Chan
チャン ゾヤオ
Jih-Hsien Soog
スーン ジ−セイン
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 プログラマブルな色空間フォーマットの復号
化および変換を可能にし、かつリサイジングを可能にす
るＭＰＥＧデコーダを提供する。 【解決手段】 逆量子化されたＤＣＴ係数３０１が、逆
量子化ブロック２０４から、アンチエイリアシリングア
ンチイメージング(Anti-Aliasing Anti-Imaging)ブロッ
ク３０３およびアップサイリング／ダウンサンプリング
ブロック３０４に入力される。これらの係数は、ＩＤＣ
Ｔブロック３０５に出力される。ビデオストリームを動
き補償ブロック２０６に出力する前に、プログラマブル
係数３０６をＩＤＣＴブロック３０５に入力することが
できる。所望のピクチャフォーマット３０２をＩＤＣＴ
ブロック３０５へと入力することによって、リサイジン
グおよび出力の色フォーマットを指定することができ
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、マルチメディアコ
ンピュータシステムにおいてビデオデータストリームを
復号化するための、離散コサイン変換に基づくデコーダ
装置に関する。より詳細には、本発明は、３つの色空間
フォーマットのいずれか１つに符号化されたビデオデー
タを復号化するＭＰＥＧビデオストリームデコーダに関
する。動画は、具体的ないくつかの規格と、具体的ない
くつかの色空間フォーマットに従って符号化される。汎
用デコーダは、異なるいくつかのフォーマットでのビデ
オデータストリームの復号化および出力を単純化するこ
とができる。
【０００２】
【従来の技術】さまざまなマルチメディア機能を備えた
コンピュータはありふれたものになっている。おおまか
にいうと、マルチメディアコンピュータとは、テキス
ト、高解像度グラフィックス、高解像度イメージ、高ダ
イナミックレンジオーディオおよび高解像度動画用の表
示機能を備えたコンピュータであると規定することがで
きる。マルチメディアコンピュータによる演算処理に伴
う問題としては、例えば、イメージフレームのサイズが
大きいことが挙げられる。主メモリあるいは補助メモリ
に格納されているサイズの大きいイメージフレームは、
メモリから取り出され、システムバスを通して転送され
た後に、ディスプレイコントローラを介して表示可能と
なる。サイズの大きいイメージの場合、より多くのデー
タを転送することはできるが、そのぶん、そのように大
きなサイズのイメージを表示するには余分な時間がかか
る。動画に伴う多数の連続的イメージフレームを表示す
る場合、問題は一層大きなものとなることがある。遅延
や、遅くなった動きや、更新が遅い時、あるいは不規則
な時に、それに伴って生じる不安定さといったさまざま
な異常が生じることのないビデオを与えるのに十分なだ
け頻繁に、ビデオフレームの更新を高速におこなわなけ
ればならないからである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】高解像度静止フレーム
イメージ表示における標準的なイメージは、１０２４画
素×７６８ラインの表示解像度をもち、１画素当たりの
２４ビットの色情報が含まれているイメージである。圧
縮その他の符号化を適用しない場合、標準的なフレーム
のサイズは、２０メガバイト相当に近くなる。実際の動
きをシミュレートするためには、フレームレートが最低
でも３０フレーム／秒であることを要求するフルモーシ
ョンディジタルビデオの場合、フルサイズ、フルレゾリ
ューションの非符号化動画は、バス転送能力に限界があ
る現存のコンピュータでは実用的ではなくなることがあ
る。マルチメディアコンピュータ上に高解像度の動画を
うまく表示するためには、バス内転送用のフレームサイ
ズを最小化することができるように動画データを圧縮
し、符号化するスキームを用いることが必要になること
がある。そうすれば、イメージフレームは、バスを通し
て転送された後、完全に伸長され、完全な解像度でディ
スプレイコントローラ内に表示されうる。また、動画を
効率よく表示するためには、最大標準ウインドウサイズ
またはフレームサイズを設定することが必要になること
がある。最適のフレームサイズと、圧縮符号化方法とを
組み合わせれば、マルチメディアコンピュータ上に動画
を表示することが可能になる。
【０００４】ＭＰＥＧは、ハードウェアおよびソフトウ
ェアマルチメディア業界の両方で、動画フレーム用の好
ましい圧縮・伸長規格として広く受け入れられている動
画圧縮規格となっている。ＭＰＥＧの名称は、国際標準
化機構（ＩＳＯ）のムービングピクチャエキスパートグ
ループ（ＭＰＥＧ）に由来する。ＭＰＥＧ規格では、ビ
デオシーケンスにおける第１フレーム、およびその後、
一定周期で現れるフレームを、参照フレームまたは基準
フレームとして用いることによって実現される連続的動
画フレームの圧縮を要求する。ＭＰＥＧ規格は、次に、
現在のフレームと、以前の基準フレームとの間の数学的
差分を計算することと、これら２つのフレームの間で計
算されたその差分のみを格納することとを要求する。ま
た、動き補償をおこなってもよい。なぜなら、あるフレ
ーム内のオブジェクトは、動きのみに起因する差を呈す
ることはあっても、後続フレームにおいては、通常は差
を呈さないものであるからである。
【０００５】ＭＰＥＧでは、基準フレームと後続インタ
ーフレームとの間の差分を、それらのフレームを８×８
画素ブロックに分解し、各ブロックからの画素を基準フ
レームにおける対応する画素位置へとマッチングするこ
とによって計算する。その差分は、ＤＣＴ（離散コサイ
ン変換）と呼ばれる方法を用いて圧縮される。いったん
計算されると、ＤＣＴ係数はハフマン符号化される。そ
の結果、オリジナルのブロックサイズの１０分の１〜２
０分の１であることが多い最終的なブロックサイズが決
定される。ＤＣＴは、本発明の好ましい実施形態に欠く
ことができないものである。以下、本発明の背景とし
て、ＤＣＴを詳細に説明する。
【０００６】ＤＣＴブロックサイズが、ある方向におい
てＮで表されるものとすると、ブロックサイズがＮ×Ｎ
である場合の前方向ＤＣＴ（forward DCT）を計算する
ために用いられるタイプ２のＤＣＴ（ＸIIE）は以下の
数１のように表すことができる。
【０００７】
【数１】
【０００８】ここで、ｘ（ｎ）はＮ×Ｎブロックにおけ
る画素である。
【０００９】重み付け関数は、以下のように規定するこ
とができる。
【００１０】 本発明の好ましい実施形態で使用可能なレメズ交換（Re
mez Exchange）ローパス有限インパルス応答（ＦＩＲ）
フィルタリングを理解するためには、ＦＩＲフィルタの
一般的特性を述べると役にたつと思われる。
【００１１】ＦＩＲフィルタは、時には「動き平均フィ
ルタ」と呼ばれることもある。ＦＩＲフィルタはまた、
「非再帰的フィルタ」または「たたみ込みフィルタ」と
呼ばれることもある。これらのフィルタのインパルス応
答の持続時間、またはシーケンス長は、定義からもとも
と有限である。したがって、出力関数は、以下の数２の
ように有限たたみ込み和として表すことができる。
【００１２】
【数２】
【００１３】ここで、ｘ（ｎ）は入力ベクトルであり、
ｈ（ｍ）はインパルス応答である。
【００１４】ＦＩＲフィルタは、動き和の拡張されたも
の、または重み付けされた動き平均として解釈すること
ができる。ランダムな複数の数からなる何らかのシーケ
ンス（例えば、ある特定の株についての日常の株式市場
値から集められた値など）においては、長期的傾向を見
出すために、大きく外れた変動を除くのが望ましい。そ
れぞれの数は、その数自体と、それに先行する３つの値
との間の平均に対応する値に置き換えることができる。
４日間の間の変動を「平均」すれば、「長期的な」変動
が残ることになる。
【００１５】説明のために、ここでは、以下の数３に示
