JPH09507730A - ビデオ・イメージに対する境界スプライン・ウエーブレット圧縮 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ビデオ・イメージ圧縮および圧縮解除を行う方法および装置が開示される。ビデオ・イメージの圧縮は、境界スプライン・ウエーブレット分解を用いて行われ、ここでイメージ間隔の境界におけるサンプル場所に印加されるウエーブレットはギャップ内のサンプル場所へ印加されるウエーブレットと異なる。この分解は、最初はイメージ・データの水平行に対して行われ、次に最初の分解の結果について垂直方向に行われる。量子化は、分解のより高い周波数成分を局部的に切り捨てるように働き、分解は、所望の圧縮比を得るまで反復される。次に、ロスのない圧縮が分解されたイメージ・データに対して加えられ、圧縮されたイメージは、用途に応じて伝送されあるいは記憶される。圧縮解除は、受取られたデータのロスのない圧縮解除により行われ、必要に応じてイメージを完全に再構成するため受取られた境界スプライン・ウエーブレットを用いてイメージの再構成が後続する。、再構成されたイメージを従来のビデオ・ディスプレイに表示することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 ビデオ・イメージに対する境界スプライン・ウエーブレット圧縮 本発明は、ビデオ・イメージの格納および通信分野にあり、特に、運動ビデオ ・イメージおよび高品質の静止ビデオ・イメージを含むビデオ・イメージの圧縮 （ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）および圧縮解除（ｄｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）に 関する。 発明の背景 １．従来のビデオ圧縮 今や、最近の電子データ処理システムは、従来の数字およびテキスト処理タス クに対してのみならず視覚イメージと対応するデータの処理に対してもしばしば 用いられる。このように、多くの今日のコンピュータおよび遠距離通信システム は「マルチメディア」能力を持ち、これにおいては処理され通信されたデータは コンピュータによって生成されるか従来のビデオ・カメラからディジタル化され たビデオ・イメージを含んでいる。 しかし、現在の能力に対比した時、ビデオ・イメージをリアルタイム・ベース で通信するために必要な容量は膨大である。例えば、各画素（ピクセル）のカラ ーが２４ディジタル・ビットで表わされる、６４０行×８００列で構成されたピ クセルの矩形状配列によって表示される１つのビデオ・イメージ（即ち、フレー ム）は、フレームにおける全ての情報を格納するのに、１．５２百万バイト（１ ５００Ｋバイト）より多くを必要とする。１つのビデオ・フレームに対するこん なメモリ要求は大きいが、運動画像のような一連のフレームのディジタル記憶域 は、ハイ・エンドのコンピュータおよびワークステーションのディスク格納容量 でさえ急速に消費することになる。 １つのビデオ・フレームを表わすのに必要な大量のディジタル・データは、コ ンピュータの記憶要件に衝撃を与えるのみならず、従来のシステムが運動画像（ ｍ ｏｔｉｏｎ ｐｉｃｔｕｒｅ）を通信できる速度を制限する。従来の高速ディジ タル通信チャンネルが４０ないし８０メガヘルツの大きさの帯域幅を有すること を考えると、フレーム当たり１５００Ｋバイトのディジタル情報を持つ従来の毎 秒３０コマの運動画像を最新技術のディジタル通信システムでリアルタイムに完 全に伝送できないことが全く明瞭である。 ビデオ情報を記憶および通信する今日のコンピュータ・システム能力における これらの制約に対応して、色々な形式のデータ圧縮技術が最近の数年において開 発されてきた。従来のデータ圧縮技術は、一般に、データが圧縮過程で捨てられ るかどうかに従って、「ロスのない（ｌｏｓｓｌｅｓｓ）」あるいは「ロスのあ る（ｌｏｓｓｙ）」と呼ばれる。 従来のロスのないデータ圧縮の調査が、Ｓｉｍｏｎの「ロスのない圧縮：それ はどのように役立つか（Ｌｏｓｓｌｅｓｓ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ：Ｈｏｗ ｉｔ ｗｏｒｋｓ）」（ＰＣマガジン、１９９３年６月２９日号の３０５〜３１ ３ページ）において行われている。従来のロスのないデータ圧縮技術の事例は、 Ｈｕｆｆｍａｎコーディング法、Ｆａｎｏ−Ｓｈａｎｎｏｎコーディング法、お よび算術コーディング法、ならびにＨｕｆｆｍａｎおよびＦａｎｏ−Ｓｈａｎｎ ｏｎの確率的コーディング法の動的なバリエーションを含む。一般に、ロスのな い圧縮技術は、圧縮解除が元の圧縮データ・ストリームの全ビットを再現するの で、アナログのビデオまたはオーディオ信号を表わすサンプル・データではなく 、データ処理操作から生成されたデータの如き入力されたデータを圧縮するため に主として用いられる。 対照的に、ロスのあるデータ圧縮技術は、ある量のデータがこれら技術におい ては捨てられるので、ロスのないデータ圧縮に勝るより大きなデータ圧縮効率を 提供する。その結果、ロスのあるデータ圧縮技術は、一般に、真の入力データに 関するある量の不正確さが許容され得るので、サンプル・データに対して用いら れ、ロスのあるデータ圧縮は、無論、データ処理操作によって生じる如き入力デ ータ・ストリームにおける使用には適さない。従って、ロスのあるデータ圧縮技 術は、ある程度の不正確さが許容され得るので、高度の圧縮を得るためビデオお よび運動画像の圧縮分野において広く用いられている。従来のロスのあるデータ 圧縮技術の研究は、Ｓｉｍｏｎの「ロスのあるデータ圧縮がどれだけイメージ・ ファイルを縮小するか（Ｈｏｗ Ｌｏｓｓｙ Ｄａｔａ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏ ｎ Ｓｈｒｉｎｋｓ Ｉｍａｇｅ Ｆｉｌｅｓ）」（ＰＣマガジン、１９９３年 ７月号、３７１ページ以降）に見出される。 一般的な従来のロスのあるデータ圧縮技術は、ＪＰＥＧ（写真エキスパート連 合グループ：Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｇｒａｐｈｉｃ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕ ｐ）法と呼ばれる。この技術の定義は、ＢａｒｎｓｌｅｙおよびＨｕｒｄ著「フ ラクタル・イメージ圧縮（Ｆｒａｃｔａｌ Ｉｍａｇｅ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏ ｎ）」（ＡＫ Ｐｅｔｅｒｓ，ｌｔｄ．１９９３年）に見出される。このＪＰＥ Ｇ法は、最初にイメージをピクセルのブロックへ分けて、離散余弦変換（Ｄｉｓ ｃｒｅｔｅ Ｃｏｓｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ；ＤＣＴ）が各ピクセル・プロ ックで行われて、カラー情報に直接的に対応するのではなく周波数と振幅とに対 応する係数としてブロック表示を生じる。これらの係数は、次に量子化され、あ るいは切り捨てられ、減法アルゴリズムがイメージにおける全ての量子化ブロッ クについて選択された走査順に行われる。この減法アルゴリズムは、１つのプロ ックの平均ピクセル値と対応するＤＣ項を先行ブロックのＤＣ項から差引く。こ の差の係数は、次にジグザグ配列の如き異なる配列で走査され、非ゼロ係数（即 ち、先行ブロックからの差が生じたブロック）がコード化されて先行するゼロ係 数の数（即ち、変化が起らなかったピクセル・ブロックの数）を示し、また非ゼ ロ差の値をも示す。従って、ロスのない圧縮は、データを更に圧縮するためコー ド化された結果に対してしばしば用いられる。圧縮解除は、圧縮プロセスを反転 することにより行われ、表示可能なイメージを生じる。 ＪＰＥＧの従来のビデオ・イメージ圧縮技術は高度の圧縮を得る上で有効であ るが、運動画像に対してはＪＰＥＧ圧縮がリアルタイムでは使用できないことが 判った。これは、運動画像フレームのＪＰＥＧ圧縮解除の実施に一般に要する時 間がフレームに対する表示時間（１／３０秒）を越えるゆえであり、その結果、 運動画像イメージがリアルタイム表示のために圧縮解除できない。このように、 これらの技術で圧縮された運動画像の一時的に正確な表示は、圧縮解除と表示が 、圧縮解除された運動画像がビデオ・テープその他の媒体に記憶され、これから 運動画像を適正な時間ベースで表示できる、２つのステップで行われることを要 求する。 再帰的ベクトル量子化法（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｖｅｃｔｏｒ Ｑｕａｎｔｉ ｚａｔｉｏｎ；ＲＶＱ）と呼ばれるロスのあるビデオ・イメージ圧縮の別の従来 の方法は、１組の選択された基準タイルに従ってＤＣＴその他の変換を用いずに 、ピクセル・ブロックを直接的に量子化する。Ｓｉｍｏｎ論文（「ｏｐ．ｃｉｔ ．」１９９３年７月）参照。前記基準タイルは、元のイメージに関する結果の精 度に基いて反復技法に従って選択される。Ｓｉｍｏｎの論文で示されるように、 ＲＶＱ法による圧縮は、計算が大変で複雑であるが、圧縮解除は非常に迅速に行 うことができる。 別の種類の従来のロスのあるビデオ・イメージ圧縮技術は、フラクタル圧縮と 呼ばれる。当技術において周知のように、フラクタルは、イメージをイメージの 他の部分に関して表わすことができる、それ自体類似する数学的なイメージ・オ ブジェクトである。フラクタル・イメージ圧縮においては、入力イメージは同じ ようにピクセル・グループまたはタイルに分けられる。次に、各タイルはイメー ジの２つ以上の他の基準領域の変換（縮小、回転、あるいはその両方）によって 近似化される。このため、圧縮されたイメージは、基準領域に加えて、各タイル に対する変換演算子の完全な表示からなる。イメージの各タイルは、このタイル に対する記憶された変換演算子を用いて基準領域の変換を行うことによって圧縮 解除される。従来のフラクタル・イメージ圧縮技術およびこれを実施するための システムの詳細な記述については、米国特許第４，９４１，１９３号および同第 ５，０６５，４４７号における、ＢａｒｎｓｌｅｙおよびＨｕｒｄの「Ｆｒａｃ ｔａｌ Ｉｍａｇｅ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ」（ＡＫ Ｐｅｔｅｒｓ，ＬＴＤ 。１９９３年）に見出すことができる。２．周波数および時間ウインドウ表示機能 更なる背景として、ウエーブレット分析の分野は、信号の時間および周波数応 答と挙動の分析において最近知られてきた。本願の次章は、ウエーブレット分析 における最新技術を伝えると共に、当業者が本発明を完全に理解するため必要な 背景を提示するために、ウエーブレット分析技術の理論的背景を提示することを 意図する。 一般的な意味においては、ウエーブレット分析は、分析される信号（即ち、「 入力信号」）の時間−周波数の局部化と関連する。時間−周波数の局部化（ｌｏ ｃａｌｉｚａｔｉｏｎ）は、選択された時間ウインドウにおける入力信号の周波 数スペクトルの一部の分析を指す。この明細書における記述から明らかになるよ うに、入力信号の時間−周波数の局部化が、広い範囲の目的に対する信号にデー タ処理技術を応用することを可能にする。ａ．従来のアナログ濾波 時間分域では、時間分域ウインドウ・フィルタ関数を入力信号で畳み込むこと により周波数ウインドウ表示が行われ、周波数分域では、入力信号のスペクトル をフィルタ関数の周波数分域の伝達関数で乗じることによって周波数ウインドウ 表示が行われる。典型的なフィルタ関数は、低域通過フィルタ（例えば、Ｓｈａ ｎｎｏｎのサンプリング関数）と帯域通過フィルタとを含む。このようなフィル タの使用によって、帯域幅制限信号ｆ_Ω（ｔ）（即ち、限度Ωより高い全ての周 波数に対するゼロ振幅）が、一連の非ゼロ周波数帯域を持つ低周波成分の和へ分 解される。このような分解のための数式は下記の如くである。即ち、 但し、ｆ_Ω,ω0が入力信号ｆ_Ω（ｔ）の低域通過フィルタされた（ω＜ω０）成 分であり、ここでｇ_Ω,i（ｔ）はｉ番目の周波数帯域に対して帯域通過フィルタ された信号であり、ここでω_Ｎ＝Ωである。理想的な低域通過フィルタされた成 分ｆ_Ω,ω0は、入力信号による周知のＳｈａｎｎｏｎのサンプリング関数の時間 分域畳み込みと対応する。理想的な帯域通過フィルタリングは、ω_nおよびω_n-1 が周波数帯域の上限と下限である時間分域入力信号による下記の種 類のフィルタ関数の時間分域畳み込みによって行われる。即ち、 低域通過フィルタと帯域通過フィルタ関数の各々が、各式ｆ_Ω,ω0およびｇ_{Ω ,i} （ｔ）がその各々の周波数帯域内の入力信号ｆ_Ω（ｔ）の周波数スペクトルに 関する正確な情報を提供するように、入力信号ｆ_Ω（ｔ）の理想的な周波数局部 化を提供する。しかし、この分解によって生じる時間局部化は、これらフィルタ が（時間分域において）信号がある周波数範囲内で直接挙動する時について非常 に正確な情報を提供しないので、非常に劣ったものになる。多くの重要な実信号 が急激な過渡的変化の短い期間を含むので、このように分解された信号の分析は 、このような過渡的挙動が生じる時間を考慮することができないことになる。従 って、局部化が重要である信号分析の場合は、従来のフーリエ分析技法が必要で なくなる。ｂ．時間および周波数ウインドウ表示 ある従来の信号分析手法は入力信号を時間ウインドウ表示することによりこの 問題に対処しており、これによって時間の局部化ならびに周波数の局部化を可能 にする。これらの手法によって、ウインドウ関数ｈ（ｔ）が入力信号ｆ（ｔ）に 与えられて、入力信号を指定された時点ｔ＝ｂ付近でウインドウ表示する。この ウインドウ表示は、積分変換によって考慮される。即ち、 但し、関数ｈ（ｔ−ｂ）上のバーは複素共役を示す。実数のウインドウ表示偶関 数ｈ（ｔ）の場合は、このウインドウ表示プロセスは畳み込みと対応して、ウイ ンドウ表示関数ｈ（ｔ）のフィルタとしての処理を可能にする。例えば、ｈ（ｔ ）がＳｈａｎｎｏｎのサンプリング関数であるならば、上式のウインドウ表示プ ロセスは低域通過フィルタを入力信号に対して適用することになる。しかし、時 間に関するＳｈａｎｎｏｎのサンプリング機能の緩やかな遅れが非常に正確な時 間 分域のウインドウ表示動作を結果として生じることが観察された。 大きさの２乗が微小な第１および第２のモーメントと微小なエネルギ（即ち、 無限大で充分に急速に減衰する）とを持つ如きウインドウ関数ｈ（ｔ）が、「中 心」ｔ＊と「半径」Δ_hとを有する時間ウインドウを生じる。中心ｔ＊は、平均 値として計算されるが、半径は平均値ｔ＊付近のウインドウ関数の標準偏差とし て計算される。半径Δ_hのウインドウ関数に対して、時間−ウインドウ幅は２Δ_h となり、一般にウインドウ関数ｈ（ｔ）の期間中ＲＭＳと呼ばれる。周波数分域 小な第１および第２のモーメントを持つとすれば、周波数分域のウインドウ関数 ウ関数ｈ（ｔ）のＲＭＳ帯域幅と呼ばれる。ＲＭＳの持続時間Δ_hが微小であれ ば、時間分域のウインドウ関数ｈ（ｔ）は時間ウインドウであり、同様にＲＭＳ ンドウである。 先に述べた理想的な低域通過フィルタと帯域通過フィルタの時間分域関数に戻 って、これらの理想的なフィルタ関数のいずれも、ウインドウ関数ｈ（ｔ）とし て使用されるならば、時間ウインドウとして働き得ないことを意味する第１のモ ーメントが微小であることが容易に明らかであろう。しかし、理想的な低域通過 フィルタ関数および帯域通過フィルタ関数の周波数分域表示は微小なＲＭＳ帯域 幅２ 理想的な周波数局部化を提供する。 先に述べたように、過渡的挙動を含む実信号の正確な分析は、時間の局部化と 周波数の局部化の両方を必要とする。不確定性原理が、下記の不等性を満たすこ れら関数として時間のウインドウ表示と周波数のウインドウ表示の両方を行うこ れらウインドウ関数ｈを識別した。即ち、 不確定性原理の下限を達成する種類のウインドウ関数ｈ（ｔ）のみが下式の形態 であることも前に判った。即ち、 ここで、ある定数ａ、ｂ、ｃおよびαにおいて、α＞０およびｃ≠０である。 ウインドウ関数ｈ（ｔ）による時間−周波数ウインドウの存在することの更な る表示が、Ｐａｒｓｅｖａｌの恒等式によって得られた。先に述べた一般化され たウインドウ関数ｈ（ｔ）は下記式に対応する。即ち、 式［６］の左辺に関して、時間のウインドウは下式によって与えられる。即ち、 従って、ｔ＝ｔ＊を中心とする時間ウインドウがパラメータｂによってシフトさ れ、時間ウインドウもまた時間次元におけるΔｈの半径を持つ。同様に、式［６ ］の右辺に関しては、周波数ウインドウが下式により与えられる。即ち、 時間−周波数の座標系における式［６］の時間−周波数ウインドウ２の場所を示 す。 原因となる実数のウインドウ関数 し、式［９］の周波数ウインドウは下式となる。即ち、 しかし、フィルタ関数ｈ（ｔ）の時間−周波数ウインドウは値ｂを変化させるこ とにより図１ａの時間軸に沿って移動されるが、ウインドウは、中心周波数ω＊ で周波数において固定されるが、あるいは式［１０］に関して先に述べた実数の 偶関数の場合は、図１ｂに示されるように、中心周波数ω＊＝０で固定される。 時間−周波数ウインドウのこのような周波数における固定は、式［３］のウイン ドウ表示プロセスの有効性を制限する。ｃ．短期フーリエ変換（ＳＴＦＴ） 基本フーリエ理論は、時間分域における変換が周波数分域における位相シフト と対応することを、また反対に、時間分域における位相シフトが周波数分域にお ける変位と対応することを示す。従って、式［３］のウインドウ表示プロセスに おける位相シフトは、周波数軸に沿う周波数ウインドウのスライドを許容しなけ ればならない。 