すように、線形項Ｋ1ｎと、望ましくない振動信号との
和を含む信号ｘ（ｎ）を考える。
【００１６】
【数３】
【００１７】もしこの２つの要素がＦＩＲフィルタにあ
るものとすると、ｈ（ｎ）は、 となる。
【００１８】２回の繰り返しの後、出力は、１／２サン
プルの遅延を伴い、ＦＩＲフィルタの動き平均原理（mo
ving average principal）を説明する振動のない線形項
となる。
【００１９】イメージデータを含む動画フレームのアッ
プスケールまたは補間をおこなう際には、必然的に偶数
のサンプルに対して複数の０をデータ値として入れ込む
ことが必要になる。イメージデータをアップスケールし
た後、イメージデータ信号に対してローパスフィルタリ
ング段階を適用すると、補間および間引きにかけられ、
サイズが再設定されたブロック内で均等となるようにデ
ータが平均化される。このフィルタは、長さの等しい対
称フィルタでありうる。
【００２０】レメズ交換アルゴリズムに基づくローパス
フィルタリングをおこなうとき、対称フィルタにおいて
重要性をもつパラメータとしては、以下の５つが考えら
れる。
【００２１】１）Ｎ−フィルタ長 ２）ｆp−サンプリング周波数の分数として示されるパ
スバンドのエッジ ３）ｆs−サンプリング周波数の分数として示されるス
トップバンドのエッジ ４）δ1−パスバンドにおけるユニティからの偏差 ５）δ2−パスバンドにおけるゼロからの偏差 ローパスレメズフィルタは、タップサイズが３２であ
る、長さの等しい対称フィルタでありうる。タップサイ
ズ３２は、１６×８または１６×１６のいずれかである
ＤＣＴブロックのサイズに合わせることができる。レメ
ズ交換フィルタにおけるタップ数を増やすと、フィルタ
係数のより高精度なたたみ込みが可能になり、アップサ
ンプリングされた画素およびダウンサンプリングされた
画素をより正確に再生することができる。
【００２２】レメズローパスフィルタは、一般にｈ
（ｎ），Ｎ＝−Ｌ／２…０、…Ｌ／２−１と規定するこ
とができる。レメズフィルタの右半分は、以下の数４の
ように規定することができる。
【００２３】
【数４】
【００２４】ここで、Ｌはｈ（ｎ）に対するフィルタ係
数の個数であり、ＮはＩＤＣＴのブロックサイズであ
る。
【００２５】ＭＰＥＧをインプリメントする際には、汎
用のＣＰＵではインプリメントすることが難しい、いく
つかの重要な関数が必要になる。動き推定および補償で
は、対応する基準フレームブロック位置と、現在のフレ
ームブロック位置との間でブロック比較をおこなうこと
が必要になる。イントラフレームと基準フレームとの間
で８×８画素のＤＣＴブロック位置の比較をおこなって
も、動きがあるために、それは１対１の対応とはならな
い。その他の圧縮方法の場合と同様に、ＭＰＥＧにおけ
るＤＣＴ規格もまた、相関性が非常に高いデータについ
ては効率がよくなる。よって、基準フレームに対するイ
ントラフレームでは動きが発生することもあるとはい
え、このような冗長性を見出すためには、動きの検出を
導入して集中的に計算をおこなうサーチプロシージャを
用いればよい。
【００２６】現存するハードウェアＭＰＥＧデコーダ
（例えば、ＣＬ４５０）は、圧縮されたビットストリー
ムを、符号化時にどの圧縮フォーマットを特定して用い
るかによって、ＹＵＶ４：２：０、ＹＵＶ４：２：２お
よびＹＵＶ４：４：４のいずれか１つの表示フォーマッ
トに復号化する。符号化フォーマットは、表示装置の予
想される機能に合わせて変えることもできるし、表示装
置の最もゆるい仕様と互換性を持たせるのに適したフォ
ーマットを提供できるように選択することもできる。実
用時において、表示装置は、ＶＧＡ端末である可能性が
最も高い。ＶＧＡ端末では、たいていの場合、ＹＵＶ
４：２：２色空間フォーマットでビデオを表示する。そ
の他の可能性のあるデスティネーションデバイスとして
は、典型的にはＹＵＶ４：４：４フォーマットを用いる
Ｄ−１レコーダが挙げられる。
【００２７】ＹＵＶ色空間は、ＰＡＬ（Phase Alterna
tion Line）、ＮＴＳＣ（NationalTelevision System
Committee）、およびＳＥＣＡＭ（Sequential Couleur
AvecMemoire）カラービデオ規格によって用いられてい
る基本的な色空間である。Ｙ成分（輝度）は強度情報を
表し、ＵおよびＶ成分（クロミナンス）は色情報を表
す。ＭＰＥＧ圧縮および伸長規格は、ＹＵＶ色空間にお
ける色空間符号化を具体的に述べている。主要なＹＵＶ
フォーマットは３つある。すなわち、ＹＵＶ４：２：
０、ＹＵＶ４：２：２およびＹＵＶ４：４：４の３つで
ある。このような色空間フォーマットは、表示情報の各
バイト、または各バイト集合におけるＹ、ＵおよびＶ成
分情報の比率を表すことができる。
【００２８】動画は、動画シーケンスにおけるビデオデ
ータの各フレームに対応する符号化されたデータを含み
うる。それぞれのフレームは、輝度（Ｙ）値と、２つの
クロミナンス（ＣｂＣｒ）値とを表す３つの矩形マトリ
ックスを含みうる。Ｙマトリックスは、偶数個のロウお
よびカラムを含むことができる。ＭＰＥＧ−１において
は、Ｙマトリックスは、サイズが３５２画素×２４０ラ
インであるフレームの強度成分を表すことができる。ク
ロミナンス成分は、符号化フォーマット次第で、いくつ
かの形状のうちのいずれかでありうる。図１〜図３は、
ＭＰＥＧ圧縮で用いられている３つの主要な色空間符号
化フォーマットを示している。
【００２９】図１に示されているＹＵＶ４：２：０フォ
ーマットにおいては、クロミナンス成分マトリックス１
１１および１１２は、水平および垂直の両方向におい
て、Ｙマトリックス１１０の半分のサイズである。図２
に示されているＹＵＶ４：２：２フォーマットにおいて
は、クロミナンス成分マトリックス１２１および１２２
は、水平方向ではＹマトリックス１２０の半分のサイズ
であるが、垂直方向ではＹマトリックス１２０と同じサ
イズである。最後に、図３に示されているＹＵＶ４：
４：４フォーマットにおいては、クロミナンス成分マト
リックス１３１および１３２は、水平および垂直の両方
向において、Ｙマトリックス１３０と同じサイズである
と指定されている。
【００３０】従来は、高い解像度の画像について高精度
のフィルタリングをおこなうにはさまざまな困難が伴っ
ていた。本発明は、上記課題を解決するためになされた
ものであり、その目的とするところは、ＤＣＴ領域補間
を活用し、ＩＤＣＴ係数およびブロックサイズを変える
ことによって、プログラマブルな色空間フォーマットの
復号化および変換を可能にし、かつリサイジングを可能
にするＭＰＥＧデコーダを提供することにある。
【００３１】
【課題を解決するための手段】本発明によるデコーダ回
路は、ビデオデータ信号を復号化するための、ディスプ
レイコントローラにおけるデコーダ回路であって、該ビ
デオデータ信号を受け取り、該ビデオデータ信号に対し
て逆変換を適用した後、逆変換されたビデオデータ信号
を出力する第１の変換手段を備えているデコーダ回路に
おいて、該第１の変換手段が、逆量子化された離散コサ
イン変換係数、および第１の少なくとも１セットの係数
を受け取り、該逆量子化された離散コサイン変換係数に
対して所定のサンプリングプロセスを適用し、かつ、第
２の少なくとも１セットの係数を出力するサンプリング
手段と、該逆量子化された離散コサイン変換係数および
該第２の少なくとも１セットの係数を受け取り、該逆量
子化された離散コサイン変換係数に対して所定のフィル
タリングプロセスを適用した後、第３の少なくとも１セ
ットの係数を出力するように該サンプリング手段に接続
されているフィルタ手段と、該サンプリング手段、該フ
ィルタ手段、および、もう１つの手段に接続されてお
り、かつ、該第２および該第３の少なくとも１セットの
係数、ならびに第４の少なくとも１セットの係数を受け
取る第２の変換手段と、該第４の少なくとも１セットの
係数を格納するように、該第２の変換手段および該コン
ピュータシステムに接続されているレジスタ手段と、を
備えている逆離散コサイン変換手段をさらに備えてお
り、そのことにより上記目的が達成される。
【００３２】ある実施形態では、ビデオデータ信号を受
け取り、該ビデオデータ信号を復号化した後、第１の復
号化されたビデオデータ信号を出力するように、前記第
１の変換手段に接続されているデコーダ手段をさらに備
えている。
【００３３】ある実施形態では、前記デコーダ手段が、
ＭＰＥＧ符号化されたビデオデータ信号をさらに受け取
る。
【００３４】ある実施形態では、前記第１の復号化され
たビデオデータ信号を受け取り、該復号化されたビデオ
データに対して逆スキャンを適用した後、逆スキャンさ
れたビデオデータ信号を出力するように、前記デコーダ
手段に接続されているスキャン手段をさらに備えてい
る。
【００３５】ある実施形態では、前記逆スキャンされた
ビデオデータ信号を受け取り、該逆スキャンされたビデ
オデータに対して逆量子化を適用した後、逆量子化され
たビデオデータ信号を前記第１の変換手段に出力するよ
うに、前記スキャン手段に接続されている逆量子化器手
段をさらに備えている。
【００３６】ある実施形態では、前記逆変換されたビデ
オデータ信号を受け取り、該逆変換されたビデオデータ
信号の動きについて補償をおこなった後、第２の復号化
されたビデオデータ信号を出力するように、前記第１の
変換手段に接続されている動き補償手段をさらに備えて
いる。
【００３７】ある実施形態では、前記第２の復号化され
たビデオデータ信号を受け取り、該第２の復号化された
ビデオデータ信号の少なくとも１フレームを少なくとも
１つの色空間フォーマットで格納した後、第３の復号化
されたビデオデータ信号を出力するように、前記動き補
償手段に接続されているフレーム記憶手段をさらに備え
ている。
【００３８】本発明によるＭＰＥＧビデオストリーム復
号化方法は、コンピュータシステムにおいてディスプレ
イコントローラ内のＭＰＥＧビデオストリームを復号化
する方法であって、ＭＰＥＧビデオストリームを補間
し、補間されたビデオデータストリームを出力するステ
ップと、該補間されたビデオデータストリームをアップ
サンプリングし、アップサンプリングされたビデオデー
タストリームを出力するステップと、該アップサンプリ
ングされたビデオデータストリームをフィルタリング
し、フィルタリングされたビデオデータストリームを出
力するステップと、該フィルタリングされたビデオデー
タストリームに対して逆離散コサイン変換をおこない、
逆離散コサイン変換されたビデオデータストリームを出
力するステップと、を含んでいる、ＭＰＥＧビデオスト
リーム復号化方法において、該ＭＰＥＧビデオデータス
トリームを補間する該ステップが、ＹＵＶ４：２：０、
ＹＵＶ４：２：２およびＹＵＶ４：４：４を含む複数の
色空間フォーマットのいずれか１つで符号化された該Ｍ
ＰＥＧビデオデータストリームを補間するステップをさ
らに含んでおり、そのことにより上記目的が達成され
る。
【００３９】ある実施形態では、前記アップサンプリン
グされたビデオデータストリームをフィルタリングする
前記ステップが、レメズ交換対称ＦＩＲフィルタを用い
るステップをさらに含んでいる。
【００４０】ある実施形態では、前記レメズ交換対称Ｆ
ＩＲフィルタが、少なくとも２個のタップを含んでい
る。
【００４１】ある実施形態では、前記レメズ交換対称Ｆ
ＩＲフィルタが、３２個のタップを含んでいる。
【００４２】ある実施形態では、前記レメズ交換対称Ｆ
ＩＲフィルタが、２と３２との間である偶数個のタップ
を含んでいる。
【００４３】ある実施形態では、逆離散コサイン変換を
おこなう前記ステップが、前記逆離散コサイン変換され
たビデオストリームを動き補償回路に出力するステップ
をさらに含んでいる。
【００４４】本発明によるＭＰＥＧビデオストリームを
復号化する方法は、コンピュータシステムにおいてディ
スプレイコントローラ内のＭＰＥＧビデオストリームを
復号化する方法であって、ＭＰＥＧビデオストリームを
間引きし、間引きされたビデオデータストリームを出力
するステップと、該間引きされたビデオデータストリー
ムをフィルタリングし、フィルタリングされたビデオデ
ータストリームを出力するステップと、該フィルタリン
グされたビデオデータストリームをダウンサンプリング
し、ダウンサンプリングされたビデオデータストリーム
を出力するステップと、該フィルタリングされたビデオ
データストリームに対して逆離散コサイン変換をおこな
い、逆離散コサイン変換されたビデオデータストリーム
を出力するステップと、を含んでいるＭＰＥＧビデオス
トリーム復号化方法において、該ＭＰＥＧビデオデータ
ストリームを間引きする該ステップが、ＹＵＶ４：２：
０、ＹＵＶ４：２：２およびＹＵＶ４：４：４を含む複
数の色空間フォーマットのいずれか１つで符号化され
た、逆量子化されたＭＰＥＧビデオデータストリームを
間引きするステップをさらに含んでおり、そのことによ
り上記目的が達成される。
【００４５】ある実施形態では、前記アップサンプリン
グされたビデオデータストリームをフィルタリングする
前記ステップが、レメズ交換対称ＦＩＲフィルタを用い
るステップをさらに含んでいる。
【００４６】ある実施形態では、前記レメズ交換対称Ｆ
ＩＲフィルタが、少なくとも２個のタップを含んでい
る。
【００４７】ある実施形態では、前記レメズ交換対称Ｆ
ＩＲフィルタが、３２個のタップを含んでいる。
【００４８】ある実施形態では、逆離散コサイン変換を
おこなう前記ステップが、前記逆離散コサイン変換され
たビデオストリームを動き補償回路に出力するステップ
をさらに含んでいる。
【００４９】本発明によるコンピュータは、コンピュー
タの動作を制御する中央処理ユニットと、該中央処理ユ
ニットに接続されており、該中央処理ユニットを含むシ
ステム構成要素間でデータを転送するためのシステムバ
スと、該中央処理ユニットおよび該システムバスに接続
されており、データを格納する少なくとも１つのメモリ
領域と、該中央処理ユニット、該システムバスおよび該
少なくとも１つのメモリ領域に接続されており、情報を
該コンピュータに表示するディスプレイと、該中央処理
ユニット、該システムバス、該少なくとも１つのメモリ
領域および該ディスプレイに接続されており、入力ＭＰ
ＥＧビデオデータストリームを第１の色空間フォーマッ
トで変換し、復号化されたビデオデータストリームを第
２の色空間フォーマットで出力するデコーダと、を備え
ているコンピュータにおいて、該第１の変換手段が、逆
量子化された離散コサイン変換係数、および第１の少な
くとも１セットの係数を受け取り、該逆量子化された離
散コサイン変換係数に対して所定のサンプリングプロセ
スを適用した後、第２の少なくとも１セットの係数を出
力するサンプリング手段と、該逆量子化された離散コサ
イン変換係数および該第２の少なくとも１セットの係数
を受け取り、該逆量子化された離散コサイン変換係数に
対して所定のフィルタリングプロセスを適用した後、第
３の少なくとも１セットの係数を出力するように、該サ
ンプリング手段に接続されているフィルタ手段と、該サ
ンプリング手段、該フィルタ手段、および、もう１つの
手段に接続されており、かつ、該第２および該第３の少
なくとも１セットの係数、ならびに第４の少なくとも１
セットの係数を受け取る第２の変換手段と、該第４の少
なくとも１セットの係数を格納するように、該第２の変
換手段および該コンピュータシステムに接続されている
レジスタ手段と、をさらに備えており、そのことにより
上記目的が達成される。
【００５０】ある実施形態では、前記デコーダが、前記
ビデオデータ信号を受け取り、該ビデオデータ信号に対
して逆変換を適用した後、逆変換されたビデオデータ信
号を出力する第１の変換手段をさらに備えている。
【００５１】ある実施形態では、前記第１の変換手段
が、逆離散コサイン変換手段をさらに備えている。
【００５２】ある実施形態では、ビデオデータ信号を受
け取り、該ビデオデータ信号を復号化した後、第１の復