ｔ｜^1/2φ（ｔ）およびｔφ（ｔ）がＬ²に含まれる実数ウインドウ関数φ（ｔ） について考えると、φ（ｔ）の短期フーリエ変換は、ｆ∈Ｌ²に対して下式によ って定義される。即ち、 式［１１］の短期フーリエ変換（ＳＴＦＴ）はまた、文献においてＧａｂｏｒ変 換とも呼ばれる。Ｐａｒｓｅｖａｌ恒等式を用いると、ＳＴＦＴに対して下式を 結果として得、これから時間および周波数ウインドウの中心および半径が明らか となる。即ち、 式［１１］および［１２］の短期フーリエ変換は、周波数ウインドウ関数φ（ ω）が周波数軸に沿って移動し得る式［３］の単純な時間−ウインドウ表示プロ セスにまさる改善を提供する。さもなければ（即ち、ξ＝０）その中心ω＊を 近の周波数に局部化される。即ち、 同様に、ウインドウ関数φ（ｔ）の中心ｔ＊もまた他の場合（ｂ＝０）に原点に おかれる場合、時間のウインドウは下式の如くｔ＝ｂ付近に局部化される。即ち 、 このように、ＳＴＦＴは、それぞれ単に位相シフト係数ｂ、ξの値を変化させる だけで、時間と周波数の両方において時間−周波数局部化ウインドウの移動を許 容する。図１ｃは、それぞれ位相シフト係数（ｂ₀，ξ₀）、（ｂ₁，ξ₁）を持つ ２つの時間−周波数ウインドウ５₀、５₁の時間−周波数間隔における位置を示す 。その結果、ＳＴＦＴは、値ξを変化させることによって低域通過ウインドウ関 数が帯域フィルタ動作を行うことを許容する。しかし、図１ｃから明らかなよう に、ウインドウの幅は、時間シフト係数ｂまたは周波数シフト係数ξにおける変 化では不変である。従って、短期フーリエ変換の使用によって分析は改善される が、急激な変化（即ち、広範囲の周波数における振幅）が存在するこれらの過渡 的期間に対する不充分なサンプリングによる精度低下が観察された。従って、要 求される時間と周波数の両方における局部化ウインドウを移動する能力ばかりで なく、時間または周波数の関数としてウインドウ幅のスケールを許容することも 望ましい。３．ウエーブレット分析 ａ．理論 ウエーブレット分析手法は、主として周波数変数に対してマップされるスケー ル・パラメータを導入することにより、可変サイズの時間−周波数局部化ウイン ドウの必要を目的とする。結果として、スケール・パラメータが周波数の関数と してウインドウの幅を変化させ、これにより周波数における変化によりウインド ウの横縦比を変化させる。不確定性原理がウインドウの面積がある値より大きく 維持することを要求するため、中心周波数ξが増加する時、比例的に時間ウイン ドウ幅が減少し周波数ウインドウ幅が増加する。高周波環境に対する時間ウイン ドウの短縮および周波数ウインドウの拡大が、入力信号のこれらの高周波部分を 更に正確に検出して分析する。 基本ウエーブレット変換は、積分ウエーブレット変換（ｉｎｔｅｇｒａｌ ｗ ａｖｅｌｅｔ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）即ちＩＷＴとして知られる。ＩＷＴは、ス ケール・パラメータａをその定義に下記のように含む。即ち、 このため、ウインドウ関数Ψがスケール・パラメータａの変化する値と共に狭く なり、時間幅Ψが減少するａと共に減少する。式［１５］のＩＷＴにおいて用い られたウインドウ関数Ψ（ｔ）は、前のように実数化されるが、ＩＷＴの制約も またΨ（ｔ）低域通過フィルタではなく帯域通過フィルタであることを要求し、 ゼロの周波数成分で停止する。ウインドウ関数Ψ（ｔ）が実数化されるので、そ 波数分域［０，∞）における周波数ウインドウとしてのみ見なされることを必要 ｜ｔ｜^1/2Ψ（ｔ）およびｔΨ（ｔ）もまたΨ（ｔ）が実数化されるようにＬ²に 合、分域［０，∞）における関数としての片側（即ち、負でない）周波数のウイ ンドウ中心ω＊₊は下式のように定義される。即ち、 これは、スケール・パラメータａに基く正規化係数ａ^-1/2を用いて積分ウエー ブレット変換（ＩＷＴ）の生成を可能にし、このパラメータがウインドウの時間 幅を周波数の関数としてスケールする。上式［１７］および［１８］に対する条 件を満たすウインドウ関数Ψ（ｔ）に対しては、ＩＷＴは下記のように定義され る。即ち、 式［１９］のＩＷＴの場合、帯域通過ウインドウ関数Ψ（ｔ）は一般に分析ウエ ーブレットと呼ばれる。 ウエーブレット分析の分野で周知のように、また先の論議を前提として、積分 ウエーブレット変換ｗΨが、時間ウインドウの幅が周波数分域に対してマップさ れ、かつ周波数ウインドウが周波数軸に沿って移動し得る周波数局部化を許容す ることが重要である。微小エネルギ実数化入力信号f（ｔ）の場合、Ψ（ｔ）が 実数であるので、下記の関係が保持する。即ち、 Ｐａｒｓｅｖａｌ恒等式により、下記のようにＩＷＴを得ることができる。即ち 、 であり、ηは下式のように定義される。即ち、 先に述べたように、スケール・パラメータａを時間−周波数ウインドウが局部 化されるべき周波数にマップすることが望ましい。従って、スケール・パラメー タａは、ｃは校正定数であるｃ＞０の場合、下式のようにシフト周波数パラメー タξにマップされる。即ち、 スケール・パラメータａに対する置換がＩＷＴを下式のように定義する。即ち、 となるように、ｃ＝ω₊＊を設定することが便利である。 これは、範囲 を持つ値ξを持つ周波数軸に沿って移動する周波数ウインドウη（ａ（ω−ξ） ）を生じる。 このため、このウインドウの幅が、スケール・パラメータａのより小さな値に反 映するようにより高い周波数ξにおいて増加する。スケール・パラメータａに関 して、周波数−ウインドウの幅は下式の如くである。即ち、 但し、周波数のシフト項がξ＝ω₊＊／ａであり、その結果周波数ウインドウの 周波数幅が増加する周波数ξ（値ａは減少する）と共に増加する。時間軸に沿っ て、式［１９］のＩＷＴの時間ウインドウが下式により与えられる。即ち、 結果として、この時間ウインドウの幅は２ａΔΨであり、この幅はより高い周波 数ξ（およびより低い値ａ）で減少し、この幅はより低い周波数ξで増加する。 式［１５］の変換のため、図１ｄは、それぞれ変化する変換係数対（ｂ₀、ξ₀） 、（ｂ₁、ξ₁）、（ｂ₂、ξ₂）を持つ３つの時間−周波数ウインドウ６₀、６₁、 ６₂を示す。図１ｄにおいて明らかなように、ウインドウ６の時間幅および周波 数幅は変化するシフト周波数ξと共に変化し、その結果増加するξと共に時間幅 が減少し、周波数幅が増加する。 従って、より高い周波数分析の場合時間ウインドウの幅が減少し周波数ウイン ドウの幅が増加すると見なせば、ウエーブレット分析が、信号、特に過渡的成分 を含む信号の増加した精度分析を行うことが可能であることを当業者に対して明 らかにしなければならない。このことは、入力信号関数の充分なサンプリングを 保証し、また過渡的事象が生じた信号における正確な時間の決定を許容する。 しかし、ウエーブレット分析技術において周知のように、適正なウエーブレッ ト関数Ψ（ｔ）の定義は非常に重要である。種々の特定の分析関数がウエーブレ ット分析において用いられ、計算可能性に従って、あるいは分析中の信号の属性 に従って関数の選択が行われる。ｂ．従来のウエーブレット ウエーブレット信号分析が、米国特許第４，５９９，５６７号に記載される如 く、油およびガスに対する地震探査において生じる信号に応用された。この文献 は、分析ウエーブレットとしてＭｏｒｌｅｔのウエーブレットを用いるウエーブ レット分析技術について記載する。Ｍｏｒｌｅｔのウエーブレットは、ガウスの 確率エンベロープにより微小な持続時間に限定される正弦波であり、このエンベ ロープは、分析中の信号の種類に対して要求されるように、ウエーブレットの時 間分域エンベロープの前エッジまたは後エッジに対して歪められあるいは歪めら れない。この文献はまた、このような分析ウエーブレットを用いる到来入力のウ エーブレット分析を実施するための回路を開示している。 別の微小な持続時間分析ウエーブレットがＹｖｅｓ Ｍｅｙｅｒによって提起 された。この分析ウエーブレットは、Ｓｈａｎｎｏｎのサンプリング関数と類似 するウエーブレット・ウインドウにおける実質的に微小な持続時間の均一な大き さのレベルである。 数学的な方程式では表わし得ないがその代わり数値ウエーブレットとして用い られる他のウエーブレットが提起された。これらのウエーブレットは、無限の持 を含み、無限の持続時間のフラクタル・ウエーブレットであるＤａｕｂｅｃｈｉ ｅｓのウエーブレットとを含む。これらのウエーブレットに対する明白な公式が ないことが、コンピュータ・ハードウエアにおけるウエーブレット分析技術の迅 速かつ正確な実現のためのその応用性を制限する。 先に公表された別のウエーブレットは、Ｃｈｕｉ−Ｗａｎｇのウエーブレット であり、これは有限の持続時間のウエーブレットであるが、明白な公式で表わす ことができる。 先に述べたこれまでのウエーブレットの各々に対する支持は、拘束されない間 隔にわたることである。しかし、実際問題は拘束された間隔へのウエーブレット の使用を要求するため、これらの従来のウエーブレットを用いる入力信号のウエ ーブレット分析は一般に「境界効果（ｂｏｕｎｄａｒｙ ｅｆｆｅｃｔｓ）」と 呼ばれる種類のエラーを生じる結果となる。 図２は、このような従来のウエーブレットから生じる境界効果の理由をグラフ 的に示す。図２ａに示される従来のウエーブレット７は、下記の特性（ｉ＝０、 １、、、ｍ−１、およびｍ≧１に対して）を持つモーメントを有する関数Ψに基 く１次スプライン・ウエーブレットである。即ち、 但し、ａ、ｂは先に述べた如きスケール・パラメータである。しかし、図２ａの 従来のウエーブレット７は拘束された間隔［ｃ、ｄ］にわたって直交せず、全て の間隔ｉ＞０に対して、下式を意味する。即ち、 図２は、間隔［ｃ、ｄ］の境界あるいはその付近で起こる時系列におけるある 時点に前記の特性を持つウエーブレット７を用いるＩＷＴの性能をグラフ的に示 す。データ点ｆ₂、ｆ₃、ｆ₄は、図２においてウエーブレット７に対してプロッ トされる間隔内の入力信号サンプルと対応しており、この事例においては、説明 の目的のため、入力信号サンプル・データが間隔［ｃ、ｄ］内のウエーブレット ７の形状と密に一致する。ウエーブレット７の位置は、境界値ｔ＝ａにおける関 心のサンプル点のＩＷＴの実施における位置と対応する。この位置におけるウエ ーブレット７が入力信号データが存在する間隔［ｃ、ｄ］外の支持を要求するた め、間隔［ｃ、ｄ］外のデータ点ｆ₀、ｆ₁に対して仮定されねばならないゼロ値 はウエーブレット７と必然的に一致できない。この結果、間隔［ｃ、ｄ］内の入 力データ信号がウエーブレット７と正確に一致する場合でさえ、ＩＷＴに対して ゼロでない結果を生じることになる。信号処理の分野において周知のように、拘 束された間隔［ｃ、ｄ］外の支持を要求するウエーブレット７によるこのような 不正確さは、拘束されないウエーブレット７が一連の実際の入力信号サンプル・ データを正確に表わし得ないので、拘束された間隔のエッジにおける境界効果に よって明らかになる。 ビデオ・イメージの圧縮と分析の分野においては、境界効果が、圧縮および圧 縮解除後に示されるイメージの品質に著しく影響を及ぼす。これは、境界効果が 拘束された間隔と対応するピクセル・ブロックのエッジにおける、また（イメー ジの細分割が行われない場合でさえ）イメージのエッジにおける誤ったイメージ ・データとして現れる理由である。境界効果による不正確さはまた、拡大が境界 効果のエラーを更に目に見えるようにすることを考えると、表示される時イメー ジを拡大する能力を制限する。 ｃ．境界スプライン・ウエーブレット(boundary-spline-wavelet) 更なる背景として、拘束された間隔ウエーブレットについては、参考のため本 文に援用されるＣｈｕｉおよびＱｕａｋ著「拘束された間隔におけるウエーブレ ット（Ｗａｖｅｌｅｔｓ ｏｎ ａ Ｂｏｕｎｄｅｄ Ｉｎｔｅｒｖａｌ）」（ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ Ｔ ｈｅｏｒｙ、第９巻（１９９２年１２月）、５３〜７５ベージ）に記載されてい る。明白な公式を持つこのウエーブレットは、時間変数ｔの関数としてのみでな く、境界効果を勘案するため、間隔［ｃ、ｄ］内のサンプルの位置の関数でもあ る。実際に、間隔の境界付近のサンプル場所は、境界から遠い間隔内の場所をサ ンプルすると異なるウエーブレット形状と対応することになる。境界効果は、境 界ウエーブレットが間隔外の支持を要求しないので排除される。 次に、図３ａないし図３ｄによれば、Ｃｈｕｉ−Ｑｕａｋの境界スプライン・ ウエーブレット法による４つの１次ウエーブレット８の例示的な１組が示される 。図３ａは、間隔［ａ、ｂ］の境界ｔ＝ａ付近のサンプル場所に対する「境界」 ウエーブレット８_aの形状を示すが、図３ｄは、間隔［ａ、ｂ］の境界ｔ＝ｂ付 近のサンプル場所に対する境界ウエーブレット８_bの形状を示す。図３ｂと図３ ｃはそれぞれ、境界から遠い間隔［ａ、ｂ］内のサンプル場所に対する「内側」 ウ エーブレット８_iの形状を示している。図３ａないし図３ｄから明らかなように 、境界ウエーブレット８_a、８_bは、（１つおきに同じ形状を持つ）内側のウエー ブレット８_iとは異なる形状を持つ。図３ａないし図３ｄから更に明らかなよう に、内側ウエーブレット８_iまたは境界ウエーブレット８_a、８_bのいずれも、間 隔［ａ、ｂ］外の支持を要求する。即ち、図３ａないし図３ｄのウエーブレット ８の全組に対して、ｉ＝０、１、、、ｍ−１および幾つかのｍ≧０に対して 従って、時間間隔が必然的に拘束される実際の実データへの境界スプライン・ウ エーブレット８の組の使用は、境界効果のアーチファクトを生じることはない。 Ｄａｕｂｅｃｈｉｅｓの「ウエーブレットにおける２つの最近の結果：微分演 算子と対角する間隔および２重直交ウエーブレットに対するウエーブレット・ベ ース（Ｔｗｏ ｒｅｃｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｎ ｗａｖｅｌｅｔｓ：Ｗａ ｖｅｌｅｔ ｂａｓｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｖａｌ ａｎｄ ｂｉｏ ｒｔｈｇｏｎａｌ ｗａｖｅｌｅｔ ｄｉａｇｏｎａｌｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｄ ｅｒｉｖａｔｉｖｅ ｏｐｅｒａｔｏｒ）」（ウエーブレット分析における最近 の進歩、Ｓｃｈｕｍａｋｅｒ ａｎｄ Ｗｅｂｂ版、Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅ ｓｓ、１９９３年、２３７〜５８ページ）に記載の通り、他の境界ウエーブレッ トが公知である。これらのウエーブレットは、スプライン関数ではなく、明白な 公式は持たない。結果として、これらのウエーブレットがビデオ・イメージの圧 縮と圧縮解除における制限された有効性を呈するものと考えられる。４．本発明の目的 従って、本発明の目的は、ウエーブレット分析ツールを記憶および伝送のため のビデオ・イメージ圧縮のタスクに用いることである。 本発明の別の目的は、選択されたウエーブレットによってビデオ・イメージ圧 縮を実施するための装置を提供することである。 本発明の更に別の目的は、圧縮されたビデオ・イメージを受取り、記憶されあ るいは通信されたビデオ・イメージ情報のリアルタイム再生のためこの圧縮ビデ オ・イメージを圧縮解除するための装置を提供することである。 本発明の更に他の目的は、圧縮されたイメージがリアルタイムに局部的に演じ られる如き圧縮および圧縮解除の方法を提供することである。 本発明の他の目的は、エッジ効果の侵入が非常に減じた状態で圧縮解除イメー ジの高精度の倍率を可能にする如きシステムおよび方法を提供することである。 本発明の他の目的は、高度の圧縮を生じる如きシステムおよび方法を提供する ことである。 本発明の他の目的は、高周波フレームが低周波フレームと異なる比率に圧縮さ れるように、動的圧縮をフレーム単位で利用し得る如きシステムおよび方法を提 供することである。 本発明の他の目的は、挿入、編集および反復的な再生を含む運動イメージの対 話的な表示を容易にするシステムおよび方法を提供することである。 本発明の他の目的は、１秒ごとのフレーム数は少ないが比較的遅いシステムに より運動画像がリアルタイムに表示できるように、遅い表示システムがあるフレ ームを飛越す能力を提供する如きシステムおよび方法を提供することである。 本発明の他の目的は、圧縮解除後に完全イメージを結果的に表示する圧縮およ び通信あるいは記憶の目的のため、１つのイメージを幾つかの部分に分割するこ とを可能にする如き方法およびシステムを提供することである。 本発明の他の目的は、高品質の２４ビットを圧縮し圧縮解除する際に有効なよ うに、更なる量子化により比較的高いロスのある圧縮比を可能にする如き方法お よびシステムを提供することである。 他の目的および利点については、以降の記述をその図面と共に参照すれば当業 者には明らかになるであろう。発明の概要 本発明は、ビデオ・イメージを圧縮し圧縮解除するための方法および装置に実 現される。この圧縮／圧縮解除システムは、８ビットの移植可能なグレー・レベ ル・フォーマットの如き適切なフォーマットでビデオ・イメージ・データを受取 り、境界スプライン・ウエーブレット圧縮解除によってイメージの各成分を低周 波成分および高周波成分に分解するための回路を含んでいる。このシステムはま た、分解の高周波部分を量子化するための回路をも含んでいる。この分解は、所 望の圧縮比が得られるまで反復される。ロスのない圧縮は、圧縮されたイメージ に対して行われ、これに続いて圧縮されたデータが記録の目的のため記憶され、 あるいは受信ステーションへ送られる。 