号化されたビデオデータ信号を出力するように、前記第
１の変換手段に接続されているデコーダ手段をさらに備
えている。
【００５３】ある実施形態では、前記デコーダ手段が、
ＭＰＥＧ符号化されたビデオデータ信号をさらに受け取
る。
【００５４】ある実施形態では、前記第１の復号化され
たビデオデータ信号を受け取り、該復号化されたビデオ
データに対して逆スキャンを適用した後、逆スキャンさ
れたビデオデータ信号を出力するように、前記デコーダ
手段に接続されているスキャン手段をさらに備えてい
る。
【００５５】ある実施形態では、前記逆スキャンされた
ビデオデータ信号を受け取り、該逆スキャンされたビデ
オデータに対して逆量子化を適用した後、逆量子化され
たビデオデータ信号を前記第１の変換手段に出力するよ
うに、前記スキャン手段に接続されている逆量子化手段
をさらに備えている。
【００５６】ある実施形態では、前記逆変換されたビデ
オデータ信号を受け取り、該逆変換されたビデオデータ
信号の動きについて補償をおこなった後、第２の復号化
されたビデオデータ信号を出力するように、前記第１の
変換手段に接続されている動き補償手段をさらに備えて
いる。
【００５７】ある実施形態では、前記第２の復号化され
たビデオデータ信号を受け取り、該第２の復号化された
ビデオデータ信号の少なくとも１フレームを少なくとも
１つの色空間フォーマットで格納した後、第３の復号化
されたビデオデータ信号を出力するように、前記動き補
償手段に接続されているフレーム記憶手段をさらに備え
ている。
【００５８】以下に作用を説明する。
【００５９】汎用ＭＰＥＧデコーダは、３つの主要な色
空間フォーマットのいずれかでＭＰＥＧ符号化されたビ
デオフレームブロックを表すビデオビットストリームを
復号化する。本発明のデコーダは、ＹＵＶ４：２：０、
ＹＵＶ４：２：２およびＹＵＶ４：４：４をサポート
し、表示フォーマットを出力するように選択的にプログ
ラムされうる。どのような入力フォーマットでも、任意
の出力フォーマットで復号化し出力することができる。
また、本発明のデコーダは、動的なイメージのフレーム
サイズのスケーリングもおこなう。
【００６０】何らかの色空間符号化フォーマットで符号
化されたＭＰＥＧビデオビットストリームを復号化し、
復号化されたビデオビットストリームを互いに異なるサ
イズのウィンドウに出力するデコーダが開示されてい
る。ＭＰＥＧによる伸長と、色空間復号化および変換と
の両方が、同一のデコーダ内のビットストリームに対し
ておこなわれる。開示されているデコーダは、ＹＵＶ
４：２：０、ＹＵＶ４：２：２およびＹＵＶ４：４：４
を含む３つの主要な色空間フォーマットのいずれかで復
号化されたビデオビットストリームを出力するようにプ
ログラムされうる。このデコーダはまた、イメージリサ
イジングに基づく離散コサイン変換（ＤＣＴ）を用い
て、復号化されたビットストリームを互いに異なるサイ
ズの複数のウィンドウに出力することもできる。
【００６１】
【発明の実施の形態】本願は、１９９５年１２月２２日
に出願された「スケーリング可能なピクチャサイズの汎
用ＭＰＥＧデコーダ」と題する仮出願第６０／００９，
１６１号から優先権を主張している。
【００６２】以下の説明は、本発明の好ましい実施形態
を説明するものに他ならず、単なる一例を示すものにす
ぎない。しかし、本発明の方法および装置は、本発明の
着想を超えることなく、その他の実施形態においても同
様に適用可能である。
【００６３】図１、図２および図３は、動画フレームに
おける色空間を表現する３つの異なるフォーマットを示
す図である。動画フレームは、輝度Ｙと、２つのクロミ
ナンス（ＣｂＣｒ）つまりＵ値およびＶ値とを表現する
３つの矩形マトリックスからなる。Ｙマトリックス１１
０、１２０および１３０は、偶数個のロウおよびカラム
をもつことができる。クロミナンス成分マトリックス１
１１および１１２は、ＹＵＶ４：２：０色空間フォーマ
ットの水平および垂直の両方向において、Ｙマトリック
ス１１０の半分のサイズである。図１は、ＹＵＶ４：
２：０色空間フォーマットを示す図である。ＹＵＶ４：
２：２フォーマットでは、クロミナンス成分マトリック
ス１２１および１２２は、水平方向においてはＹマトリ
ックス１２０の半分のサイズであるが、垂直方向におい
ては同一のサイズである。図２は、ＹＵＶ４：２：２色
空間フォーマットを示す図である。ＹＵＶ４：４：４色
空間フォーマットにおいては、クロミナンスマトリック
ス１３１および１３２は、水平および垂直の両方向にお
いて、Ｙマトリックス１３０の同一のサイズでありう
る。図３は、ＹＵＶ４：４：４色空間フォーマットを示
す図である。
【００６４】図４は、ＭＰＥＧデコーダの各構成要素を
示すブロック図である。コード化されたデータ２０１
が、可変長復号化ブロック２０２に入力される。可変長
復号化ブロック２０２において復号化されたデータは、
逆スキャンブロック２０３へと出力される。逆スキャン
ブロック２０３によって処理されたデータは、逆量子化
器ブロック２０４へと出力される。逆量子化器ブロック
２０４において処理された逆量子化されたデータは、逆
離散コサイン変換（ＩＤＣＴ）ブロック２０５へと出力
される。ＩＤＣＴブロック２０５により処理されたデー
タは、動き補償ブロック２０６へと出力される。
【００６５】動き推定は、ＭＰＥＧデコーダ内の動き補
償ブロック２０６において、輝度成分およびクロミナン
ス成分に対しておこなわれる。動きベクトルは、輝度成
分だけについて計算されうる。クロミナンス成分につい
ては、イメージスケーリングだけでも動き補償に影響を
及ぼすからである。ＭＰＥＧデコーダにおいて動き補償
が復号化されるとき、クロミナンス成分に対する動きベ
クトルは、輝度成分および倍率（scaling factor、スケ
ーリング・ファクタ）から導くことができる。例えば、
４：２：０から４：４：４にアップスケールされたイメ
ージは、クロミナンス成分ＣｂおよびＣｒについても、
Ｙに対する動きベクトルと同じ動きベクトルをもつこと
ができる。動き補償ブロック２０６によって処理された
データは、復号化されたデータＯＵＴ２０８として出力
される。復号化されたデータＯＵＴ２０８として発生す
るビデオフレームは、フレーム記憶メモリ２０７に格納
することができるし、また、動き補償ブロック２０６に
よる、現在のフレームと以前のフレームとの比較に用い
ることもできる。イメージスケーリングは、最小色空間
フォーマットを、包括的色空間フォーマットにアップス
ケールすることを必要とするので、フレーム記憶メモリ
２０７は、ＹＵＶ４：４：４フォーマットに対応するイ
メージフレームを十分に収容できるほど大きくなければ
ならない。
【００６６】図５は、図４のＩＤＣＴブロック２０５の
各構成要素を示すブロック図である。逆量子化されたＤ
ＣＴ係数３０１が、逆量子化ブロック２０４から、アン
チエイリアシングアンチイメージング（Anti-Aliasing
Anti-Imaging）ブロック３０３およびアップサンプリン
グ／ダウンサンプリングブロック３０４に入力される。
これらの係数は、ＩＤＣＴブロック３０５に出力され
る。ビデオストリームを動き補償ブロック２０６に出力
する前に、プログラマブル係数３０６をＩＤＣＴブロッ
ク３０５に入力することができる。所望のピクチャフォ
ーマット３０２をＩＤＣＴブロック２０５へと入力する
ことによって、本発明によるデコーダの出力の色フォー
マットを指定することができる。
【００６７】図６は、半径が１で、円周が２Πである単
位円上にスーパーインポーズされたレメズ交換フィルタ
のパスバンドおよびストップバンドを示す図である。パ
スバンドは、２Πの単位円では、０と１／２Πとの間、
および０と３／２Πとの間である。レメズ交換フィルタ
のパスバンドＰＢ４０１およびストップバンドＳＢ４０
２は、図６の応答プロットに示されている。このフィル
タは対称形であるので、ＰＢ４０１は、すべての信号を
０と１／２Πとの間、および０と−１／２Π（＝３／２
Π）との間の周波数で含んでいる。同様に、ＳＢ４０２
は、０．５Πと−０．５Πとの間にある。このフィルタ
の利得は、ＰＢ４０１ではユニティであり、ＳＢ４０２
における減衰は、−３０ｄｂである。
【００６８】計算されたレメズ交換フィルタ係数を以下
に示す。
【００６９】 ４．４９９６ｅ−０１ ２．３５７３ｅ−０２ １．４９５３ｅ−０１ ２．０９６７ｅ−０２ −８．９１５６ｅ−０２ −１．８７８６ｅ−０２ −６．３１２９ｅ−０２ −１．４２７６ｅ−０２ ４．８４７９ｅ−０２ ９．９４９３ｅ−０３ ３．９１３１ｅ−０２ ２．２７６７ｅ−０２ −３．２４５２ｅ−０２ −３．５７７４ｅ−０２ −２．７５１０ｅ−０２ −１．７８２４ｅ−０２ 上に掲げたフィルタ係数は、ｎ＝０、１、２…Ｌ／２−
１のときにはｈ（ｎ）を表すことができるが、フィルタ
係数と再び順番付けされたＤＣＴ係数とのたたみ込み
は、ＤＣＴ領域においておこなうことができる。このた
たみ込みは、以下の数５によって表すことができる。
【００７０】
【数５】
【００７１】アップサンプリングおよびダウンサンプリ
ングブロック３０４は、アップサンプリングを用いてベ
クトルｋ（ｎ）＝［ｘ（ｎ）］をオリジナルのサイズの
２倍に補間するのに用いることができる。ここで、ｘ
（ｎ）は、Ｒにおける個々のベクトルである。アップサ
ンプリングは、右側が０で満たされたベクトルｋ（ｎ）
をもつ関数ｆ（ｎ）を伴うことがある。
【００７２】ｆ（ｎ）＝｛ｘ１（ｎ），ｘ２（ｎ），ｘ
３（ｎ），ｘ４（ｎ），ｘ５（ｎ），ｘ６（ｎ），ｘ７
（ｎ），ｘ８（ｎ），０，０，０，０，０，０，０，
０｝ｋ（ｎ）を位置１、２、３、４、５、６、７および
８におけるベクトルであるとすると、ＣIIEの計算は数
４によって表現される。アップサンプリング特性は、以
下の数６のようであることを示す。
【００７３】
【数６】
【００７４】数１を用いて数７を計算する。
【００７５】
【数７】
【００７６】ここで、ＸU（ｍ）の値は、 となる。
【００７７】アンチエイリアシングアンチイメージング
ブロック３０３においては、ディジタルフィルタをＤＣ
Ｔ領域にインプリメントすることができる。ＤＣＴ領域
におけるレメズ交換ローパスフィルタ（数４）のたたみ
込み形式は、以下の数８のように表現することができ
る。
【００７８】
【数８】
【００７９】数７から計算されたアップサンプリングさ
れた画素と、アップサンプリングおよびダウンサンプリ
ングブロック３０４において処理され、数８から計算さ
れたＤＣＴ領域におけるローパスフィルタ係数とを用い
て、リサイズされた（補間された）信号が、以下の数９
および数１０を用いて計算される。
【００８０】
【数９】
【００８１】
【数１０】
【００８２】タイプ２のＩＤＣＴは以下の数１１により
表現される。
【００８３】
【数１１】
【００８４】ここで、Ｘ0(2)（ｍ）は、再び順番付けさ
れたＤＣＴ画素係数である。
【００８５】以下の各ステップは、アップサンプリング
およびダウンサンプリングブロック３０４において、両
方の次元でイメージを２倍に補間するために用いられ
る。
【００８６】１）数５を用いたブロックＮ×Ｎによるイ
メージのタイプ（２）前方向２次元ＤＣＴ ２）数６および数７を用いた画素のアップサンプリング
（依然としてＤＣＴ領域内にあるサイズが２Ｎ×２Ｎの
ブロックが結果として得られる） ３）アンチエイリアシングアンチイメージングブロック
３０３において、それぞれの２Ｎ×２Ｎのブロックを、
２Ｄ ＤＣＴ領域のローパスフィルタ係数（数８）に乗
算し、アンチイメージングローパスフィルタリングを実
現する。
【００８７】４）ＩＤＣＴブロック３０５において、ス
テップ３で得られた各ブロックに対してタイプ２の逆Ｄ
ＣＴをおこなうことによって、数１１を用いて両方向で
２倍になったイメージが結果として得られる。このイメ
ージは、次に動き補償ブロック２０６に出力される。
【００８８】以下の例は、本発明の好ましい実施形態に
おいて、アップサンプリングおよびダウンサンプリング
ブロック３０４と、アンチエイリアシングアンチイメー
ジングブロック３０３と、ＩＤＣＴブロック３０５と、
プログラマブル係数３０６とを用いるデコーダ３００に
おいて、動画イメージＤＣＴのアップサンプリング、た
たみ込み乗算を１次元でおこない、ＳＩＦ３５２×２４
０イメージへと拡大することを説明している。
【００８９】１）以下の８つの信号 ｘ（ｎ）＝｛１，２，３，４，５，６，７，８｝ を位置１、２、３、４、５、６、７、８から取り出す。
【００９０】２）数２を用いてＸII（ｍ）を計算する。
【００９１】 ３）アップサンプリングダウンサンプリングブロック３
０４において、Ｘ２（ｍ）を８つの０で満たすことによ
ってアップサンプリングをおこなう。
【００９２】９〜１６に対するＸ２（ｍ） この時点で、ｘ（ｎ）はオリジナルの長さの２倍であり
うる。
【００９３】４）数６を用いてＣIIEを計算する。
【００９４】 ＤＣＴ係数である第１項を除くと、偶数番目の項は常に
０である。
【００９５】５）数８を用いて、ＤＣＴ領域においてス
テップ４において得られたアップサンプリングされた画
素と、表１に与えられているレメズローパスフィルタ係
数とを乗算する。
【００９６】６）数１を用いて、ステップ４で得られた
積に対して２次元ＩＤＣＴを計算する。その結果は、オ
リジナルの信号ｘ（ｎ）の２倍のサイズである補間され
た信号ｒｘ（ｎ）となる。
【００９７】３５２×２４０のＳＩＦフレームを補間す
るために、同一の基本的原理を用いて、そのフレームを
両方向において補間する。そうすると、結果的には、７
０４×４８０のサイズのＳＩＦフレームが得られる。８
×８ブロックをアップサンプリングすると、結果的に
は、ＤＣＴ領域において、０で満たされた１６×１６ブ
ロックが得られる。ＤＣＴ領域において、再び順番づけ
られたＤＣＴ係数とローパスフィルタ係数とを乗算し、
その積の逆タイプ２ＤＣＴを計算すると、７０４×４８
０のサイズのＳＩＦイメージフレームが結果として得ら
れる。
【００９８】７つのタップフィルタ係数［−２９ ０
１４０ ２５６ １４０ ０ −２９］を用い、空間領
域において両方向で旧３５２×２４０ＳＩＦイメージフ
レームを補間すると、やはり７０４×４８０の補間され
たイメージフレームが得られる。
【００９９】７０４×４８０の補間されたイメージフレ
ームを空間周波数領域およびＤＣＴ領域において調べる
と、ＤＣＴ領域イメージのほうが、空間周波数領域補間
の場合よりも多くの情報を保持しているように見える。
このような結果が得られる原因としては、 １）ＤＣＴ領域では、空間周波数領域に比べると損失が
ない。
【０１００】２）ＤＣＴ領域をリサイズすることは、点
状にたたみ込み乗算をおこない、レート変化をサンプリ
ングすることであるので、フィルタ係数は、偶数番目の
タップフィルタの係数であるべきである。対称的なたた
み込みの場合には、フィルタ係数の最大数は、ＤＣＴブ
ロックサイズの２倍になりうるので、結果的には３２タ
ップのフィルタが得られる。多数のタップをもつフィル
タを用いれば、より鮮鋭な周波数応答が得られる結果と
なる。３２タップのフィルタを用いることは、レメズ交
換応答を実現するために必要な演算の回数に影響を与え
ない。したがって、ＤＣＴベースの補間の場合は、７タ
ップの空間周波数領域補間の応答よりも優れた応答を得
るために余分なハードウェアやレイテンシーを必要とす
ることなく、可能な限り最長のタップフィルタを用いる
ことができる。
【０１０１】以下のデータは、３２タップのＤＣＴ領域
補間と、７タップの空間周波数領域補間との間のおおよ
その比較を表している。
【０１０２】１）空間周波数領域補間 クロミナンスのサイズが１７６×１２０である４：２：
０ＳＩＦピクチャにおいてＹＵＶ４：２：０フォーマッ
トからＹＵＶ４：２：２フォーマットへと補間をおこな
うと、係数が［−２９ ０ １４０ ２５６ １４０
０ −２９］である７タップのフィルタを用いて画素の