本発明によれば、圧縮解除モードでは、システムは、使用される圧縮方式に従 って記憶されあるいは通信されたイメージ・データのロスのない圧縮解除を行う 。次に、イメージ圧縮に関して逆の方法の帯域スプラインウエーブレット法によ って、イメージの再構成が行われる。この圧縮解除の結果は、表示の要求に応じ てフォーマットされる。図面の簡単な説明 図１ａないし図１ｄは、本発明の背景に記載されたように、時間−周波数ウイ ンドウ表示の概念を示す時間−周波数プロット、 図２は、入力信号に用いられるように間隔［ｃ、ｄ］に関する順序の非ゼロ・ モーメントを持ち、境界効果のソースであるウエーブレットのグラフ表示、 図３ａないし図３ｄは、本発明の望ましい実施例において用いられる如き境界 スプライン・ウエーブレットの例示的な組のグラフ表示、 図４ａは、本発明の望ましい実施例によって圧縮されたビデオ・イメージ情報 を生成し、送信しあるいは記憶するためのシステムのブロック図による電気構成 図、 図４ｂは、図４ａのシステムにおけるイメージ・フォーマット・コンバータの ブロック図による電気構成図、 図５は、本発明の望ましい実施例によるコンプレッサのブロック図による電気 構成図、 図６は、本発明の望ましい実施例によりビデオ・イメージ・データを圧縮する 方法を示すフロー図、 図７は、本発明の望ましい実施例により境界スプライン・ウエーブレット圧縮 解除を実施する方法を示す詳細なフロー図、 図８は、本発明の望ましい実施例によるビデオ・イメージの圧縮解除を示す一 連の周波数分域プロット、 図９ａないし図９ｃは、本発明の望ましい実施例によるビデオ・イメージの圧 縮解除効果を示すマトリックス、 図１０は、図７の境界スプライン・ウエーブレット圧縮解除を実施するための 望ましいマトリックス代数手法のフロー図、 図１１は、図１０のプロセスにおけるマトリックスの関係を示すチャート、 図１２ａないし図１２ｅは、本発明の望ましい実施例により分解されたビデオ ・イメージの一例を示し、 図１３ａないし図１３ｃは、本発明の望ましい実施例による図１２ａないし図 １２ｅの分解されたビデオ・イメージの量子化を示し、 図１４は、本発明の望ましい実施例による伝送のための圧縮されたビデオ・イ メージ・フレームの構成の図、 図１５ａは、本発明の望ましい実施例によるデコンプレッサのブロック図によ る電気構成図、 図１５ｂは、図１５ａのデコンプレッサにおいて有効なフォーマット・コンバ ータのブロック図による電気構成図、 図１６は、本発明の望ましい実施例によりビデオ・イメージ・データを圧縮解 除するためのプロセスのフローチャート、 図１７は、本発明の望ましい実施例の帯域スプライン・ウエーブレット法によ り分解されたビデオ・イメージ・データを再構成するためのプロセスの詳細なフ ローチャート、 図１８は、図１７の構成に対する望ましいマトリックス代数ルーチンにおいて 用いられる如きマトリックスの関係を示すチャート、 図１９は、本発明の代替的な実施例によるデコンプレッサ・システムのプロッ ク図による電気構成図である。望ましい実施例の詳細な記述 １．ビデオ・イメージ・データ通信システム まず図４ａにおいて、本発明の望ましい実施例によるビデオ通信システム８の 構成を詳細に記述する。当該実施例において、システム８は、圧縮された運動画 像データを通信するために特に設計されており、無論、一連の静止ビデオ・イメ ージを表わす圧縮データを通信するのにシステム８が代替的に用いられることが 意図される。更に、以下本文において更に詳細に記述されるように、システム８ は代替的に、あるいはまた、運動画像または静止ビデオ・イメージのデータの記 録用記憶のため、また後でのその検索および表示のために用いられる。 図４ａに示されるように、ビデオ・データ通信のコンテキストにおいて、シス テム８の送信終端は、ビデオ・ソース１２および圧縮システム１０を含むが、シ ステム８の受信終端は、圧縮解除システム２０およびビデオ・ディスプレイ２６ を含んでいる。図４ａに示されるように、ビデオ・ソース１２は、ＣＤ−ＲＯＭ ドライブ、スキャナ、ディジタル電子ネットワーク接続、あるいは類似の装置の ような周知の装置でよく、あるいはまたディジタル・ビデオ情報を保持するディ スクのようなコンピュータ記憶装置でもよいディジタル・ビデオ・ソース１２ｄ を含む。ビデオ・ソース１２はまた、あるいは代わりに、ビデオ・カメラ、ＶＣ Ｒ装置、テレビジョン放送あるいはケーブル受像機であるアナログ・ビデオ・ソ ース１２ａ、あるいはアナログ・ビデオ情報の別の周知のソースを含む。いずれ の場合も、ビデオ・ソース１２は、図４ａのシステムによって通信されあるいは 記憶されるイメージを表わすディジタル信号またはアナログ信号を提供する。 通信ネットワーク・システム１５は、従来のアナログ送信または電子ディジタ ル通信ネットワークであり、あるいは適切なクラスタ、アナログ／ディジタル・ コンバータおよびＤ／Ａコンバータ、および他の必要な装置を含む時はアナログ とディジタルの両方のネットワークである。ネットワーク１５は、ハード・ワイ ヤド・ケーブル、光ファイバ・ケーブル、放送あるいは衛星送信などを含む従来 技術によって実現される。ネットワーク１５がフロッピー・ディスケット、ＣＤ −ＲＯＭなどのような携帯可能な媒体２２′の単に物理的な移動によって実現で きることが更に考えられる。実現方法を問わず、ネットワーク１５は、圧縮シス テム１０と圧縮解除システム２０の入力との間に圧縮ビデオ・イメージ・データ を通信するため、これらの間に接続される。 単一送信終端（ソース１２に圧縮システム１０を加えたもの）が多数の受信終 端（圧縮解除システム２０およびディスプレイ２６）に対して同時にあるいは順 次通信するように、圧縮システム１０から行われるビデオ・データ送信が放送タ イプであることが特に意図される。例えば、圧縮システム１０は、テレビジョン または運動画像スタジオに配置され、あるいは、実施される特定の送信に応じて 、多数の受信終端（圧縮解除システム２０およびディスプレイ２６）が家庭、事 務所あるいは地方劇場に配置された地方ケーブル・テレビジョン・システムに配 置される。 図４ａはまた、運動画像または静止ビデオ・イメージ・データの記録のための 記憶、およびその後での検索および表示のコンテキストにおけるシステム８の任 意の使用を示す。ディスク記憶装置２２は、記憶のため圧縮システム１０から圧 縮ビデオ・データを受信するよう接続される。ディスク記憶装置２２の一例は、 大型ディスク（例えば、１０００ギガバイトの程度の容量を有する）であり、あ るいはまた大型ディスク装置に加えて、ディスク記憶装置２２は、ビデオ・イメ ージのライブラリ形態へのオンライン収集のようなサービスを提供するためメイ ンフレームまたはスーパーコンピュータと関連させられる。ディスク記憶装置は また、圧縮解除システム２０に接続され、当コンテキストでは、このシステムか らビデオ・ディスプレイ２６で表示するため圧縮されたビデオ・データを受取る ように動作可能である。ディスク８における記録情報のそれ以後の検索が、（以 下本文で述べるネットワーク１５のような）ディスク通信ネットワークを介して 行われ、あるいはまた、テープまたはディスケットの如き携帯可能なデータ記憶 媒体によって行われる。 圧縮システム１０は、フォーマット・コンバータ１４は、ビデオ・ソース１２ からのビデオ・イメージ・データのフォーマットをコンプレッサ１６による圧縮 に適するフォーマットへ変換するため使用される如き周知の構造である。以下本 文で記述する事例においては、コンプレッサ１６により用いられるフォーマット は、入手可能なハードウエア装置およびアーキテクチャに従って、８ビットより 少ないものをＰＧＭフォーマットにおいて用いることができるが、８ビットの移 植可能グレー・レベル（ＰＧＭ）である。カラー・イメージの場合、フォーマッ トはＲＧＢ−ＰＧＭであり、これにおいては赤、緑および青の色成分の各々がＰ ＧＭフォーマットで別個に記憶され通信される。ＰＧＭイメージ・フォーマット は、以下本文に更に詳細に述べる。従って、フォーマット・コンバータ１４は、 ＰＣＸ、ＩＭＧ、ＧＩＦ、ＴＩＦ、ＲＬＥ、ＮＴＳＣ、ＰＡＬなどのようなビデ オ・フォーマットからのイメージ・データをＰＧＭフォーマットまたはＲＧＢ− ＰＧＭフォーマットへ変換する。無論、ビデオ・ソース１２からの出力が既にＰ ＧＭフォーマットまたはＲＧＢ−ＰＧＭフォーマットであるならば、フォーマッ ト・コンバータ１４は不要であり、コンプレッサ１６はビデオ・ソース１２から データを直接受信ることができる。 次に図４ｂにおいて、本発明の望ましい実施例によるフォーマット・コンバー タ１４の構造は、フォーマット・コンバータ１４により提供される出力がＲＧＢ −ＰＧＭフォーマットである事例について詳細に述べる。先に述べたように、フ ォーマット・コンバータ１４は、アナログ・ビデオ・ソース１２ａまたはディジ タル・ビデオ・ソース１２ｄのいずれかからそれぞれビデオ・データを受取るこ とができ、そのため、受取ったデータを所要のフォーマットへ再フォーマット化 するため、２つの入力ボードが２つの機能装置と共にフォーマット・コンバータ １４へ提供される。 図４ｂの事例において、ディジタル・ビデオ・ソース１２ｄにより提供された ディジタル・ビデオ・イメージ・データが、フォーマット・デコーダおよびカラ ー拡張装置２１によって受取られる。装置２１のフォーマット・デコーダ部分は 、ソース１２ｄによりカラー・マトリックスあるいはイメージ信号の表示である カラー・パレット・テーブルへ提供されたＰＣＸ、ＩＭＧ、ＴＩＦ、ＧＩＦ、Ｒ Ｌ Ｅ、ＹＵＶなどのフォーマットからデータを復号する。Ｒｉｍｍｅｒ著「スーパ ーチャージされたビット・マップ・グラフィックス（Ｓｕｐｅｒｃｈａｒｇｅｄ Ｂｉｔｍａｐｐｅｄ Ｇｒａｐｈｉｃｓ）」（Ｗｉｎｄｃｒｅｓｔ／ＭｃＧｒ ａｗ Ｈｉｌｌ）に記載された如きフォーマット・デコーダ回路は、当技術にお いて周知である。この復号は、装置２１からの出力が、各ピクセルが赤、緑およ び青の色成分の連続的なバイトにより表わされる生のＲＧＢフォーマットである ように、装置２１により行われるカラー拡張動作が後続する。カラー・パレット ＲＡＭのような装置を含むのようなカラー拡張を行うための周知の回路は、当分 野では容易に入手可能である。フォーマット・デコーダおよびカラー拡張装置２ １の出力は、色分解器２５へ与えられる。 アナログ側では、アナログ・ビデオ情報がアナログ・ビデオ・ソース１２ａに よってアナログ・スクリーン・グラバーおよびディジタイザ装置２３へ与えられ る。装置２３は、入力スクリーン・データを捕捉するスクリーン・グラバーによ るアナログ入力データを最初に変換する。装置２３は、次に捕捉されたスクリー ンの各ピクセルを従来の方法でディジタル化する。スクリーン捕捉およびディジ タル化機能を行うための周知の回路を装置２３を実現するために用いることがで きる。装置２３の出力もまた、装置２１により提供される如き生のディジタル、 即ち２進数のＲＧＢフォーマットである。 色分解器２５は、装置２１、２３のいずれかにより与えられる生の２進ＲＧＢ 信号をＲＧＢ−ＰＧＭフォーマットへ分けるための周知のディジタル・フィルタ である。当技術において周知のように、ＲＧＢ−ＰＧＭビデオ・データ・フォー マットは、各画素ごとに、３つの８ビット成分を含む。これら３つの８ビット成 分は、このピクセルに対して表示されるべき赤、青いおよび緑のカラーの強さと それぞれ対応している。無論、各色成分の強さをディジタル的に表わすために、 他のバイト幅も用いることができる。 本発明の望ましい当該実施例において用いられるＲＧＢ−ＰＧＭフォーマット は、入力ビデオ・イメージを、赤、緑および青の色成分のそれぞれに対して１つ ずつ３つのスクリーン表示へ分解する。このように、入力イメージにおける各ピ クセル場所は、赤、青および緑の分解の各々におけるピクセル値により表わされ 、イメージの当該ピクセル場所における当該色成分の強さを表わす。８ビットの ＰＧＭフォーマットにおいては、各ピクセルに対する各色成分の強さは、このよ うに０（黒、あるいは強さゼロ）から２５５（全強さ）までの範囲にわたり得る 。８ビットのＰＧＭフォーマットは、基本的記憶装置がＡＳＣＩＩコーディング およびプログラミング環境におけるバイトであるので、これらの環境を用いてマ イクロプロセッサまたはコンピュータによる処理のために特に便利である。 色分解器２５により生成されるＲＧＢ−ＰＧＭデータの３つのチャンネルは、 以下に述べる如き圧縮のため、逐次あるいは並行にコンプレッサ１６へ与えられ る。本発明の望ましい実施例によれば、Ｒ、Ｇ、Ｂ成分の各々が圧縮され、圧縮 解除され、当該イメージに対する他の成分とは別個に他の方法で処理される。 無論、ビデオ・ソース１２、特にディジタル・ビデオ・ソース１２ｄにより与 えられるデータがすでにＲＧＢ−ＰＧＭフォーマットであるならば、フォーマッ ト・コンバータ１４は図４ａのシステムにおいては不必要である。 コンプレッサ１６は、一例が以下本文で詳細に記述される、これも以下におい て詳細に述べられる帯域スプライン・ウエーブレット手法に従ってフォーマット 化されたディジタル・データを圧縮するために必要な圧縮回路を含む。コンプレ ッサ１６はまた、ネットワーク１５上の通信（または、ディスク２２における記 憶）のため適切なフォーマットへ圧縮データをフォーマット化するコーディング 回路をも含む。以下において更に詳細に述べるように、通信された情報または記 憶された情報の属性に関する特定情報は、コンプレッサ１６によりコード化され るデータに特に含まれる。 同様に、圧縮解除システム２０は、ネットワーク１５（または、場合によって は、ディスク２２）に接続されるデコンプレッサ１８を含む。デコンプレッサ１ ８は、送られるか記憶されるイメージ・データを受取り、これを必要に応じて圧 縮解除に適する形態へ再フォーマット化し、データを圧縮解除する。本発明の当 該実施例におけるデコンプレッサ１８は、圧縮解除されたイメージ・データをフ ォーマット・コンバータ２４へ送り、このコンバータが圧縮解除されたデータを ディ スプレイ２６による表示のために適切なフォーマットへ変換する。 図４ａに示されるように、ディスプレイ２６はディジタル・ディスプレイ２６ ｄとして実現され、このディスプレイへはディジタル・データが直接与えられ、 あるいはまた、ディスプレイ２６は周知のアナログ・ディスプレイとして実現さ れ、適切なＮＴＳＣその他のアナログ・ビデオ・フォーマット・データが加えら れる。当例によれば、デコンプレッサ１８からの出力データはＰＧＭフォーマッ トまたはＲＧＢ−ＰＧＭフォーマットであり、このため、フォーマット・コンバ ータ２４がＰＧＭデータをＰＣＸ、ＩＭＧ、ＧＩＦ、ＴＩＦ、ＲＬＥ、ＮＴＳＣ 、ＰＡＬ、ＲＧＢあるいは他の表示フォーマットへ変換する。無論、ディジタル ・ディスプレイ２６ｄが用いられて、ＰＧＭフォーマット・データを受取り直接 表示することができるならば、フォーマット・コンバータ２４は不要である。２．コンプレッサの構造 次に図５において、本発明の望ましい実施例によるコンプレッサ１６の構造に ついて詳細に述べる。無論、本発明によるビデオ・データの圧縮において回路の 他のアーキテクチャ構成が使用されることが考えられる。特に、従来の汎用コン ピュータ・システムが本発明によるビデオ・イメージ・データの圧縮を実施し得 るものと思われる。しかし、図５の事例は、本文に述べるデータ圧縮機能を実施 するための回路の望ましい実施例を包含している。 この事例においては、コンプレッサ１６が１つの主ＲＧＢ−ＰＧＭチャンネル ・コントローラ２８と、３つの略々同じチャンネル・コンプレッサ・サブシステ ム２９_R、２９_G、２９_Bとを含む。３つのチャンネル・コンプレッサ・サブシス テム２９_R、２９_G、２９_Bは、以下本文に述べるフォーマット・コンバータ１４ による入力ビデオ・データの３つの成分チャンネルへの分割を考慮して、本発明 の望ましい実施例により提供される。コンプレッサ１６はまた、チャンネル・コ ンプレッサ・サブシステム２９の各々からデータを受取り、このデータをネット ワーク１５へ提供するためのデータ・フロー・インターフェース３９を含むこと が望ましい。 主コントローラ２８は、フォーマット・コンバータ１４からＲＧＢ−ＰＧＭデ ータの３つのチャンネルを受取り、データの各チャンネルを別々に適切なチャン ネル・コンプレッサ・サブシステム２９_R，２９_G、２９_Bへ転送する。あるいは また、コンプレッサ１６は、データの各チャンネルを逐次処理するただ１つのチ ャンネル・コンプレッサ・サブシステム２９を持ち、この場合、主コントローラ ２８は１つのコンプレッサ・サブシステム２９に対するイメージ・データの逐次 の前送を制御することになる。 主コントローラ２８は、コンプレッサ１６内部の諸機能を制御するため適切な ２方向性バスと制御線とによって接続されている。主コントローラ２８はまた、 サブシステム２９のその制御に加えて、データ・フロー・インターフェース３９ の制御を含むコンプレッサ１６のタイミング、フィードバックおよび送出の諸動 作を制御する。このように、主コントローラ２８は、一部または全てのイメージ ・データを処理しあるいは以下に述べるイメージ圧縮機能の実行を制御するのに 充分な計算能力と容量の汎用のプログラム可能マイクロプロセッサまたは他の中 央処理装置（ＣＰＵ）であることが望ましい。８０４８６タイプ（Ｉｎｔｅｌ社 またはＣｙｒｉｘ社から入手可能なものを含む）、６８０４０タイプ（Ｍｏｔｏ ｒｏｌａから入手可能なものを含む）、およびＳＰＡＲＣプロセッサ・タイプ（ Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社またはＳｕｎ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍ ｓ社から入手可能な）のマイクロプロセッサと類似しあるいはこれより大きな性 能レベルを持つマイクロプロセッサがコンプレッサ１６において主コントローラ ２８として使用に適するものと思われる。 