平均をとるためには、いくつかのステップが必要にな
る。３回のシフト演算と２回の加算演算とをそれぞれ含
んでいる乗算演算を３回おこない、かつ２回の加算演算
をおこなうと、合計１７回の演算が必要になる。１７６
×１２０＝２１１２０画素を補間するためには、空間周
波数領域では、１クロミナンス成分当たり３５９０４０
回の基本的演算が必要になる。両クロミナンス成分につ
いて共に、４：２：０フォーマットから４：２：２フォ
ーマットへの空間周波数領域における補間は、およそ７
２００００回の演算を必要とする。
【０１０３】空間周波数領域において４：２：０から
４：４：４へと補間をおこなうためには、４：２：０か
ら４：２：２への補間を最初におこなえばよい。その
後、同一の基本的原理を用いて、４：２：２から４：
４：４への補間をおこなえばよい。両クロミナンス成分
については、４：２：０から４：４：４への補間をおこ
なうのに必要な基本的演算の回数は、およそ１４０万回
である。
【０１０４】２）ＤＣＴ領域における補間 ４：２：０から４：２：２への補間を開始するために
は、タイプ２のＩＤＣＴを１６×８のブロックに対して
おこなえばよい。乗算演算を１回おこなうたびに４回の
シフトと３回の加算をおこなうものとすると、１６０回
の乗算と、８６４回の加算とをおこなう１６×８ブロッ
クごとに１７２４回の基本的演算をおこなうことにな
る。１７６×１２０のサイズであるクロミナンス成分の
それぞれについては、３３０個のブロックがあるので、
補間された１個のフレームの１クロミナンス成分当たり
５７００００回の基本的演算がおこなわれることにな
る。両クロミナンス成分については、１０４００００回
の演算が必要になることになる。
【０１０５】４：２：０から４：４：４への補間の場
合、ＩＤＣＴブロックのサイズは１６×８から１６×１
６へと変化し、演算の回数は２倍になることがある。両
クロミナンス成分を補間するのに必要な演算回数は、２
６０万回になることがある。
【０１０６】ＹＵＶ４：２：２フォーマットあるいはＹ
ＵＶ４：４：４フォーマットにおける符号化されたビッ
トストリームについては、間引きをおこなうに際して本
発明のハードウェアデコーダに何の改変も施す必要はな
い。間引きは、イメージから単に情報を取り除く、また
は捨てることによってイメージをダウンスケールするこ
とを伴うものである。ＤＣＴ領域における間引きにおい
ても、アップサンプリングダウンサンプリングブロック
３０４で補間をおこなうのに用いた原理と同じ基本的原
理が必要になる。
【０１０７】シーケンスｘ（ｎ）をオリジナルのサイズ
の半分に間引くためには、まず、アンチエイリアシング
アンチイメージングブロック３０３でおこなうことがで
きるアンチエイリアシングローパスフィルタステップを
おこなうことが必要になる。そうすれば、アップサンプ
リングおよびダウンサンプリングブロック３０４におい
てダウンサンプリング画素係数が発生する。最後に、Ｉ
ＤＣＴブロック３０５において、タイプ２のＩＤＣＴが
計算される。
【０１０８】本発明の好ましい実施形態においては、ア
ンチエイリアシングアンチイメージングブロック３０３
での間引きに伴うアンチエイリアシングローパスフィル
タリングをおこなうためには、レメズ交換ローパスフィ
ルタを用いることができる。間引きを目的とするアンチ
エイリアシングローパスフィルタ、および補間を目的と
するローパスフィルタに対するパスバンドおよびストッ
プバンドの計算は、図６に示す計算と同様におこなうこ
とができる。
【０１０９】もしＸ（ｍ）が、ダウンスケールすべきイ
メージフレームの逆量子化されたＤＣＴ係数を表すもの
とすれば、それらの係数は、ＤＣＴ領域において以下の
数１２を用いてローパスフィルタリングされうる。
【０１１０】
【数１２】
【０１１１】Ｙ（ｍ）は、Ｘ（ｍ）のローパスフィルタ
リングされたシーケンスを表す。
【０１１２】ダウンサンプリングをおこなうためには、
イメージフレーム画素のタイプ２逆ＤＣＴを計算するの
に直接用いられるＹ（ｍ）を並べ替えればよい。
【０１１３】フィルタリングされた係数は、以下の数１
３のように並べ替えられる。
【０１１４】
【数１３】
【０１１５】数１１を用いてＹｄ（ｍ）に対してタイプ
２のＩＤＣＴをおこなえば、間引きされたイメージフレ
ームが結果として得られる。
【０１１６】以下のステップは、あるイメージフレーム
上の両方向において間引きをおこなうのに用いることが
できる。
【０１１７】１）数２を用いたイメージフレームのＮ×
Ｎ（８×８）ブロックのＤＣＴ ２）ＤＣＴ領域における変換された係数と、ローパスフ
ィルタ係数とのたたみ込み ３）数１３を用いたＤＣＴ係数の並べ替え ４）数１１を用いた逆ＤＣＴ 図７は、図６のレメズ交換フィルタの周波数応答を示す
グラフである。レメズ交換特性をもつグラフ５００の応
答曲線５０３は、図６に示されているパスバンドおよび
ストップバンド特性と相関性をもつ望ましいパスバンド
特性を示している。パスバンド限界５０１は、レメズ交
換フィルタのパスバンドにおける特性が均一であること
を明らかに示している。ストップバンド限界５０２は、
ストップバンド限界５０２を超える周波数における線形
のバンド内特性と、ほぼゼロのエネルギーとを示してい
る。
【０１１８】図８は、従来技術の空間領域補間を用いて
処理されたイメージを示す図である。完全に目で識別不
可能というわけでないが、イメージ６００上のエッジの
質および高い空間周波数の情報は、妥協された結果、ほ
どほどのものでしかない。
【０１１９】図９は、本発明のＤＣＴ領域補間を用いて
処理されたイメージを示す図である。イメージ７００
は、図８と同じベースイメージを用いてレンダリングさ
れたものである。ＤＣＴ領域補間を用いれば、イメージ
７００は、より優れたエッジレンダリングと、より詳細
な全体像とを示すことができる。
【０１２０】図１０は、本発明を用いてフィルタリング
された信号を示すグラフである。アップサンプリングま
たはダウンサンプリングされたビデオストリームデータ
を再び順番づけた後、フィルタリングプロセスでは、グ
ラフ８００が生じる。フィルタリング以前のグラフ８０
０上のオールタネート点（alternate points）は、ゼロ
点であった。ＤＣＴ領域補間のフィルタリング結果で用
いられるタップの数次第で、グラフ８００は、タップ数
に直接比例してよりなめらかなものになることができ
る。
【０１２１】マルチメディア技術が急速に発展していく
につれて、さらに高い解像度の動画に対する需要も増し
ていく可能性がある。ＤＣＴ領域補間を活用し、ＩＤＣ
Ｔ係数およびブロックサイズを変えることによって、プ
ログラマブルな色空間フォーマットの復号化および変換
を可能にし、かつリサイジングを可能にするＭＰＥＧデ
コーダは、効果的なものになりうる。ＤＣＴ領域変換を
おこなうのに必要な演算の回数は、たしかに空間周波数
領域変換の場合よりもはるかに多くなるとはいえ、空間
周波数領域において補間をおこなうのに必要となる余分
なハードウェアに伴うコストは、余分なハードウェアな
しでＤＣＴ領域補間をおこなうのに必要とされる追加的
な演算にかかるコストを大きく上回っている。
【０１２２】以上に、本発明の好ましい実施形態、およ
びその代わりとなるさまざまな実施形態を詳細に開示し
説明したが、形式および詳細については、本発明の着想
および範囲を超えることなく、さまざまな改変を施すこ
とが可能であることは、当業者には自明であろう。
【０１２３】例えば、以上の説明ではＩＤＣＴはタイプ
２であるものとしたが、ＩＤＣＴの多くの形式のいずれ
か１つを用いて本発明を実施することもできる。色空間
フォーマットは、よく知られており、よく用いられてい
るフォーマットを包含してはいるが、どのような色空間
フォーマットによっても実用化可能である。また、以上
の説明では、好ましい実施形態はある集積回路において
実現されるものとしたが、本発明の着想および範囲を超
えることなく、コンピュータシステム内の一連の集積回
路、チップセット、あるいはその他の回路に対して本発
明を適用することもできる。
【０１２４】
【発明の効果】本発明によれば、ＤＣＴ領域補間を活用
し、ＩＤＣＴ係数およびブロックサイズを変えることに
よって、プログラマブルな色空間フォーマットの復号化
および変換を可能にし、かつリサイジングを可能にする
ＭＰＥＧデコーダを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＹＵＶ４：２：０色空間フォーマットを示す図
である。
【図２】ＹＵＶ４：２：２色空間フォーマットを示す図
である。
【図３】ＹＵＶ４：４：４色空間フォーマットを示す図
である。
【図４】単純なＭＰＥＧデコーダの各構成要素を示すブ
ロック図である。
【図５】本発明によるＩＤＣＴブロックの各構成要素を
示すブロック図である。
【図６】単位円上にスーパーインポーズされたレメズ交
換フィルタのパスバンドおよびストップバンドを示す図
である。
【図７】レメズ交換フィルタの周波数応答を示すグラフ
である。
【図８】従来技術による空間領域補間を用いて処理され
たイメージを示す図である。
【図９】本発明によるＤＣＴ領域補間を用いて処理され
たイメージを示す図である。
【図１０】本発明によりフィルタリングされた信号を示
すグラフである。
【符号の説明】
２０５ 逆ＤＣＴユニット ２０６ 動き補償 ３０１ 逆量子化されたＤＣＴ係数 ３０２ 所望のピクチャフォーマット ３０３ アンチエイリアシング・アンチイメージングフ
ィルタ係数 ３０４ アップサンプリング・ダウンサンプリング ３０５ ＩＤＣＴ ３０６ プログラマブル係数
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 595158337 3100 Ｗｅｓｔ Ｗａｒｒｅｎ Ａｖｅｎ ｕｅ，Ｆｒｅｍｏｎｔ，Ｃａｌｉｆｏｒｎ ｉａ 94538，Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ゾヤオ チャン アメリカ合衆国 カリフォルニア 95070, サラトガ， マリラ コート 20237 (72)発明者 ジ−セイン スーン アメリカ合衆国 カリフォルニア 95014, クペルチーノ， コロンバス アベニュ ー 21712

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ビデオデータ信号を復号化するための、
    ディスプレイコントローラにおけるデコーダ回路であっ
    て、 該ビデオデータ信号を受け取り、該ビデオデータ信号に
    対して逆変換を適用した後、逆変換されたビデオデータ
    信号を出力する第１の変換手段を備えているデコーダ回
    路において、 該第１の変換手段が、 逆量子化された離散コサイン変換係数、および第１の少
    なくとも１セットの係数を受け取り、該逆量子化された
    離散コサイン変換係数に対して所定のサンプリングプロ
    セスを適用し、かつ、第２の少なくとも１セットの係数
    を出力するサンプリング手段と、 該逆量子化された離散コサイン変換係数および該第２の
    少なくとも１セットの係数を受け取り、該逆量子化され
    た離散コサイン変換係数に対して所定のフィルタリング
    プロセスを適用した後、第３の少なくとも１セットの係
    数を出力するように該サンプリング手段に接続されてい
    るフィルタ手段と、 該サンプリング手段、該フィルタ手段、および、もう１
    つの手段に接続されており、かつ、該第２および該第３
    の少なくとも１セットの係数、ならびに第４の少なくと
    も１セットの係数を受け取る第２の変換手段と、 該第４の少なくとも１セットの係数を格納するように、
    該第２の変換手段および該コンピュータシステムに接続
    されているレジスタ手段と、 を備えている逆離散コサイン変換手段をさらに備えてい
    る、デコーダ回路。
  2. 【請求項２】 ビデオデータ信号を受け取り、該ビデオ
    データ信号を復号化した後、第１の復号化されたビデオ
    データ信号を出力するように、前記第１の変換手段に接
    続されているデコーダ手段をさらに備えている、請求項
    １に記載のデコーダ回路。
  3. 【請求項３】 前記デコーダ手段が、ＭＰＥＧ符号化さ
    れたビデオデータ信号をさらに受け取る、請求項２に記
    載のデコーダ回路。
  4. 【請求項４】 前記第１の復号化されたビデオデータ信
    号を受け取り、該復号化されたビデオデータに対して逆
    スキャンを適用した後、逆スキャンされたビデオデータ
    信号を出力するように、前記デコーダ手段に接続されて
    いるスキャン手段をさらに備えている、請求項３に記載
    のデコーダ回路。
  5. 【請求項５】 前記逆スキャンされたビデオデータ信号
    を受け取り、該逆スキャンされたビデオデータに対して
    逆量子化を適用した後、逆量子化されたビデオデータ信
    号を前記第１の変換手段に出力するように、前記スキャ
    ン手段に接続されている逆量子化器手段をさらに備えて
    いる、請求項４に記載のデコーダ回路。
  6. 【請求項６】 前記逆変換されたビデオデータ信号を受
    け取り、該逆変換されたビデオデータ信号の動きについ
    て補償をおこなった後、第２の復号化されたビデオデー
    タ信号を出力するように、前記第１の変換手段に接続さ
    れている動き補償手段をさらに備えている、請求項５に
    記載のデコーダ回路。
  7. 【請求項７】 前記第２の復号化されたビデオデータ信
    号を受け取り、該第２の復号化されたビデオデータ信号
    の少なくとも１フレームを少なくとも１つの色空間フォ
    ーマットで格納した後、第３の復号化されたビデオデー
    タ信号を出力するように、前記動き補償手段に接続され
    ているフレーム記憶手段をさらに備えている、請求項６
    に記載のデコーダ回路。
  8. 【請求項８】 コンピュータシステムにおいてディスプ
    レイコントローラ内のＭＰＥＧビデオストリームを復号
    化する方法であって、 ＭＰＥＧビデオストリームを補間し、補間されたビデオ
    データストリームを出力するステップと、 該補間されたビデオデータストリームをアップサンプリ
    ングし、アップサンプリングされたビデオデータストリ
    ームを出力するステップと、 該アップサンプリングされたビデオデータストリームを
    フィルタリングし、フィルタリングされたビデオデータ
    ストリームを出力するステップと、 該フィルタリングされたビデオデータストリームに対し
    て逆離散コサイン変換をおこない、逆離散コサイン変換
    されたビデオデータストリームを出力するステップと、
    を含んでいる、ＭＰＥＧビデオストリーム復号化方法に
    おいて、 該ＭＰＥＧビデオデータストリームを補間する該ステッ
    プが、ＹＵＶ４：２：０、ＹＵＶ４：２：２およびＹＵ
    Ｖ４：４：４を含む複数の色空間フォーマットのいずれ
    か１つで符号化された該ＭＰＥＧビデオデータストリー
    ムを補間するステップをさらに含んでいる、方法。
  9. 【請求項９】 前記アップサンプリングされたビデオデ
    ータストリームをフィルタリングする前記ステップが、
    レメズ交換対称ＦＩＲフィルタを用いるステップをさら
    に含んでいる、請求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記レメズ交換対称ＦＩＲフィルタ
    が、少なくとも２個のタップを含んでいる、請求項９に
    記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記レメズ交換対称ＦＩＲフィルタ
    が、３２個のタップを含んでいる、請求項１０に記載の