チャンネル・コンプレッサ・サブシステム２９の構造については、図５に示さ れるようなサブシステム２９_Rの構造に関して詳細に述べられ、他のサブシステ ム２９_R、２９_Gは同様に構成される。本発明の望ましい実施例による各チャンネ ル・コンプレッサ・サブシステム２９は、本発明の当該実施例による圧縮動作に おいて用いられる如き境界スプライン・ウエーブレット分解、量子化およびロス のない圧縮の諸機能を実施するように特に設計されている。 本発明の当該実施例によるチャンネル・コンプレッサ・サブシステム２９は、 ディジタル・マトリックス・プロセス３０、タイミング回路３７、量子化プロセ ッ サ３２、ロスのないコンプレッサ３４、プログラム・データ・メモリ３５、およ びイメージ・データの記憶のための多重メモリ・バンク３６の回路機能を含む。 タイミング回路３７は、主コントローラ２８からＰＧＭフォーマット・チャン ネルを受取り、受取ったデータをそのサブシステム２９におけるメモリ・バンク ３６へ前送する。更に、タイミング回路３７は、ディジタル・マトリックス・プ ロセス３０により行われるマトリックス動作、量子化プロセッサ３２により行わ れる量子化、ロスのないコンプレッサ３４により行われるロスのない圧縮、およ びメモリ３５、３６へのアクセスを含む、チャンネル・コンプレッサ・サブシス テム２９の他の機能要素のなかからタイミングおよびフィードバックを制御する 。 ディジタル・マトリックス・プロセス３０は、以下本文において詳細に述べる ように、本発明の望ましい実施例によるイメージ・データの分解において用いら れる如きベクトルおよびマトリックス動作を実施するために特に適する周知のア ーキテクチャの処理回路である。以下の記述から明らかになるように、これらの 動作は、プログラム・データ・メモリ３５からの予め計算されたマトリックスの 検索、ビデオ・チャンネル・データの境界スプライン・ウエーブレット分解を行 う際に用いられるマトリックス動作、およびメモリ・バンク３５における結果の 格納を含む。ディジタル・マトリックス・プロセス３０としての使用に適する現 在入手可能な構成要素の事例は、Ｉｎｔｅｌ社から入手可能なｉ８６０プロセッ サおよびＴｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社から入手可能なＴＭＳＣ４０デ ィジタル信号プロセッサを含み、またＩｎｔｅｌ社から入手可能な８０３８６お よび８０４８６ファミリ、およびＭｏｔｏｒｏｌａから入手可能な６８０３０お よび６８０４０ファミリの如き汎用マイクロプロセッサを含む。 量子化プロセッサ３２は、所望の圧縮比を達成するために分解されたイメージ と対応するデータを除くための論理回路である。必要に述べる方法でこの機能を 実施するための従来の処理回路あるいは注文による論理回路は、当業者には容易 に判るであろう。本発明の望ましい実施例によれば、量子化プロセッサ３２は、 種々の選択可能なモードに従って量子化プロセスを実施するように選択自在に制 御される。これらのモードは、量子化モード・レジスタ３１により選択可能であ り、このレジスタは量子化プロセッサ３２によって行われるべき量子化のタイプ を規定する３桁コードを記憶する。量子化モード・レジスタ３１に記憶可能なコ ードの一例と、それらの対応する量子化モードは下記の如くである。即ち、 ０：量子化なし １：閾値設定 ２：スカラー量子化 ３：ＪＰＥＧ量子化（即ち、テーブル使用） ４〜７：他の量子化モード（例えば、ベクトル量子化）のため予約 ロスのないコンプレッサ３４は、量子化プロセッサ３２からの量子化出力の結 果に基いてロスのない圧縮解除を行うような方法でプログラムされたＴＭＳＣ４ ０の如き周知のディジタル信号プロセッサにより実現される。ロスのないコンプ レッサ３４により行われるロスのない圧縮解除は、Ｈｕｆｆｍａｎコーディング 法、適応Ｈｕｆｆｍａｎコーディング法、算術コーディング法、ＬＳＱコーディ ング法などの所要の従来の手法による。あるいはまた、ロスのないコンプレッサ ３４は、この機能の実施のための注文による論理回路として実現される。ロスの ないコンプレッサ３４の出力は、データ・フロー・インターフェース３９へ与え るためのビット・ストリーム・フォーマットにおけるチャンネル（Ｒ、Ｇ、Ｂ） に対する圧縮されたデータであることが望ましい。 データ・フロー・インターフェース３９は、コンプレッサ１６とネットワーク １５間のインターフェースを提供し、このため、サブシステム２９の各々におけ るロスのないコンプレッサ３４からのビット・ストリーム出力を集めて、この出 力を伝送のために適切なフォーマットに構成しなければならない。データ・フロ ー・インターフェース３９はまた、圧縮データのフレームの伝送と同時にフィー ドバック信号を主コントローラ２８へ提供し、このフレームに基いて主コントロ ーラ２８が圧縮されるべき次のイメージ・フレームの処理を開始する。 データ・フロー・インターフェース３９からの出力圧縮データがネットワーク １５上で通信される望ましいフォーマットについては、以下において更に詳細に 記述する。 コンプレッサ１６の当該事例は、高鮮明度リアルタイムの真のカラー・ビデオ ・イメージ・データ（ｈｉｇｈ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ ｔｒｕｅ ｃｏｌｏｒ ｖｉｄｅｏ ｉｍａｇｅ ｄａｔａ）の圧縮を支援する ことが意図され、ここで「真のカラー」とは、１６７０万であり得るカラーを結 果として得る各ピクセルに対して２４ビットのカラー情報を使用することを示す 。コンプレッサ１６に対するフレーム速度は、「リアルタイムの」ビデオ・イメ ージ圧縮を支援するため、毎秒３０フレームの程度となることが意図される。 先に述べたように、カラーとフレーム速度要件がリアルタイムの真のカラー・ ビデオから低減されるならば、単一チャンネルとして、即ち、単一チャンネル圧 縮サブシステム２９でコンプレッサ１６を実現することが可能である。このよう な構成では、カラー・データは、主コントローラ２８の制御下で、ＲＧＢ−ＰＧ Ｍ入力データのＲ、Ｇ、Ｂ成分に対して逐次圧縮することも可能である。３．境界スプライン・ウエーブレット・ビデオ・イメージ・データの圧縮 次に図６において、本発明の望ましい実施例によるビデオ・イメージ・データ の圧縮方法を詳細に述べる。図６のプロセスの実施のために他のコンピュータ・ アーキテクチャおよび構成を代替的に用いることもできることが更に考えられる が、先に述べた図５のコンプレッサ１６のアーキテクチャがこの方法の実施に特 に適するものと思われる。 図６のフローチャートは、ビデオ・イメージ・データの１つのフレームの圧縮 と対応する。従って、運動画像の圧縮の場合は、運動画像の各フレームに対して 図６のプロセスが逐次行われる。静止イメージの圧縮の場合は、無論、図６のプ ロセスが各イメージに対して行われる。 図６のプロセスは、当該望ましい実施例にれば周知のＰＧＭフォーマットであ る圧縮のための所望のフォーマットへのフレームに対するビデオ・イメージ・デ ータの変換で始まる。図４ａに関して先に述べたように、この変換はフォーマッ ト・コンバータ１４によって行われることが望ましく、コンプレッサ１６が圧縮 プロセスに専用化されることを可能にする。先に述べたように、ＰＧＭ（移植可 能なグレー・レベル）フォーマットは、各画素（ピクセル）をその明るさに対応 する数値として表わし、８ビットのＰＧＭでは、０ないし２５５の数値範囲とし て表わす。カラー・イメージは、当技術においてはＲＧＢ−ＰＧＭと呼ばれるモ ードで表わされ、ここでＰＧＭイメージがイメージの赤、緑および青の色成分の それぞれに対して提供される。ＲＧＢ−ＰＧＭフォーマットは、高性能の表示シ ステムに対して「真の」カラー表示情報を直接提供するので、またこれがカラー の索引テーブル（カラー・パレット）表示システムへの変換に容易に適用できる ので、本発明によるカラー・イメージ・データの処理に最も適するフォーマット である。 フォーマット・コンバータ１４による変換の後、ＲＧＢ−ＰＧＭイメージ・デ ータは主コントローラ２８によって別個のＲ、Ｇ、Ｂチャンネルに分けられる。 これは、チャンネル・コンプレッサ・サブシステム２９の各々が以下に述べる方 法で相互に並列にイメージ・データを圧縮することを可能にする。無論、モノク ローム・イメージが圧縮されつつあるならば、１つのサブシステム２９のみでよ く、あるいはまた、圧縮速度が許容するならば、カラー・イメージは別個のＲ、 Ｇ、Ｂチャンネルのイメージ・データを逐次圧縮することにより圧縮することが できる。 ａ．境界スプライン・ウエーブレット(Boundary-spline-wavelet)の分解 主コントローラ２８によるチャンネルの分離後、ＰＧＭイメージ・データのフ レームがイメージの左側頂部から右側底部へ配置される行ベースに従ってサブシ ステム２９のメモリ・バンク３６に記憶される。各ＰＧＭイメージ・フレームは 、次に図６のプロセス４０により示される境界スプライン・ウエーブレット分解 により処理される。図７は、本発明の望ましい実施例によるプロセス４０の詳細 なフローチャートであり、これに注目されたい。図７の圧縮法については、類似 の方法で他のカラー・チャンネルの並列あるいは逐次の圧縮によ全カラー・イメ ージが圧縮される従来技術における通常の技術を持つ者により理解されるように 、１つのチャンネル（Ｒ、ＧまたはＢ）に関して記述する。 プロセス４０の境界スプライン・ウエーブレット分解は、小は８×８ピクセル 、あるいは大は１０２４×１０２４ピクセル以上のピクセル・ブロックの如きＰ ＧＭフレームのここのピクセル・ブロックで動作する。プロセス４８は、各サブ システム２９の動作が細分割されたブロックにおけるＰＧＭフレームで行われる 。本発明の重要な利点の１つは、プロセス４８において規定されたブロックの大 きさが主としてコンプレッサ１６におけるサブシステム２９、および内部のディ ジタル・マトリックス・プロセッサ３０のアーキテクチャに基くが、画像品質の 考慮では決定されないことである。 これは、分解において用いられる境界スプライン・ウエーブレットが境界効果 の結果として生じる表示データの不正確さを排除するためである。 あるいはまた、ディジタル・マトリックス・プロセッサ３０およびサブシステ ム２９の計算能力が充分であれば、イメージをより小さなピクセル・ブロックへ 分割することなく、フレーム全体をプロセス４０において分解することができる 。本発明は更に、境界効果と、さもなければ拘束されないウエーブレットが用い られると存在することがあるイメージ縁部付近の不正確さの排除による重要な利 点を提供する。更に、イメージがより小さなブロックに分割されるかどうかに拘 わらず、本発明による境界効果の排除はまた、他の場合に存在するおそれがある 制限およびアーチファクトなしに、圧縮解除後にイメージの拡大を可能にする。 フレームの適当なイメージ・ブロックへの分割に続いて、プロセス４０の分解 がプロセス５０、５２で続行し、ここで境界スプライン・ウエーブレット分解が 本発明の当該実施例によりイメージ・ブロックについて行われる。、以下に詳細 に述べるように、本発明の望ましい実施例によれば、先に触れた参考のため本文 に援用され、先に述べた図３ａないし図３ｂに示されるＣｈｕｉおよびＱｕａｋ の論文に記載されたウエーブレットを用いて、プロセス４０の分解が行われる。 最初に、プロセス５０がイメージ・ブロックの各水平行を２つの同数の低周波（ 低域通過）と高周波（高域通過）へ分解して、その後に、プロセス５０の低周波 および高周波の各々の結果の各垂直列が再び低周波および高周波の２つの同数の 成分へ分解されるプロセス５２が続く。 次に図８と図９ａないし図９ｃとの組合わせにおいて、分解プロセス５０、５ れは離散関数ｆ_N（ｘ，ｙ）を表わす図９ａのイメージ・ブロック５１と対応す る。離散機能ｆ_N（ｘ，ｙ）は、ＰＧＭフォーマットにおけるイメージ・ブロッ ク５１の関数表示であり、このため図９ａにおける各値「ｘ」は位置（ｘ，ｙ） におけるイメージの明るさと対応するディジタル値である。当事例においては、 イメージ・ブロック５１は８つのピクセル平方である。 施例によれば、プロセス５０がイメージ・ブロック５１の各水平行に対するこの ような分解を行い、その結果プロセス５０の結果が各行ごとに低周波部分ｆ_N-1 （ｘ，ｙ）と高周波部分ｇ_N-1（ｘ，ｙ）とを含むマトリックス５３となる。換 言すれば、プロセス５０の分解は、イメージ・ブロック５１の各行ごとにイメー ジ・データをｘ次元における１次元空間関数と見なして行われる。 先に述べたように、プロセス５０の分解は、境界スプライン・ウエーブレット 分解手法によって行われ、その結果境界効果が結果として得るフレームで排除さ れるようにする。従って、イメージ・ブロック５１の各水平行では、分解された におけるｆ_N-1（ｘ，ｙ））はイメージ・ブロック５１の空間データのスプライ ン内挿である。分解されたイメージ・ブロック５３と対応する行における高周波 ク５１のこの行の空間データへ加えられる境界ウエーブレットと対応する。 図５へ戻って、本発明の望ましい実施例似寄れば、プロセス５０の分解がマト リックス代数手法によればディジタル・マトリックス・プロセッサ３０によって 行われることが考えられる。このマトリックス手法によれば、プロセス５０の分 解は、下記の関係によりマトリックスｃ^N-1，ｄ^N-1を計算するために意図される 。即ち、 但し、ｃ^N-1およびｄ^N-1は、それぞれ入力信号の低周波成分と高周波成分の係数 のマトリックスである。 この手法の詳細な記述については、図１０と図１１を組合わせて参照されたい 。図１０は、図７のプロセス５０および５１を実施するためのマトリックス代数 法（それぞれの場合、代数は同じである）を示すフローチャートである。図１１ は、図１０のフローチャートによるプロセス５０、５２の実施において用いられ る分解マトリックスにおける関係を示すチャートである。 図１０に示されるように、分解の最初のステップは、下記の関係を用いて入力 イメージ・ブロック５１のマトリックス表示｛ｃ｝^Nを得るため、Ｂ−スプライ ン関数φ（ｘ）を用いて各水平行に対して関数ｆを内挿するプロセス６０で始ま る。即ち、 但し、ｍはスプライン度であり、ｋは間隔（即ち、イメージ・ブロック５１の行 のピクセル単位の長さ）内のサンプル点の数、およびＢ−スプライン関数φ_k ^j（ ｘ）は下式の形態となる。即ち、 本発明の望ましい実施例によれば、分解の精度と奇数のスプライン度（即ち、１ 次、３次、など）の結果の安定度が偶数のスプライン度（即ち、２次）に対して 改善されることが観察される。このため、式［３１］におけるｍは奇数（ｍ＝１ 、３、５、、、）であることが選好される。 マトリックスｃ^Nを決定すると、プロセス６２（図１０）が次に実施されて、 関係ａ^N＝Ｃ^Nｃ^Nを用いてマトリックス｛ａ｝^Nの係数を計算する。本発明のこの 望ましい実施例によれば、マトリックスＣ^Nは基本のスプライン関数φ（ｘ）の 内積である。即ち、 プロセス６２の計算は、図１１に示されるように、マトリックスａ^Nを返す。 次に、スプラインと境界ウエーブレットの概念を用いて中間分解係数を計算す るためにプロセス６４が行われる。これらの中間分解係数は、図５に示されたコ ンプレッサ１６のディジタル・マトリックス・プロセッサ３０を用いて、マトリ ックス代数によっても得られる。低周波、低域通過あるいはスプライン成分に対 しては、下記のマトリックス演算を用いて中間分解係数ａ^N-1が計算される。即 ち、 但し、Ｐ^N-1は、入力イメージ・ブロックに対して加えられるべきＢ−スプライ ンの係数を含み、下記の形態を有する既知のマトリックスである。即ち、 式［３７］のマトリックスの要素ｐは、−ｍ＋１ないし−１のｌおよびｍ＋２ｌ ないし−ｍ＋１のｋについて、下記の如く定義される。即ち、 但し、Ｂ^O _m,Iはゼロ次レベルで初期の節を持つｍ次のＢ−スプラインを表わす。 イメージ・ブロック５１の行の高周波、帯域通過、あるいはウエーブレット成 分に対しては、中間分解係数ｂ^N-1は、下記のマトリックス演算を用いて計算さ れる。即ち、 但し、Ｑ^N-1は入力イメージ・ブロックへ加えられる境界ウエーブレットの係数 を含み、下記の形態を持つ既知のマトリックスである。即ち、 但し、マトリックスの要素ｑは、−ｍ＋１ないし−１のｌおよび３ｍ−２＋２ｌ ないし−ｍ＋１のｋについて下記のように定義される。即ち、 但し、Ｂ^O _m,Iはゼロ・レベルにおいてｍ次でｉ番目の節を持つＢ−スプラインを 表わす。式［４１］において、値ｉ₂、ｉ₃、ｉ₄が下記のように定義される。即 ち、 ｉ₂＝ｍｉｎ（３ｍ−２＋２１，ｋ＋ｍ−２） ｉ₃＝ｍａｘ（−ｍ＋１，ｋ−ｍ） ｉ₄＝ｍｉｎ（２（１＋ｍ−１），ｋ＋ｍ−１） 説明として、式［４１］のα項の和がエッジに近いイメージ・ブロック５１にお ける点に対する境界ウエーブレットと対応し、式［４１］のｑ項はエッジから遠 いイメージ・ブロック５１における点に対する内部ウエーブレットと対応する。 本発明の望ましい実施例によれば、マトリックスＣ^N、Ｐ^N-1およびＱ^N-1の各 々が、ディジタル・マトリックス・プロセッサ３０によりアクセス可能な方法で 予め計算されて、各チャンネル・コンプレッサ・サブシステム２９におけるプロ グラム・データ・メモリ３５に記憶され、その結果図１０のマトリックス演算６ ２、６４が容易かつ迅速に行うことができる。当明細書の付属書は、サイズが２ ５６ピクセル平方のイメージ・ブロックの分解のため実際に使用されたこれらマ トリックスＣ^N、Ｐ^N-1およびＱ^N-1の事例を示し、付属書におけるマトリックス Ｃ、ＰおよびＱの番号表示は立法（ｍ＝４）の場合に対して示される。 