    方法。
  12. 【請求項１２】 前記レメズ交換対称ＦＩＲフィルタ
    が、２と３２との間である偶数個のタップを含んでい
    る、請求項１０に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 逆離散コサイン変換をおこなう前記ス
    テップが、前記逆離散コサイン変換されたビデオストリ
    ームを動き補償回路に出力するステップをさらに含んで
    いる、請求項１１に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 コンピュータシステムにおいてディス
    プレイコントローラ内のＭＰＥＧビデオストリームを復
    号化する方法であって、 ＭＰＥＧビデオストリームを間引きし、間引きされたビ
    デオデータストリームを出力するステップと、 該間引きされたビデオデータストリームをフィルタリン
    グし、フィルタリングされたビデオデータストリームを
    出力するステップと、 該フィルタリングされたビデオデータストリームをダウ
    ンサンプリングし、ダウンサンプリングされたビデオデ
    ータストリームを出力するステップと、 該フィルタリングされたビデオデータストリームに対し
    て逆離散コサイン変換をおこない、逆離散コサイン変換
    されたビデオデータストリームを出力するステップと、
    を含んでいるＭＰＥＧビデオストリーム復号化方法にお
    いて、 該ＭＰＥＧビデオデータストリームを間引きする該ステ
    ップが、ＹＵＶ４：２：０、ＹＵＶ４：２：２およびＹ
    ＵＶ４：４：４を含む複数の色空間フォーマットのいず
    れか１つで符号化された、逆量子化されたＭＰＥＧビデ
    オデータストリームを間引きするステップをさらに含ん
    でいる、方法。
  15. 【請求項１５】 前記アップサンプリングされたビデオ
    データストリームをフィルタリングする前記ステップ
    が、レメズ交換対称ＦＩＲフィルタを用いるステップを
    さらに含んでいる、請求項１３に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記レメズ交換対称ＦＩＲフィルタ
    が、少なくとも２個のタップを含んでいる、請求項１４
    に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記レメズ交換対称ＦＩＲフィルタ
    が、３２個のタップを含んでいる、請求項１５に記載の
    方法。
  18. 【請求項１８】 逆離散コサイン変換をおこなう前記ス
    テップが、前記逆離散コサイン変換されたビデオストリ
    ームを動き補償回路に出力するステップをさらに含んで
    いる、請求項１６に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 コンピュータの動作を制御する中央処
    理ユニットと、 該中央処理ユニットに接続されており、該中央処理ユニ
    ットを含むシステム構成要素間でデータを転送するため
    のシステムバスと、 該中央処理ユニットおよび該システムバスに接続されて
    おり、データを格納する少なくとも１つのメモリ領域
    と、 該中央処理ユニット、該システムバスおよび該少なくと
    も１つのメモリ領域に接続されており、情報を該コンピ
    ュータに表示するディスプレイと、 該中央処理ユニット、該システムバス、該少なくとも１
    つのメモリ領域および該ディスプレイに接続されてお
    り、入力ＭＰＥＧビデオデータストリームを第１の色空
    間フォーマットで変換し、復号化されたビデオデータス
    トリームを第２の色空間フォーマットで出力するデコー
    ダと、を備えているコンピュータにおいて、 該第１の変換手段が、 逆量子化された離散コサイン変換係数、および第１の少
    なくとも１セットの係数を受け取り、該逆量子化された
    離散コサイン変換係数に対して所定のサンプリングプロ
    セスを適用した後、第２の少なくとも１セットの係数を
    出力するサンプリング手段と、 該逆量子化された離散コサイン変換係数および該第２の
    少なくとも１セットの係数を受け取り、該逆量子化され
    た離散コサイン変換係数に対して所定のフィルタリング
    プロセスを適用した後、第３の少なくとも１セットの係
    数を出力するように、該サンプリング手段に接続されて
    いるフィルタ手段と、 該サンプリング手段、該フィルタ手段、および、もう１
    つの手段に接続されており、かつ、該第２および該第３
    の少なくとも１セットの係数、ならびに第４の少なくと
    も１セットの係数を受け取る第２の変換手段と、 該第４の少なくとも１セットの係数を格納するように、
    該第２の変換手段および該コンピュータシステムに接続
    されているレジスタ手段と、をさらに備えている、コン
    ピュータ。
  20. 【請求項２０】 前記デコーダが、 前記ビデオデータ信号を受け取り、該ビデオデータ信号
    に対して逆変換を適用した後、逆変換されたビデオデー
    タ信号を出力する第１の変換手段をさらに備えている、
    請求項１９に記載のコンピュータ。
  21. 【請求項２１】 前記第１の変換手段が、逆離散コサイ
    ン変換手段をさらに備えている、請求項１９に記載のコ
    ンピュータ。
  22. 【請求項２２】 ビデオデータ信号を受け取り、該ビデ
    オデータ信号を復号化した後、第１の復号化されたビデ
    オデータ信号を出力するように、前記第１の変換手段に
    接続されているデコーダ手段をさらに備えている、請求
    項２０に記載のコンピュータ。
  23. 【請求項２３】 前記デコーダ手段が、ＭＰＥＧ符号化
    されたビデオデータ信号をさらに受け取る、請求項２１
    に記載のコンピュータ。
  24. 【請求項２４】 前記第１の復号化されたビデオデータ
    信号を受け取り、該復号化されたビデオデータに対して
    逆スキャンを適用した後、逆スキャンされたビデオデー
    タ信号を出力するように、前記デコーダ手段に接続され
    ているスキャン手段をさらに備えている、請求項２２に
    記載のコンピュータ。
  25. 【請求項２５】 前記逆スキャンされたビデオデータ信
    号を受け取り、該逆スキャンされたビデオデータに対し
    て逆量子化を適用した後、逆量子化されたビデオデータ
    信号を前記第１の変換手段に出力するように、前記スキ
    ャン手段に接続されている逆量子化手段をさらに備えて
    いる、請求項２３に記載のコンピュータ。
  26. 【請求項２６】 前記逆変換されたビデオデータ信号を
    受け取り、該逆変換されたビデオデータ信号の動きにつ
    いて補償をおこなった後、第２の復号化されたビデオデ
    ータ信号を出力するように、前記第１の変換手段に接続
    されている動き補償手段をさらに備えている、請求項２
    ４に記載のコンピュータ。
  27. 【請求項２７】 前記第２の復号化されたビデオデータ
    信号を受け取り、該第２の復号化されたビデオデータ信
    号の少なくとも１フレームを少なくとも１つの色空間フ
    ォーマットで格納した後、第３の復号化されたビデオデ
    ータ信号を出力するように、前記動き補償手段に接続さ
    れているフレーム記憶手段をさらに備えている、請求項
    ２５に記載のコンピュータ。
JP8338789A 1995-12-22 1996-12-18 デコーダ回路、ｍｐｅｇビデオストリーム復号化方法およびコンピュータ Pending JPH09214972A (ja)

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