プロセス６４における中間分解係数を得ると、低域通過（スプライン）成分お よび帯域通過（ウエーブレット）成分に対する最終的分解係数マトリックスｃ^{N- 1} およびｄ^N-1がそれぞれプロセス６６、６８によってそれぞれ得られる。マトリ ックス代数を用いる本発明の望ましい当実施例によれば、プロセス６６は、下記 の関係から最終的な低域通過分解係数マトリックスｃ^N-1を得る。即ち、 但し、マトリックスＣ^N-1は、次のマトリックスに対して先に述べた式［３５］ に従って逐次計算された基本スプライン関数φ（ｘ）の内積である。、マトリッ クスｃ^N-1の値は、図９ｂの処理されたイメージ・ブロック５３の低周波部分に おける値と対応し、これにより空間域における関数ｆ_N-1（ｘ，ｙ）を表わす。 従って、マトリックスｃ^N-1はまた、図８に示された周波数域表示ｆ_N−１を表わ す。 同様に、図１０のプロセス６８が、イメージ・ブロック５１の帯域通過成分に 対する最終的な分解係数マトリックスｄ^N-1を決定する。プロセス６８は、下記 演算に基く。即ち、 但し、マトリックスＤ^N-1は、関係 により予め計算される既知のマトリックスであり、これにより既知の関係に基く 。プロセス６８の終了と同時に、マトリックスｄ^N-1が図９ｂの処理されたイメ ージ・ブロック５３における高周波値と対応する。このように、マトリックスｄ^N-1 はまた、空間関数ｇ_N-1（ｘ，ｙ）と、図８に示された帯域通過成分であるそ の プロセス５０の水平分解の完了と同時に、マトリックスｃ^N-1およびｄ^N-1が、 望ましくは処理されたイメージ・ブロック５３として図９ｂに示された順序で、 チャンネル・コンプレッサ・サブシステム２９のメモリ・バンク３６に記憶され る。再び図７において、次にプロセス５２が実施されて、垂直方向のみでプロセ ス５０と類似の方法で、即ち、列単位で処理されたイメージ・ブロック５３の各 垂直列に対して処理されたイメージ・ブロック５３を再び分解する。換言すれば 、プロセス５２の分解が実施されて、処理されたイメージ・ブロック５２の各垂 直列に対するイメージ・データをｙ次元における１次元の空間関数として見なす 。本発明の望ましい実施例によれば、プロセス５２において用いたマトリックス 代数は、処理されたイメージ・データ５３における各垂直列に対して列単位を除 いて、マトリックスの次のレベルに対して図１０および図１１に順次示されるも のと同じである。 このように、プロセス５２は、図９ｃに示されたような処理されたイメージ・ ブロック５５内に含まれる低周波の空間関数ｆ_N-1（ｘ，ｙ）を低周波部分「Ｌ Ｌ」と高周波部分「ＬＨ」へ分解し、そこで処理されたイメージ・ブロック５３ に対して２番目の分解が垂直方向に行われる。図８は、周波数域において、マト り低い帯域通過）部分（図９ｃの「ＨＬ」）と高周波部分（図９ｃの「ＨＨ」） とに分解するが、この場合、２番目の分解は処理されたイメージ・ブロック５３ について垂直方向に行われる。、図８において、この分解は、最終的な処理され た 最終的な処理されたイメージ・ブロック５５のＨＨ部分と対応する周波数域表示 共に連続的に水平と垂直の両方向において、最終的に処理されたイメージ・ブ ロック５５のＬＬ部分は、入力ビデオイ・メージ・ブロック５１の「にじみ」イ メージと対応し、最終的に処理されたイメージ・ブロック５５のＬＨ、ＨＬおよ びＨＨ部分は、入力ビデオ・イメージ・ブロック５１の帯域通過部分と対応する 。図８の周波数域表示から明らかなように、ＬＨ、ＨＬおよびＨＨ成分は増加す る周波数帯域におけるイメージの成分と対応し、ＨＨ成分が最も高い周波数成分 と対応している。 先に述べたプロセス５０、５２において行われる分解は、ビデオ・イメージ分 解の分野において重要な利点を提供する。第一に、ウインドウの周波数幅が広が りウインドウの時間幅がウエーブレット分解により与えられる増加する周波数と 共に縮小するように信号の時間−周波数局所化の利点が得られる。このため、信 号の急速に変化する部分の更に詳細かつ徹底した分析を可能にし、またこのため ビデオ・イメージの更に正確な分解を可能にする。第二に、先に述べた境界スプ ライン・ウエーブレット法を用いることにより、イメージ、あるいはイメージ内 の細分割されたイメージ・ブロックのエッジにおける境界効果が取除かれる。こ れらの境界効果の排除は、比較的小さな能力のコンピュータがイメージ品質の低 下もなく分解を実施することを可能にする。境界効果の排除はまた、スタンドア ローン装置またはプロセッサ・システムにより細分割されたイメージを独立的に 処理することを可能にし、その結果、全分解が、広範な修正なしに部分的な処理 または並列計算によって行うことができる。更に、分解されたイメージは、圧縮 解除と同時に、表示されたイメージにおける境界効果のアーチファクトを生じる ことなく拡大できる。 数字分解の事例 プロセス５０、５２の分解は、１つの数字例によって示すことができる。この 事例においては、入力イメージ・ブロックは、大きさが８×８ピクセルであり、 この場所における表示の強さ（即ち、ＰＧＭフォーマットにおける）を表わす８ ビットのディジタル値を含む。このフォーマットにおける入力イメージ・プロッ クの一例は下記のとおりである。即ち、 １３９ １４４ １４９ １５３ １５５ １５５ １５５ １５５ １４４ １５１ １５３ １５６ １５９ １５６ １５６ １５６ １５０ １５５ １６０ １６３ １５８ １５６ １５６ １５６ １５９ １６１ １６２ １６０ １６０ １５９ １５９ １５９ １５９ １６０ １６１ １６２ １６２ １５５ １５５ １５５ １６１ １６１ １６１ １６１ １６０ １５７ １５７ １５７ １６２ １６２ １６１ １６３ １６２ １５７ １５７ １５７ １６２ １６２ １６１ １６１ １６３ １５８ １５８ １５８ 先に述べたように、プロセス５０は、各水平行に対して行われる入力イメージ ・ブロックの境界スプライン・ウエーブレット分解を行う。当事例では、説明の 目的のため微小なゼロ度（ｍ＝０）のウエーブレットが使用される場合、プロセ ス５０の分解は下記のマトリックスを生じる結果となる。即ち、 分割線の左側の上記マトリックス部分は入力イメージの低周波ＰＡ対応している が、分割線の右側の上記マトリックスの部分は入力イメージの高周波部分と対応 し、共に水平状に行われる。 プロセス５２はプロセス５０の結果を分解し、垂直列内のデータを１次元空間 のサンプルされた関数と見なす。同じ微小なゼロ度のウエーブレットを再び用い て、プロセス５２の垂直分解は下記の結果を生じる。即ち、 上記マトリックスの配向は、下記のように図９ｃの一覧表を使用する。即ち、 ビデオ・イメージ分解事例 次に、図１２ａないし図１２ｅに関して、実際のビデオ・イメージに対して用 いられた如き本発明の望ましい実施例による境界スプライン・ウエーブレット分 解の一例について述べる。図１２ａは、境界スプライン・ウエーブレット分解が 適用されるＰＧＭフォーマットにおける入力ビデオ・イメージを示す。図１２ｂ ないし図１２ｅは、図１０および図１１に関して先に述べたマトリックス演算を 用いて、図７のプロセス５０、５２を行った後、最終的な処理されたビデオ・イ メージのＬＬ、ＬＨ、ＨＬおよびＨＨ成分を示す。図１２ｂから明らかなように 、ＬＬ成分は図１２ａの入力イメージの非常に忠実な表示である。図１２ｃない し図１２ｅにそれぞれ示されたＬＨ、ＨＬ、ＨＨ成分においては、視覚的な横縞 は、入力イメージの更に高い周波数成分と対応する。ｂ．閾値設定および圧縮 再び図６を参照すると、プロセス４０において行われた入力イメージ・ブロッ クの水平および垂直の分解の完了と同時に、メモリー・バンク３６に記憶された 分解の結果に基いて、次にプロセス４２が量子化プロセッサ３２によって行われ る。 特に、分解のＬＨ、ＨＬおよびＨＨ成分は、プロセス４２において閾値設定お よび量子化を受け、このような量子化は成分ＬＬについては行われない。量子化 のためのＬＨ、ＨＬおよびＨＨ成分のこのような選択は、ＰＧＭフォーマットに おける大半の実イメージが低周波の強さからなること、および分解のより高い周 波のウエーブレット部分が多数の小さいかあるいはゼロの係数を持とうとするこ との観察に基く。８×８イメージの分解に関して先に述べた数字例は、この効果 を示している。更に、図１２ａないし図１２ｅの例示的イメージは、分解のＬＬ 成分が大部分の情報を含み、ＬＨ、ＨＬおよびＨＨ成分が横縞により示される少 量の有意義情報しか含まないことを示す。 従って、本発明の望ましい実施例によれば、分解後のより高い周波数成分にお ける小さな値のこのような大きな分布は、プロセス４２の量子化によって廃棄さ れ（あるいは、メモリ要求において減じられ）る。例えば、先の数値例に関して は、２．０より小さな絶対値を持つ全ての係数がゼロ（閾値設定）に設定され、 残る全てがその最も近い符号を持つ整数値へ丸められる。このように、閾値設定 および量子化に遭遇する係数の格納のためのメモリ要求は、以下に述べるように ロスのない圧縮手法の使用前でも非常に減じられる。 先に述べた量子化データ・レジスタ３１に格納されたコードに従って選択し得 る分解されたイメージ・データに対して他の閾値設定および量子化手法を代替的 に用いることができる。 ビデオ・イメージ量子化事例 次に、図１２ａないし図１２ｅのビデオ・イメージ圧縮例に関連して、図１３ ａないし図１３ｃに、プロセス４２で行われた閾値設定の結果の事例が示される 。図１３ａは、図１２ｂにも示されたＬＬの「にじみ」成分と同じイメージであ る。図１３ｂは、例えば、図７のプロセス４０の分解後のＬＨ、ＨＬおよびＨＨ 係数の和を示し、従って先に述べた図１２ｃないし図１２ｅのイメージの和であ る。図１３ｃは、プロセス４２の閾値限度および量子化の適用後の図１３ｂの和 のイ メージを示す。図１３ｃから明らかなように、プロセス４０の分解からのより高 い周波数成分ＬＨ、ＨＬ、ＨＨは、入力イメージのエッジと他の鮮明な過渡的部 分とのみ対応する。 ｃ．ビデオ圧縮の完了 再び図６によれば、プロセス４２において行われた分解された入力イメージの ＬＨ、ＨＬ、ＨＨ成分の閾値設定および量子化後に、判断ブロック４３が、所望 の圧縮比に達しないかどうかを判定する。 先に述べたビデオおよび数値の事例により特に示されるように、１つの分解プ ロセス４０の完了と同時に、イメージのＬＬ成分は入力イメージを正確に伝達す るのに充分である。イメージのこの１回の分解が、量子化された高周波結果に対 するメモリ要求に応じて、４：１までの圧縮比を提供することになる。この最大 比が、高周波成分の大まかな切り捨てが入力イメージ・ブロックの大きさの４分 の１であるマトリックスに存在するＬＬ成分のみを残すことになると見なす。従 って、特に、判断ブロック４３が、それまで得た圧縮比が所望の伝送または記憶 のために充分であるかどうかを判定し、またもしそうでなければ、前の圧縮解除 の結果として生じるＬＬ成分が再び更に４つの成分へ分解されるように圧縮解除 プロセスへ制御を戻す。 本発明の当実施例によれば、所望の圧縮比が得られたかの判定が予め定めた圧 縮比に関して行われる。このような場合、タイミング回路３７が、分解プロセス ４０の通過回数のカウントを維持し、結果として得る圧縮比を前に記憶された値 と比較することによって判断４３を行うことになる。 あるいはまた、圧縮比と、従って判定４３が、ＬＬ成分が入力フレーム・イメ ージを表わす精度に従って、動的にフレーム単位で決定される。概念的には、こ のような判定は、予め定めた精度の限界に関するＬＬ成分と入力イメージ・ブロ ック間の差の測定値となり、その結果ＬＬ分解が予め選択されたε限界以内にあ るならば、分解プロセス４０の別の通過が行われるようにする。分解されたイメ ージのＬＨ，ＨＬおよびＨＨ成分における係数の和に基いて数値を計算すること により、チャンネル圧縮サブシステムの各々において行われるプロセスが一定の ま まであるように、デコンプレッサ１６における主コントローラ２８によって、こ の判定が自動的に可能であると考えられ、この和が分解プロセスの前記通過に対 する入力イメージと結果として得るＬＬ成分との間の差を示す。 各ビデオ・イメージ・フレームが圧縮のためより小さなイメージ・ブロックへ 細分割される通常の場合、圧縮比がフレームの全ての圧縮イメージ・ブロックに 対して一定であることが望ましい。従って、分解プロセス４０を反復するかどう かの動的判定が最悪の場合の分解イメージに基いてなされることを許容するよう に、判定４３は、プロセス４０、４２において各イメージ・ブロックが分解され 量子化された後に行われることが望ましい。 判定４３のこのような動的判断に従って、カラー間の平滑な遷移を持つ背景イ メージのように高周波情報を大きな程度に含まないビデオ・イメージ・フレーム が、高周波情報または多数の鮮鋭な遷移を含むビデオ・イメージ・フレームより も著しく高い比まで圧縮され得る。このような動的な圧縮の使用は、イメージ品 質に対して最小限の影響で全体的な圧縮効率を最適化することができる。 本発明の望ましい実施例により所望の圧縮比が得られるという結果を生じる判 定４３について統計的あるいは動的に決定されるかに拘わらず、図６のプロセス ４４において、フレームに対して分解され量子化されたイメージの結果について ロスのない圧縮が行われる。再び図５において、プロセス４２のロスのない圧縮 が、Ｈｕｆｆｍａｎコーディング法のような周知のロスのない手法によってロス のないコンプレッサ３４により行われることが望ましい。プロセス４２のこのロ スのない圧縮は、分解からの量子化されたより高い周波数ＬＨ、ＨＬ、ＨＨ成分 の圧縮において、これら成分におけるゼロでない値あるいは変化する値が大半の ビデオ・イメージ・フレームに対して非常に稀であると考えれば特に有利である 。 プロセス４２のロスのない圧縮の後、圧縮されたビデオ・イメージ・データが 、場合に応じて伝送または格納のためフレーム単位でフォーマット化されあるい はコード化される。先に述べたように、完全フレームが一緒に送られるこのよう なブロックの多数からなるように、大半のビデオ・イメージ・フレームが、多数 の イメージ・ブロックへの細分割の後に本発明の望ましい実施例によって圧縮され ることが考えられる。図４ａに示されるように、圧縮されたイメージ・データの コーディングが、ディジタル通信ネットワーク１５への提供に先立ち、コンプレ ッサ１６内部で望ましくは図５に示されたデータ・フロー・インターフェース３ ９によって行われることが望ましい。 次に図１４に関して、本発明の望ましい実施例によるデータのフォーマット化 されたフレーム７０の概略図について述べる。以下本文において更に詳細に述べ るように、本発明により圧縮されたビデオ・イメージ・データの分解が非常に迅 速に生じ得、例えば、本発明により圧縮された運動画像の各部がリアルタイム・ ベースで圧縮解除され表示された。この迅速かつ正確な圧縮解除は、強化された 特徴の能力を圧縮解除されたイメージの表示において利用することを可能にする 。図１４のデータ・フレーム７０の構造は、ビデオ・フレームと対応する圧縮さ れたビット・ストリーム・データに適切なフォーマット化の「ヘッダ」情報を加 えたものを含み、強化された特徴を使用可能にする。フレーム７０のこのヘッダ 部分は、フレームおよびその位置を記述する全情報を提供することが望ましい。 図１４に示されるように、フレーム７０は、コンピュータのメモリ、ディスク 記憶装置、ＣＤ−ＲＯＭなどのような記憶装置に対してフォーマット化されたデ ータの逐次ブロックである。従って、本発明の全ての特徴の利点を利用するため 、ディジタル・ネットワーク１５上で受取られるリアルタイムで圧縮解除される のではなく、圧縮されたデータ・フレーム７０がその圧縮解除に先だってコンピ ュータのメモリに記憶されることが考えられる。リアルタイム圧縮解除および表 示は、データが受取られる時に代替的に行われるが、以下本文に述べる特徴の一 部はこのような場合には有効でなくなる。フレーム７０からのヘッダ情報の取出 しは非常に少ない計算時間および労力で済むので、このようなヘッダ情報を含む ことは、リアルタイム圧縮解除および表示の全体的性能に略々全くペナルティを 課さない。 フレーム７０の第１の部分はＨ１ヘッダ７１であり、これはビット・ストリー ム圧縮イメージの状態を指定するため使用されるストリング・タイプのデータで あり、このため、２０バイト程度のデータを含み得る。例えば、Ｈ１ヘッダ７１ は、そのフレームが一部である運動画像の識別子を含み、また圧縮データの不当 な鑑賞または使用を防止するためのセキュリティ・コードをも含む。例えば、圧 縮されたビデオ・データがディジタル電話回線上に通信される運動画像と対応す るならば、Ｈ１ヘッダは局部圧縮解除システム２０の識別子と対応するコードを 含んで、当該圧縮解除システムのみがデータを圧縮解除できるようにする。フレ ーム７０のフィールド７２は、ビデオ・イメージの全シーケンスにおけるフレー ム２０の位置を指定するその対応フレーム７０の番号を含む長整数タイプの４バ イト・フィールドである。フィールド７３は、フレーム７０が属する運動グルー プ（もしあれば）を識別する整数タイプの２バイト・フィールドである。グルー プにおけるフレームが相互に分かれあるいは全シーケンスから切り離され得ない ように、フレーム７０の１つのグループをグループとして指示することができる 。このようなグループ分けは、運動画像シーケンスの表示において予期されない 副次効果を防止することができる。 当例によれば、フレーム７０においてフィールド７４および７５が次に続いて 、フレーム７０を含むビデオ・シーケンスの表示の制御を容易にする。フィール ド７４は、シーケンスにおける前のフレームが開始するアドレスを含む長整数タ イプ（ｌｏｎｇ ｉｎｔｅｇｅｒ ｔｙｐｅ）の４バイトのフィールドであり、 必要に応じて、前のフレームへの迅速な飛越しを可能にする。以下本文において 述べるように、ビデオ・シーケンスの表示の対話的な制御を可能にするためユー ザ制御インターフェースに圧縮解除システム２０を提供することができ、この場 合フィールド７４は個々のフレームの逆の順序の飛越しおよび選択を容易にする ことになる。同様に、フィールド７５は、シーケンスにおける次のフレームのア ドレスを含む長整数タイプの４バイト・フィールドであり、圧縮解除および表示 中の順方向におけるフレーム７０の迅速な飛越しを可能にする。 フィールド７６は、圧縮比、品質の指標、あるいはユーザが定義するイメージ 指定の指定により、フレーム７０内に含まれるイメージの複雑さを表わす整数タ イプの２バイト・フィールドであり、このような値は圧縮解除および表示の実施 を測定し制御する際に有効である。 フィールド７７、７９、８１、８３は、フレーム７０に対するビデオ・データ の圧縮時に使用されるあるパラメータを示す。これらのパラメータの通信のため ヘッダ情報を使用することは、圧縮解除システム２０が選択可能な能力を持つこ とを可能にし、その結果異なる手法により圧縮されたビデオ・イメージ・データ を圧縮解除することができるようにする。更に、各フレーム７０がこれらのフィ ールド７７、７９、８１、８３を含むので、本発明の望ましい実施例によりこれ らのフィールドの提供することで動的圧縮を可能にし、その結果異なる圧縮手法 を異なるフレーム７０に同じビデオ・シーケンスにおいて使用できるようにする 。フィールド７７は、フレーム７０の圧縮されたデータにおける圧縮解除のレベ ルを指定する整数タイプの２バイト・フィールドであり、その結果圧縮解除シス テム２０が受取りと同時に適正なレベルの圧縮解除を行うことができるようにす る。フィールド７９は、ロスのないコンプレッサ３４により行われるロスのない 圧縮のタイプを示す整数フィールドである。例えば、 ０：ロスのない圧縮ではない（lossless compression） １：Ｈｕｆｆｍａｎコーディング法 ２：適合Ｈｕｆｆｍａｎコーディング法 などである。フィールド８１は、例えば先に述べた整数コードの表による提示に よる圧縮システム１０に関して先に述べた量子化プロセッサ３２により使用され る量子化モードを示す整数タイプの２バイト・フィールドである。フィールド８ ３は、量子化プロセッサ３２により使用される量子化値を格納する整数タイプの ２バイト・フィールドであり、このためフィールド８１に示されるモードに依存 する。量子化プロセッサ３２の制御のため先に述べた表例を用いて、フィールド ８３のロスのないが下記のように量子化値を示すことになる。即ち、 モード＃（フィールド８１） フィールド８３の表示 ０ ０（ドント・ケア） １ 閾値設定値 ２ 量子化解除スカラー ３ 圧縮データからのオフセットとしてＪＰＥ Ｇ量子化テーブルのアドレス ４ 圧縮データからのオフセットとしてベクト ル量子化テーブルのアドレス 図１４に示されるように、フレーム７０の部分７８は、フィールド７０に対す る圧縮イメージ・データを含み、フィールド８７、８９に続く。フィールド８７ は、圧縮データ・ストリームを含む部分７８の長さを指定する長整数タイプの４ バイト・フィールドであり、ＤＭＡ動作などにより圧縮データ・ストリームの読 出しを補助する上で有効である。フィールド８９は、フィールド８７と、圧縮イ メージ・データを含む部分７８の開始との間のオフセット距離を示す長整数タイ プの４バイト・フィールドであり、このため、フィールド８９は、他のフィール ドおよびユーザまたは他の開発者により定義される情報に対するフレーム７０内 のスペースを予約するために使用できる。 部分７８は、先に述べたようにフレーム７０に対する圧縮されたビデオ・イメ ージ・データのデータ・ストリームを含む。部分７８の長さは、無論、圧縮プロ セスで得られた圧縮比に対して、フレームにおけるピクセル数に対して、またプ ロセス４４のロスのない圧縮がフレームのより高い周波数成分を圧縮した程度に 対して依存することになる。更に、オーディオ情報もまた従来の方法でコード化 でき、またサウンド運動画像の伝送および記憶を支持するためフレーム７０の部 分７８内に置くことができることが考えられる。 フレーム７０のこのような構成は、ビデオ・フレームのシーケンスの対話的な 圧縮解除および表示において特に有効である。特に、フィールド７４、７５およ び７６は、特にフレーム７０のシーケンスが運動画像における順次のフレームで ある場合に、デコンプレッサ２０が前記フレームをそのシーケンスで柔軟に表示 することを可能にする。例えば、デコンプレッサ２０は、デコンプレッサ２０お よびそのディスプレイ・システム２６の処理能力が、シーケンスにおける各フレ ームがリアルタイムで圧縮解除され表示され得ない如きものであるかどうかを判 定することをフィールド７６に問合せることができ、もしそうであれば、デコン プレッサ２０はフレーム７０におけるフィールド７５の内容により示されるシー ケンスで次のフレーム７０へスキップすることができる。フレームがスキップさ れる時、表示される運動画像の品質は可能なかぎり最良のイメージから低下させ られるが、スキップされないフレームはリアルタイムで表示され、その結果運動 画像における運動の時間依存性が正確に伝えられる。 フィールド７４、７５、７６はまた、対話的な表示能力を提供する。フィール ド７４がシーケンスにおける前のフレームのアドレスを表示するので、シーケン スにおける各フレーム７０ごとに、あるいは先に述べたようにフレームが圧縮解 除のため要求される時間およびデコンプレッサ１８の能力に基いてスキップされ たかの如何に拘わらず、フレーム７０が運動画像の逆方向の表示の能力を許容す る。更に、フィールド７６により提供される情報が、フレーム７０のシーケンス の表示の同期を容易にし、かつまたスローモーションまたは強化速度の表示を行 う時間ベースの容易なスケーリングを可能にする。 従って、再び図６参照して、このようにプロセス４６のフォーマット化または コーディングが、圧縮解除システム２０による記憶、圧縮解除および表示のため のディジタル・ネットワーク１５に伝送するため、あるいはまた記録用の記憶の ためディスク装置２２に伝送するため圧縮されたビデオ・イメージ・データを用 意する。４．デコンプレッサの構造 ａ．高性能デコンプレッサ 次に図１５ａに関して、本発明の望ましい実施例によるデコンプレッサ１８の 構造について詳細に記述する。無論、本発明いよるビデオ・データを圧縮解除す るために回路の他のアーキテクチャ構成を用いられることが考えられる。特に、 従来の汎用コンピュータ・システムが本発明によるビデオ・イメージ・データの 圧縮が可能であることが考えられる。しかし、図１５ａの事例は、本文に述べる データ圧縮解除機能を実施するための回路の望ましい実施例を組込んでいる。 当事例において、デコンプレッサ１８は、図１４に関して先に述べたような圧 縮ビデオ・イメージの到来するビット・ストリーム・データを受取るようにネッ トワーク１５に接続されたデータ・フロー・インターフェース８０を含むことが 望ましい。データ・フロー・インターフェース８０は、ネットワーク１５にイン ターフェースを提供し、到来するビット・ストリームのＲ、ＧおよびＢ成分を３ つのチャンネル、即ち、Ｒ−ストリーム、Ｇ−ストリームおよびＢ−ストリーム のチャンネルへ分けるように働く。デコンプレッサ１８はまた、主コントローラ ８４と、３つの略々同じチャンネル・デコンプレッサ・サブシステム８８_R，８ ８_G、８８_Bとを含む。主コントローラ８４は、デコンプレッサ１８内部の機能回 路の動作を制御することが望ましく、このため、適切な２方向性バスおよび制御 線によってサブシステム８８とデータ・フロー・インターフェース８０とに接続 されて、デコンプレッサ１８のタイミング、フィードバックおよび受取り動作を 制御する。主コントローラ８４は、イメージ・データの一部または全てを処理し て以下に述べるイメージ圧縮機能の実施を制御するに充分な計算能力および容量 の汎用のプログラム可能マイクロプロセッサまたは他の中央処理装置（ＣＰＵ） であることが望ましい。（Ｉｎｔｅｌ社またはＣｙｒｉｘ社から入手可能なもの を含む）８０４８６タイプ、６８０４０タイプ（Ｍｏｔｏｒｏｌａから入手可能 なものを含む）、およびＳＰＡＲＣプロセッサ・タイプ（Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔ ｒｕｍｅｎｔｓ社またはＳｕｎ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ社から入手可能な） のものと類似しあるいはこれより大きな性能レベルを持つマイクロプロセッサこ とがデコンプレッサ１８における主コントローラ８４としての使用に適するであ ろうことが考えられる。 ３チャンネル・コンプレッサ・サブシステム８８_R，８８_G、８８_Bはそれぞれ 、データ・フロー・インターフェース８０により提供される分けられたチャンネ ルの対応する１つを受取り、３つの色成分の境界スプライン・ウエーブレット圧 縮 解除が本発明の当該実施例に従って並列に行われるようにする。チャンネル・デ コンプレッサ・サブシステム８８の構造は、先に述べたチャンネル・コンプレッ サ・サブシステム２９のそれの略々逆である。従って、サブシステム８８_R，８ ８_G，８８_Bの各々は、これらの類似のタスクを別のものとして並列に実施するよ うに実質的に同一に構成され、明瞭にするため、以降の記述は、他のサブシステ ム８８の構造および動作がここで述べるサブシステム８８_Rと同一でなくとも類 似することと理解して、チャンネル・デコンプレッサ・サブシステム８８_Rにつ いてのみ行う。 本発明の当実施例による各チャンネル・デコンプレッサ・サブシステム８８は 、本発明の当実施例による圧縮解除動作において用いられるように、ロスのない 圧縮解除、量子化解除および境界スプライン・ウエーブレットの再構成（または 、圧縮解除）の諸機能を行うように特に設計される。本発明の当実施例によるチ ャンネル・デコンプレッサ・サブシステム８８は、ディジタル・マトリックス・ プロセッサ８６、タイミング回路１０７、量子化解除プロセッサ１０８、ロスの ないデコンプレッサ８２、プログラム・データ・メモリ１１２、およびイメージ ・データの記憶のための多重メモリ・バンク１１０の回路機能を含む。図１５ａ に示されるように、サブシステム８８により受取られる到来データは、ロスのな いデコンプレッサ８２によって受取られる。ロスのないデコンプレッサ８２は、 データ・フロー・インターフェース８０により与えられる如きこのチャンネルに 対する到来データ・ストリームに対するロスのない圧縮解除を行うようにプログ ラムされたＴＭＳＣ４０の如き従来のディジタル信号プロセッサによって実現さ れる。ロスのないデコンプレッサ８２により行われロスのない圧縮解除は、Ｈｕ ｆｆｍａｎコーディング法、適合Ｈｕｆｆｍａｎコーディング法、算術コーディ ング法、ＬＳＱコーディング法、などの従来の手法によるものであり、しかし、 特にロスのないデコンプレッサ８０は、（フレーム７０のフィールド７９から） 認識されるか、あるいは到来データの圧縮に用いられるロスのない圧縮手法によ り動作するように前にプログラムされねばならない。ロスのないデコンプレッサ ８２は、イメージ・データの再構成に備えて、メモリ・バンク１１０に圧縮解除 さ れた到来イメージ・データを記憶する。あるいはまた、ロスのないデコンプレッ サ８２は、この機能を提供するための特注論理回路として実現することができる 。 ロスのないデコンプレッサ８２からの出力は、先に述べたように、コンプレッ サ１６におけるロスのないコンプレッサ３４に与えっれるものと同じ形態で、前 記チャンネル（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対して分解されたイメージ・データと対応する。 量子化解除プロセッサ１０８は、ロスのないデコンプレッサ８２からの出力を量 子化解除するためのマイクロプロセッサの如き論理回路またはプログラム可能デ バイスである。本発明の望ましい当実施例によれば、量子化解除プロセッサ１０ ８は、フレーム７０のフィールド８１の内容を受取る量子化解除コード・レジス タ１０９の内容に従って、種々の量子化または閾値設定モードにより動作するよ う制御可能である。フィールド８３における量子化解除値は、量子化解除プロセ ッサ１０８により行われる量子化解除において用いられる。量子化解除の結果は 、メモリ・バンク１１０に格納される。 ディジタル・マトリックス・プロセッサ８６は、プログラム・データ・メモリ １１２に記憶された予め計算されたマトリックスを用いて、量子化解除の結果に ついて境界スプライン・ウエーブレットの構成を行う。この構成のための手順は 、以下本文に詳細に述べる。ディジタル・マトリックス・プロセッサ８６により 行われた動作の結果は、メモリ・バンク１１０に格納される。コンプレッサ１６ の場合におけるように、ディジタル・マトリックス・プロセッサ８６は、Ｉｎｔ ｅｌ社から入手可能なｉ８６０マイクロプロセッサおよびＴｅｘａｓ Ｉｎｓｔ ｒｕｍｅｎｔｓ社から入手可能なＴＭＳＣ４０ディジタル信号プロセッサのよう な従来のディジタル信号プロセッサにより、あるいはＩｎｔｅｌ社から入手可能 な８０３８６および８０４８６ファミリ、およびＭｏｔｏｒｏｌａから入手可能 な６８０３０および６８０４０ファミリのような汎用マイクロプロセッサによっ て実現される。 タイミング回路１０７は、ロスのないデコンプレッサ８２からチャンネル・デ ータの記憶と、量子化解除および圧縮解除プロセスのための以後の検索とを制御 する機能を行う。１つのフレームに対するチャンネル・データの圧縮解除の完了 と同時に、タイミング回路１０７は、ディスプレイ２６における表示のためのフ ォーマット化およびフォーマット・コンバータ２４への伝送のため、主コントロ ーラ８４に対して圧縮解除されたＰＧＭチャンネル・データを与えるように動作 し得る。 主コントローラ８４は、サブシステム８８_R、８８_G，８８_Bの各々から圧縮解 除されたチャンネル・データを受取り、このデータをフォーマット・コンバータ ２４による受取りに適するフォーマットへ順序付けする。更に、主コントローラ ８４は、データ・フロー・インターフェース８０に対してフィードバックを提供 するよう動作し、データのフレームの圧縮解除と同時に、データ・フロー・イン ターフェース８０が圧縮解除のためにサブシステム８８に対してデータの次のフ レームを通信するように制御できるようにする。 更に、主コントローラ８４は、マウス、トラックボール、ペン入力、キーボー ドなどでよいユーザ・インターフェース装置８５に接続され、更に、ユーザ・イ ンターフェース装置８５は、ユーザがビデオ・データの圧縮解除および表示を制 御するパーソナル・コンピュータ・ワークステーションのような別のコンピュー タとして実現することができる。先に述べたように、図１４に示されたフレーム ７０の構造は、圧縮解除プロセスの対話的制御を容易にし、その結果ユーザがユ ーザ・インターフェース装置８５を用いてビデオ・イメージ・フレームのシーケ ンスの圧縮解除および表示の方向（順方向／逆方向）と速度とを制御できるよう にする。主コントローラ８４は、このように、データ・フロー・インターフェー ス８０に対して圧縮解除のためのフレームの順序および選択を通信するように動 作可能であり、従って、データ・フロー・インターフェース８０内部あるいはデ ータ・フロー・インターフェース８０によりアクセス可能な多数のフレームの記 憶のための充分なメモリを組込んでこのような対話的圧縮解除および表示を可能 にするのに有効である。 デコンプレッサ１８の当該事例は、高精細リアルタイムの真のカラー・ビデオ ・イメージ・データの圧縮をサポートするために意図され、ここで「真のカラー 」 とは、可能な１６７０万色を結果として生じる各ピクセルごとの２４ビットのカ ラー情報の使用を示す。デコンプレッサ１８に対する圧縮解除速度は、「リアル タイム」のビデオ・イメージ圧縮解除および表示をサポートするために、毎秒３ ０フレーム程度になるように意図される。先に述べたように、カラーおよびフレ ームの速度要件がリアルタイムの真のカラー・ビデオから低減されるならば、デ コンプレッサ１８を単一チャンネルとして、即ち、単一チャンネルの圧縮サブシ ステム８８により構成することが可能である。このような構成では、カラー・デ ータは、主コントローラ８４の制御下でＲ、Ｇ、Ｂ成分に対して逐次圧縮解除す ることができる。更に、フレーム速度が許すならば、同様にロスのない圧縮解除 を行うためにディジタル・マトリックス・プロセッサ８６を用いることができる 。 先に述べたデコンプレッサ１８の構造は、３つのＲ、Ｇ、Ｂチャンネルに対し て並列状に３つの処理ボードを用いる「ハイ・エンド」の製品として意図される 。この設計は、Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｇｒａｐｈｉｃｓから入手可能な４Ｄシリーズ ・ワークステーション、およびＳｕｎ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓから入手可能 なＳＰＡＲＣワークステーションのような今日の高性能ワークステーションとの 関連で用いられることが望ましく、これは、これらのワークステーションが２４ ビットの真のカラー能力で高解像度（８００ピクセル×６００ピクセル）のイメ ージ・データの毎秒３０フレームを越える搬送のため充分な性能レベルを有する ためである。 ｂ．パーソナル・コンピュータ拡張カード圧縮解除システム 次に図１９に関して、本発明の代替実施例による圧縮解除システム２００につ いて詳細に述べる。圧縮解除システム２００は、従来ＰＣベースのワークステー ション上での実現のため意図され、単一の８ビット拡張ボードとして構成され、 あるいはまた、システム２００は、１６ビットのＩＳＡまたはＥＩＳＡ拡張ボー ドとして、あるいはＭＣＡ（マイクロ・チャンネル・アーキテクチャ）ボードと して構成することができる。いずれの場合も、圧縮解除システム２００が中解像 度ディスプレイに適するものと思われる。 圧縮解除システム２００は、ビデオ処理ボードとして実現されるロスのないデ コンプレッサ２０２を含む。ロスのないデコンプレッサ２０２は、ネットワーク １５（あるいは、無論、本文に述べた方法により圧縮されるビデオ・イメージ・ データのディスク記憶装置または別のソース）に接続された入力ポートを有する 。ロスのないデコンプレッサ２０２は、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社 から入手可能なＴＭＳＣ２５およびＴＭＳＣ３０タイプのような従来のディジタ ル信号プロセッサ、あるいはＭｏｔｏｒｏｌａから入手可能な６８０２０または ６８０３０のような汎用マイクロプロセッサであるディジタル信号プロセッサ（ ＤＳＰ）２０４を含む。プログラム・メモリ２０６は、受取られたデータについ てロスのない圧縮解除を行う際にＤＳＰ２０４により用いられるプログラムを格 納するためのＥＰＲＯＭまたは他の周知のファームウエア記憶装置であることが 望ましい。 ロスのないデコンプレッサ２０２は、ネットワーク１５から圧縮されたＲＧＢ −ＰＧＭデータを受取り、コンプレッサ１６において用いられるロスのない圧縮 手法（もしあれば）に従って必要なロスのない圧縮解除を存在する。ロスのない デコンプレッサ２０２が、図１４に関して先に述べたフレーム７０におけるフィ ールド７９により選択可能な種々のタイプの圧縮解除を実施できることが望まし い。ロスのないデコンプレッサ２０２はまた、ユーザ・インターフェース・デバ イス２０５に接続されて、人間のユーザに一連のビデオ・イメージの圧縮解除お よび表示において運動制御を制御する能力を許容する。ロスのないデコンプレッ サ２０２は、境界スプライン・ウエーブレット圧縮解除のため、その出力を圧縮 解除プロセッサ２１０へ与える。 本発明の当実施例による圧縮解除プロセッサ２１０は、本文に述べた本発明； の望ましい実施例による境界スプライン・ウエーブレット圧縮解除を実行する処 理能力を含む。圧縮解除プロセッサ２１０の主コントローラは、Ｔｅｘａｓ Ｉ ｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社から入手可能なＴＭＳＣ４０のような高性能の単一チッ プ・ディジタル信号プロセッサ、あるいはＩｎｔｅｌ社から入手可能な８０４８ ６マイクロプロセッサのような高性能の汎用マイクロプロセッサであることが望 ましいディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）２２５である。圧縮解除プロセッサ ２１０はまた、圧縮解除プロセスにおいて有効なプログラム・コードおよび予め 計算されたマトリックスの記憶のためのプログラム・データ・メモリ２１２と、 イメージ・データの記憶のためのデータ・メモリ・バンク２１４と、圧縮解除ル ーチンにおいて有効なマトリックス演算を行うためのディジタル・マトリックス ・プロセッサ２２０とを含む。ディジタル・マトリックス・プロセッサ２２０は 、Ｉｎｔｅｌ社から入手可能なｉ８６０マイクロプロセッサ、およびＴｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社から入手可能なＴＭＳＣ４０ディジタル信号プロセ ッサ、あるいはＩｎＬｅｌ社から入手可能な８０３８６および８０４８６ファミ リ、およびＭｏｔｏｒｏｌａから入手可能な６８０３０および６８０４０ファミ リのような汎用マイクロプロセッサであることが望ましい。ホスト・インターフ ェース・コントローラ２０８はまた、関連するビデオ・ディスプレイを含むホス ト・コンピュータ（図示せず）と通信するための、圧縮解除プロセッサ２１０内 に設けられる。プログラム・メモリ２２２もまた圧縮解除プロセッサ２１０に設 けられ、境界スプライン・ウエーブレット再構成およびフォーマット変換のため のプログラム・コードを含む。ビデオ・タイミング制御回路２１７もまた、圧縮 解除データの視認ならびに圧縮解除のタイミングを制御するため圧縮解除プロセ ッサ２１０内に含まれ、その結果一連のビデオ・フレームが運動画像としてリア ルタイムに視認でき、あるいはユーザ・インターフェース・デバイス２０５の制 御下におかれる。 動作において、ロスのないデコンプレッサ２０２は、フレームに対するロスの ない圧縮解除の結果をメモリ・バンク２１４に格納する。これらのデータは、プ ログラム・メモリ２２２に格納されたシーケンスに従ってメモリ・インターフェ ース２２４を介してＤＳＰ２２５によって検索され、図１９に示される係数バス に沿ってプログラム・データ・メモリ２１２に記憶された予め計算されたマトリ ックスと共にディジタル・マトリックス・プロセッサ２２０へ送られる。ディジ タル・マトリックス・プロセッサ２２０は、ＤＳＰ２２５により与えられるイメ ージ・データについてマトリックス演算を行って境界スプライン・ウエーブレッ ト 圧縮解除を実施し、その結果をデータ・メモリ・バンク２１４に記憶するため図 １９に示されたデータ・アウト・バスに沿ってＤＳＰ２２５へ送出する。ディジ タル・マトリックス・プロセッサ２２０はまた、制御情報をＤＳＰ２２５に対し て両者間のフィードバック・バスにより提供する。 境界スプライン・ウエーブレット再構成または圧縮解除の完了と同時に、フレ ームに対する圧縮解除されたイメージ・データがメモリ・バンク２１４に格納さ れる。メモリ・インターフェース２２４は、境界スプライン・ウエーブレット圧 縮解除および表示のためのメモリ・バンク２１４のインターリーブされたアクセ スまたは同時アクセスを可能にし、ホスト・インターフェース・コントローラ２ ０８が表示目的のためメモリ・バンク２１４をアクセスする。ホスト・インター フェース・コントローラ２０８はまた、圧縮解除されたビデオ・イメージ・デー タを含むメモリ・バンク２１４の内容を直接表示するのに充分な能力を有し、あ るいはまた、圧縮解除イメージ・データは、ＤＭＡによる最終的表示のためホス トＰＣのメモリに対してホスト・インターフェース・コントローラ２０８によっ て送られる。 無論、本発明によれば、圧縮解除ハードウエアに対する更なる代替物も使用で きることが考えられる。５．境界スプライン・ウエーブレット・ビデオ・イメージ・データの圧縮解除お よび表示 次に図１６に関して、先に述べた如き境界スプライン・ウエーブレット圧縮解 除により圧縮されたビデオ・イメージ・データを圧縮解除するための本発明の望 ましい実施例による方法について記述する。この圧縮解除は、類似の動作が図１ ９に示された圧縮解除システム２００によりその特定の構成に対して類似の動作 が実施されることを理解して、図４ａおよび図１５のハードウエア圧縮解除シス テムに関して記述される。 当事例の圧縮解除法の初期ステップは、圧縮されたファイルまたはフレーム７ ０のシーケンスの、プロセス９０により図１６に示されたデータ・フロー・イン ターフェース８０による読出しである。プロセス９０は、データ・フロー・イン ターフェース８０により通信された圧縮ビデオ・イメージ・データのディジタル ・ネットワーク１５から直接の受取りの結果である。あるいはまた、デコンプレ ッサ１８がスタンドアローン・コンピュータの一部である場合、ディスク装置２ ２または他の固定記憶装置が、以前の伝送から、あるいは記録用の格納として、 圧縮されたビデオ・イメージ・フレームのファイルを含む。いずれの場合も、プ ロセス９０の結果は、データ・フロー・インターフェース８０による一連の圧縮 されたビデオ・イメージ・フレーム７０の受取りであり、これから図１６のプロ セスの残余が個々のフレーム７０を検索することができる。 プロセス９１が次に実施され、ここで選択されたフレーム７０_nの各チャンネ ルがロスのないデコンプレッサ８２によるロスのない圧縮解除に遭遇する。図１ ５ａに関して先に述べたように、データのチャンネルは本発明の望ましい実施例 により並列に圧縮解除され、このため、図１６のプロセス・フローをフレーム７ ０_nの１つのチャンネル（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対して記述する。特定のフレーム７０_n が運動画像におけるフレームのシーケンスに従って選択され、あるいはユーザ・ インターフェース装置８５を介してユーザにより交互に選択される。いずれの場 合も、主コントローラ８４が選択されたフレーム７０_nのアクセスを制御し、そ の結果適切なフレーム７０がチャンネル・デコンプレッサ・サブシステム８８へ 与えられ、このサブシステムがフレーム７０_nに対するデータをロスのないデコ ンプレッサ８２へ与える。先に述べたように、プロセス９１においてロスのない デコンプレッサ８２によって行われるロスのない圧縮解除は、コンプレッサ１６ におけるロスのないコンプレッサ３４により行われるロスのない圧縮のタイプと 対応している。このように、プロセス９１のロスのない圧縮解除の結果は、圧縮 法に関して先に述べたように量子化されたフレーム７０_nの最終的な圧縮解除さ れたイメージ・ブロック５５を提供する。 プロセス９１のロスのない圧縮解除の後、イメージ・データが、そのチャンネ ル・デコンプレッサ・サブシステム８８における量子化解除プロセッサ１０８に より各チャンネルＲ、Ｇ、Ｂに対して量子化解除される。量子化解除プロセッサ １０８により行われる量子化解除のタイプは、量子化解除コード・レジスタ１０ ９の内容により制御され、このレジスタはフレーム７０_nにおけるフィールド８ １として送られる値と対応する値を保有している。データが量子化された事象に おいては、フレーム７０_nのフィールド８３で送られる量子化値を用いて、デー タをコンプレッサ１６における量子化に先立つデータへ復元する。 プロセス９２の量子化解除の完了と同時に、プロセス９３がフレーム７０_nの 各イメージ・ブロックに対して行われて、ＰＧＭフォーマットにおける全ビデオ ・イメージを再構成し、各ピクセル場所がこの場所における強さと対応する値を 保有する。実際に、プロセス９３は、境界スプライン・ウエーブレット法に従っ て、図６および図７に関して先に述べた圧縮解除プロセスを反転させる。プロセ ス９３のこのような再構成は、選択されたフレーム７０_nにおけるイメージ・プ ロックの各々に対してブロック・ベースで行われる。プロセス９３の完了と同時 に、選択されたフレーム７０_nがメモリ・バンク１１０にＰＧＭフォーマット・ フレームとして格納される。 次に図１７に関して、本発明の望ましい実施例による選択されたフレーム７０_n を再構成する方法について更に詳細に述べることにする。圧縮の間に行われた ビデオ・イメージ・データの分解が最初に水平方向に行われ、次いで垂直方向に 行われることを思い出せば、分解は逆の順序で行われねばならない。従って、ビ デオ・イメージ・データの再構成における最初のステップは、プロセス９８によ り示されるように、垂直方向における各列の再構成である。 再構成プロセス９８はまた最も頻繁であり、このため望ましくは、先に述べた 圧縮プロセスにおけると同様にマトリックス代数演算を用いて、対応するチャン ネル・デコンプレッサ・サブシステム８８におけるディジタル・マトリックス・ プロセッサ８６により行われる。従って、プロセス９８はイメージ・ブロックを 各々が低周波部分に対する１組の係数ｃ^N-kと高周波部分に対する１組の係数ｄ^{N -k} とを含む列において考慮することにより開始し、ｋは所望の圧縮比を得るため 圧縮中に境界スプライン・ウエーブレット分解が行われた回数である。例えば、 圧縮比が４：１である場合、ｋの値は２に等しく（即ち、行と列の両方の分解が １回行われた）、６４：１の圧縮比の場合は、ｋは６に等しくなる。 図１８は、プロセス９８において行われたイメージ・ブロックの再構成におい て用いられたマトリックスの関係を示している。各再構成動作（プロセス９８） は、次に高次の係数値ｃ_N-k+1を得ることを目的とする。逆の圧縮の場合は、マ トリックス演算は下式と等価である。即ち、 但し、マトリックスｐ^NとＱ^Nは、圧縮解除プロセスと圧縮プロセスにおいて用い られる如きレベルＮに対する、それぞれスプライン・マトリックスとウエーブレ ット・マトリックスである。先に述べたように、マトリックスｐ^NおよびＱ^Nは、 予め計算することができ、チャンネル・デコンプレッサ・サブシステム８８のプ ログラム・データ・メモリ１１２に格納することができる。 このように、プロセス９８は、式［４５］のマトリックス演算の１つのレベル をイメージ・ブロックにおける各列に対して列ベースで実施する。プロセス９８ の完了と同時に、プロセス１００が、プロセス９８における再構成と類似する再 構成を、イメージ・ブロックにおける各行に対して行ベースで行うに過ぎない。 このため、式［４５］の演算は、係数ｃ^N-k+2を得るべく行われる。 無論、ビデオ・イメージ・データの圧縮における量子化および閾値設定プロセ スの作用が完全な復元であり得ない（即ち、あるデータが失われる）ので、本発 明の望ましい実施例によるビデオ・イメージ・データの圧縮解除が圧縮プロセス に与えられる入力イメージの正確な写しを結果として生じないことが判るであろ う。このため、本発明による境界スプライン・ウエーブレット圧縮はロスのある 圧縮手法である。しかし、先に述べた境界スプライン・ウエーブレット手法の使 用が高周波におけるデータのみの損失を生じ、そのためイメージの品質の損失は 所与の圧縮比に対して最小化されることが考えられる。 しかし、先に述べたマトリックス演算を行うディジタル・マトリックス・プロ セッサのような特に専用化された回路によって、圧縮解除プロセス９８、１００ が非常に迅速に行えることに特に注意すべきである。この処理における速度は、 圧縮において選択されるウエーブレット形態から生じ、これは早い数学式と対応 し、かつまたマトリックス演算法に全く適合し得る。このため、デコンプレッサ １８により行われる圧縮解除が非常に迅速に生じ得、か多くの用途において、高 性能のマイクロプロセッサ回路を要求する必要がないと考えられる。 プロセス９８、１００において行われる如き列および行の両方向における再構 成と同時に、イメージ・ブロックが完全に再構成されたか（即ち、イメージ・ブ ロックがＰＧＭフォーマット・イメージと対応するか、また低周波成分と高周波 成分を含まないか）を判定する判定１０１が行われる。もしそうでなければ、プ ロセス９８、１００のマトリックス演算が反復されて、このイメージ・ブロック に対するイメージの次のレベルの再構成を実施する。 プロセス１００がイメージ・ブロックの再構成を完了すると同時に、判定１０ ３が、更なるイメージ・ブロックが選択されたフレーム７０_nにおいて再構成さ れ続けるかどうかをテストし、次のイメージ・ブロックがメモリ８０から検索さ れ（プロセス１０４）、先のようにプロセス９８、１００、１０１によって再構 成される。選択されたフレーム７０_nにおける全てのイメージ・ブロックの再構 成の完了と同時に、プロセス１０６が行われて、その結果フレーム７０_nにおけ る再構成されたイメージ・ブロックが完全なＰＧＭフォーマットのイメージ・フ レームと対応する適正な順序で配列されたイメージ・バッファ８８に記憶され、 １つのフレーム７０_nに対する図１６のプロセス９８を完了する。３つの全ての チャンネルＲ、Ｇ、Ｂに対するものを含むフレーム７０_nに対する圧縮解除され たイメージ・データが、フォーマット・コンバータ２４への通信のため主コント ローラ８４へ送られる。次に、主コントローラ８４が、データ・フロー・インタ ーフェースに対してフレームの完了を表示し、別のフレームが圧縮解除されて表 示されるべきかを判定するため判定９５を行い、もしそうであれば、主コントロ ーラ８４がシーケンスにおける分解のため、あるいはユーザ・インターフェース 装置８５により指令されるように次のフレームを選択する。 再び図１６において、次に、フォーマット・コンバータ２４が所望の方法でフ レームを再フォーマット化してこれをディスプレイ２６へ通信する方法によって プロセス９４が行われる。フォーマット・コンバータ２４が、同じイメージの赤 、緑および青の色成分と対応する３つの連続的なＰＧＭフォーマット・フレーム を 集めてＲＧＢ−ＰＧＭフォーマットにおけるデータをディスプレイ２６へ提供す るのような動作を行うことが考えられ、フォーマット・コンバータ２４はまた、 ＲＧＢ−ＰＧＭフォーマット・データをディスプレイ２６に対して適切なＰＣＸ 、ＩＭＧ、ＧＩＦ、ＴＩＦ、ＲＬＥ、ＮＴＳＣなどのような別のフォーマットへ 変換する。 次に図１５ｂに関して、本発明の望ましい実施例によるフォーマット・コンバ ータ２４の構造について詳細に述べることにする。フォーマット・コンバータ２ ４は、デコンプレッサ１８から受取り３つの圧縮解除されたＲ、Ｇ、Ｂチャンネ ルと対応するＰＧＭフォーマット・データを記憶するための３つのバッファ１２ ０_R、１２０_G、１２０_Bを含む。バッファ１２０の出力は、カラー結合回路１２ ２により受取られ、この回路はマイクロプロセッサのようなデータ処理回路であ り、３つのＲ、Ｇ、Ｂチャンネルに対する圧縮解除されたビデオ・データをＲＧ Ｂ−ＰＧＭフォーマットに組合わせる。カラー結合回路１２２は、この組合わせ の結果をディスプレイ２６を駆動するための適切なフォーマット化回路へ与える 。アナログの場合、カラー結合回路１２２は、その出力をビデオ・ディジタル／ アナログ・コンバータ（ＤＡＣ）１２６へ与え、ビデオＤＡＣ１２６はディジタ ル・ビデオまたはグラフィックス情報を受取ってアナログ・ディスプレイ２６を 駆動するのに適する従来のビデオＤＡＣである。ディジタルの場合、カラー結合 回路１２２は、その出力を減色およびフォーマット・エンコーダ１２４へ与える 。減色器／エンコーダ１２４は、カラー結合回路１２２により与えられたＲＧＢ −ＰＧＭフォーマット・データをディジタル・ディスプレイ２６に対する所望の フォーマットへコード化するための周知の回路であり、このフォーマットはＴＩ Ｆ、ＩＭＧ、ＧＩＦなどを含む。無論、ディスプレイ２６がＲＧＢ−ＰＧＭビデ オ・データを直接表示することができるならば、減色器／エンコーダ１２４は不 要である。 更に、フォーマット・コンバータ２４もまた、拡大、ズーミングなどを含む更 なるグラフィックス処理操作を行うように、グラフィックス処理能力を含む。先 に述べたように、本発明による境界スプライン・ウエーブレット圧縮および圧縮 解除の結果として生じる境界効果（ｂｏｕｎｄａｒｙ ｅｆｆｅｃｔ）の排除は 、このような複雑なグラフィックス処理を特徴とする時に特に有利である。例え ば、フレーム７０_nのイメージの一部を、高い精度でフレームが実際のデータを 含むものとの間にピクセル単位で埋める内挿手法の使用などの従来のグラフィッ クス処理手法に従って容易に拡大することができる。対照的に、従来の圧縮手法 の結果として生じる境界効果は、拡大表示のみでなく「真の」イメージ・データ と境界効果のアーチファクトとの間の内挿の結果生じる誇張をも考慮すると、イ メージが拡大される解き誇張される傾向がある。 実際に、本発明による境界効果アーチファクトの排除により、そのように圧縮 されたイメージの密度より高いピクセル密度を持つ進歩したディスプレイにおけ るＤＪＰＹのため圧縮されたビデオ・イメージの伝送および記憶に対しては、本 発明が特に有利であると考えられる。更に、このような拡大が、各ディスプレイ が全イメージの一部のみを示して、イメージの表示を列状に配列された複数のビ デオ・ディスプレイ上のイメージの表示を可能にする。 再び図１６において、プロセス９４において行われるフォーマット・コンバー タ２４への選択されたフレーム７０_nの伝送と同時に、判定９５が行われて、シ ーケンスにおける別のフレームが表示のため圧縮解除されるべきかどうかを判定 する。もしそうであれば、プロセス９６が圧縮解除および表示のため次のフレー ム７０を選択する。本発明の望ましい実施例によれば、プロセス９６の選択を多 くの方法で行うことができる。圧縮解除および表示のため次のフレームを選択す るための第１の方法は、シーケンスにおける次のフレームを単に選択して、この フレームを前に圧縮解除されたフレーム７０_nからフィールド７５（図１４）に よりアクセスすることであり、この方法は、運動画像の圧縮解除および表示の間 行われることになる。 図１４に関して先に述べたように、フィールド７６は、そのフレームの圧縮解 除および表示のため要求される計算上の複雑性を示す圧縮比などのような要因を 示すデータを含む。これは、プロセス９６における次のフレームのインテリジェ ントな選択を可能にし、ここで圧縮解除システム２０の能力は伝送時に圧縮され るビデオ・データの量に関して制限される。例えば、デコンプレッサ１８がフレ ームの圧縮解除および表示のため要求するならば、フレームの表示はフレームが 表示されるべき頻度の逆数より長くなる（例えば、従来の運動画像の場合には、 １／３０秒より長い）ならば、、主コントローラ８４は次のフレーム（単数また は複数）をスキップして、圧縮解除および表示のため後のフレームを選択し、表 示されるフレームのシーケンスがディスプレイ２６上にリアルタイム状に現れる ようにする。 プロセス９６における次のフレームの選択のための第３の方法は、ユーザ・イ ンターフェース装置８５を介してユーザによって指令されるものである。例えば 、鑑賞者は、各フレームの強さ学習を順方向または逆方向のいずれでも可能にす るため、リアルタイム・ベースでシーケンスを表示することを欲するか、あるい は鑑賞者はシーケンスの選択された部分を反復的に視認することを欲するかもし れない。これらの指令は、ユーザ・インターフェース装置８５によって主コント ローラ８４へ送られ、本発明により次のフレームを選択するためプロセス９６に おいて用いられる。 判定９５により判定される如きシーケンスにおける全てのフレームの圧縮解除 および表示と同時に、圧縮解除および表示のプロセスが終了する。５．結論 本発明に関して先に述べたビデオ・イメージ・データを圧縮し圧縮解除するた めの方法およびシステムは、当該明細書全体で記述されたように重要な利点を提 供する。これらの利点は、ウエーブレット分析の基本的利点を含み、これにおい ては入力信号の時間−周波数の局部化が実現されて、周波数が増加すると時間ウ インドウが狭搾し、周波数が減少すると拡大し、これにより信号の過渡的期間に 対する非常に正確な分析を提供し、従来のフーリエ分析手法の過小サンプリング 問題を回避する。 更に、本発明の望ましい実施例によるビデオ・イメージ圧縮および圧縮解除が 境界スプライン・ウエーブレットを用いて、特に内部サンプルに対して用いられ るウエーブレットからの間隔の境界付近のサンプルに対して異なるウエーブレッ トを用いることにより、圧縮イメージにおける境界効果を取除く。この境界ウエ ーブレットは、間隔の外からの支援を必要とせず、本発明によるビデオ圧縮に適 用されると、境界効果アーチファクトが排除される。これは、元の入力イメージ の非常に正確な表示を提供するのみならず、スプライン関数の計算上の幾何学的 優位性と組合わされる時、挿入、編集および反復的表示を含む拡大、フレーム・ ベースの動的圧縮、運動画像の対話的表示のような複雑な処理操作および表示の 実施を可能にする。更に、本発明はまた、速度の遅い表示システムがフレームを スキップすることも可能にし、その結果運動画像を１秒当たり少ないフレームで リアルタイム・ベースで表示することができる。 境界効果の排除もまた、圧縮解除および表示におけるイメージ品質を犠牲にす ることなく圧縮ルーチンを入力イメージの細分割ブロックに容易に適用すること を可能にする。これは、並列処理手法を圧縮および圧縮解除操作に容易に適用す ることを可能にする。更に、本発明によって、高い圧縮比および優れた画像品質 を得ながら、比較的低い能力の計算装置が圧縮および圧縮解除を行うことを可能 にする。 更に、本発明はまた、本発明による選択されたウエーブレットにより与えられ る改善された時間−周波数局部化によって、所与の精度に対して従来のシステム よりも比較的高い圧縮比を可能にし、かつまた上記のように所望の精度限度に圧 縮する能力を可能にする。本発明は更に、一連のフレームの動的圧縮を可能にし 、その結果高周波フレームを低周波フレームとは異なる比で圧縮することができ る。 本発明は、ディジタル通信ネットワークまたは衛星送信のような運動画像およ び他のビデオ・データの遠隔場所間の送信のようなビデオ・イメージ圧縮の様々 な用途に適用できる。本発明はまた、ビデオ・イメージ・データ、運動画像と静 止画像の両データの圧縮形態における記録用記憶に対して有効に適用できる。運 動ビデオと静止の両イメージの記録用記憶は、圧縮された情報の圧縮解除および 表示が、境界効果のようなアーチファクトの誇張なしに元の圧縮において用いら れるものよりはるかに高い密度および容量で実施可能であるので、境界効果のな いことにより本発明によって特に容易化される。 本発明については、その望ましい実施例に関して本文において記述されたが、 本発明の利点を得るこれらの実施例の修正および変更は、当明細書およびその図 面を参照する当業者にとって明瞭であろう。このような修正および変更が請求の 範囲に記載される本発明の範囲内に含まれるものと考えられる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ)，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ユエン，パク−ケイ アメリカ合衆国テキサス州77840，カレッ ジ・ステイション，ヒルサイド・ドライブ 1528

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ビデオ・イメージを表わすその通信のためのディジタル・データを圧縮する 方法において、 ビデオ・イメージのフレームと対応するディジタル・データを、行と列におけ る場所アレイ（ｌｏｃａｔｉｏｎ ａｒｒａｙ）へ表示の強さと対応する各場所 アレイにおける値でフォーマット化するステップと、 第１の方向において、前記アレイの各行を境界スプライン・ウエーブレットを もちいて低周波と高周波の部分へ分解して、分解の結果を対応する行へ配列する ステップと、 次いで、最初の分解ステップの前記の配列結果の各列を、境界スプライン・ウ エーブレットを用いて第２の方向に分解するステップと、 前記分解ステップの結果を受取り装置へ通信するステップと を含む方法。 ２．前記通信ステップが、 前記分解ステップの結果を固定メモリに記憶するステップを含む請求の範囲第 １項記載の方法。 ３．前記通信ステップが、 前記分解ステップの結果を表示のため圧縮解除システムへ伝送するステップを 含む請求の範囲第１項記載の方法。 ４．前記分解ステップの伝送された結果を受取った後、境界スプライン・ウエー ブレットを用いて、前記伝送されたビデオ・イメージを第２の方向に再構成する ステップと、 次いで、境界スプライン・ウエーブレットを用いて、最初の再構成ステップの 結果を第１の方向に再構成するステップと、 前記再構成ステップの結果をビデオ・ディスプレイに表示するステップと を更に含む請求の範囲第３項記載の方法。 ５．前記第２の分解ステップの結果が、 前記第１の分解ステップの第１の方向における低周波分解の第２の方向にとら れた低周波成分と対応するＬＬ成分と、 前記第１の分解ステップの第１の方向における低周波分解の第２の方向にとら れた高周波成分と対応するＬＨ成分と、 前記第１の分解ステップの第１の方向における高周波分解の第２の方向にとら れた低周波成分と対応するＨＬ成分と、 前記第１の分解ステップの第１の方向における高周波分解の第２の方向にとら れた低周波成分と対応するＨＨ成分と、 を含み、 更に、 前記通信ステップに先立って前記ＬＨ、ＨＬおよびＨＨ成分を量子化するステ ップ を更に含む請求の範囲第１項記載の方法。 ６．前記量子化ステップ後でかつ前記通信ステップに先立って、前記ＬＬ、ＬＨ 、ＨＬおよびＨＨ成分におけるロスのない圧縮を行うステップを更に含む請求の 範囲第５項記載の方法。 ７．前記分解ステップを反復するステップを更に含む請求の範囲第５項記載の方 法。 ８．通信ネットワーク上に前記ＬＬ成分と前記量子化されたＬＨ、ＨＬ、ＨＨ成 分を伝送するステップと、 前記通信ネットワークから伝送された成分を受取るステップと、 第２の方向において境界スプライン・ウエーブレットを用いて前記ＬＬ成分お よび量子化されたＬＨ成分から低周波成分を再構成し、かつ第２の方向において 境界スプライン・ウエーブレットを用いて前記量子化されたＨＬ成分およびＨＨ 成分から高周波成分を再構成するステップと、 第２の方向に加えられた境界スプライン・ウエーブレットを用いて前記低周波 成分と前記高周波成分からビデオ・イメージを再構成するステップと、 ビデオ・ディスプレイに前記再構成ステップの結果を表示するステップと を更に含む請求の範囲第５項記載の方法。 ９．前記量子化ステップ後でかつ前記通信ステップに先立って、前記ＬＬ、ＬＨ 、ＨＬおよびＨＨ成分におけるロスのない圧縮を行うステップと、 前記受取りステップ後に、前記通信されたＬＬ、ＬＨ、ＨＬおよびＨＨ成分に おけるロスのない圧縮解除を行うステップと を更に含む請求の範囲第８項記載の方法。 １０．前記通信ステップに先立って選択された回数だけ前記分解ステップを反復 するステップと、 前記表示ステップに先立って選択された回数だけ前記再構成ステップを反復す るステップと を更に含む請求の範囲第８項記載の方法。 １１．前記分解ステップに先立って、各フレームを複数のイメージ・ブロックへ 分けるステップを更に含み、 前記分解ステップが各フレームの各イメージ・ブロックに対して行われ、その 結果前記イメージ・ブロックの各々がＬＬ成分と、量子化されたＬＨ、ＨＬおよ びＨＨ成分とを含むようにする 請求の範囲第５項記載の方法。 １２．各フレームの前記イメージ・ブロックの各々に対する前記ＬＬ成分と前記 量子化されたＬＨ、ＨＬ、ＨＨ成分を通信ネットワーク上に伝送するステップと 、 前記伝送された成分を前記通信ネットワークから受取るステップと、 前記イメージ・ブロックの各々に対して、第２の方向において境界スプライン ・ウエーブレットを用いて前記ＬＬ成分と前記量子化されたＬＨ成分とから低周 波成分を再構成し、かつ第２の方向において境界スプライン・ウエーブレットを 用いて前記量子化されたＨＬ成分およびＨＨ成分から高周波成分を再構成するス テップと、 次いで、前記イメージ・ブロックの各々に対して、第１の方向に印加された境 界スプライン・ウエーブレットを用いて前記低周波成分と前記高周波成分とから ビデオ・イメージを再構成するステップと、 前記イメージ・ブロックの各々に対して前記再構成されたビデオ・イメージを ビデオ・フレームへ配列するステップと、 ビデオ・フレームをビデオ・ディスプレイに表示するステップと を更に含む請求の範囲第１１項記載の方法。 １３．第１と第２と第３と第４の周波数域成分として配列された、フレームと対 応する前記圧縮ビデオ・イメージ・データを受取り、圧縮されたフレームをメモ リに記憶するステップと 第１のイメージ方向において、第１および第２の周波数域成分から低周波成分 を再構成し、かつ第３および第４の周波数域成分から高周波成分を再構成するた め、前記圧縮フレームにおけるデータの各列に境界スプライン・ウエーブレット を印加するステップと、第２のイメージ方向において、ビデオ・イメージ・フレ ームを再構成するため低周波成分および高周波成分のデータの各行に境界スプラ イン・ウエーブレットを印加するステップと、 再構成されたビデオ・イメージ・フレームをビデオ・ディスプレイに表示する ステップと を含む圧縮ビデオ・イメージ・データを表示する方法。 １４．前記第１および第２のイメージ方向に境界スプライン・ウエーブレットを 印加する前記ステップを選択された回数反復するステップを更に含む請求の範囲 第１３項記載の方法。 １５．前記フレームの複数のイメージ・ブロックに対して、境界スプライン・ウ エーブレットを印加する前記ステップが各フレームごとに行われる請求の範囲第 １３項記載の方法。 １６．前記印加ステップに先立って、圧縮されたビデオ・イメージ・データに対 してロスのない圧縮解除を行うステップを更に含む請求の範囲第１３項記載の方 法。 １７．前記印加ステップ後に、再構成されたビデオ・イメージ・フレームをイメ ージ・バッファに記憶するステップを更に含む請求の範囲第１３項記載の方法。 １８．前記記憶ステップ後に、前記表示ステップに先立って、前記ビデオ・イメ ージ・フレームのイメージを拡大するステップを更に含む請求の範囲第１７項記 載の方法。 １９．ビデオ・イメージ情報を通信するシステムにおいて、 フレームとして配列されたディジタル・ビデオ・イメージ情報を提供する入力 ソースと、 前記入力ソースに接続された入力を有し、境界スプライン・ウエーブレットを 用いて、第１のイメージ方向にディジタル・ビデオ・イメージ情報の各フレーム を第１の低周波成分と第１の高周波成分とに分解し、かつ次に、境界スプライン ・ウエーブレットを用いて、第２のイメージ方向にディジタル・ビデオ・イメー ジ情報の各フレームの前記低周波成分と高周波成分の各々を低周波成分および第 ２の高周波成分の第１および第２の対に更に分解し、前記第１の対が前記第１の 低周波成分の分解された表示であり、前記第２の対が前記第１の高周波成分の分 解された表示と対応するコンプレッサ回路と を備え、該コンプレッサ回路が低周波および高周波成分の第１および第２の対を 与える出力をも有する システム。 ２０．前記入力ビデオ・ソースと前記コンプレッサとの間に接続され、ディジタ ル入力ビデオ情報を移植可能なグレー・レベル・フォーマットへ変換するフォー マット・コンバータ回路を更に備える請求の範囲第１９項記載のシステム。 ２１．前記入力ソースがカラー・ビデオ情報を提供し、 前記フォーマット・コンバータ回路が、カラー・ビデオ情報を、各々が１つの 色成分と対応する複数の移植可能なグレー・レベル・フォーマット表示へ変換す るためのものである請求の範囲第２０項記載のシステム。 ２２．前記コンバータ回路が、 低周波および高周波成分の第１および第２の対へのディジタル・ビデオ・イメ ージ情報の各フレームの分解を行う分解回路と、 前記第１の対の高周波成分を量子化し、前記第２の対の低周波および高周波の 両成分を量子化する量子化回路と、 前記量子化回路に接続された入力を有し、前記コンプレッサ回路の出力におけ るディジタル・ビデオ・イメージ情報の分解されたフレームを与えるのに先立っ て、前記第１および第２の低周波および高周波の対のロスのない圧縮を行うロス のない圧縮回路と を含む請求の範囲第１９項記載のシステム。 ２３．前記第１の対の低周波成分が更なる分解のため前記分解回路へ反復的に与 えられるように、該分解回路の動作を制御する主コントローラ回路を更に備える 請求の範囲第２２項記載のシステム。 ２４．前記コンプレッサ回路が、 該コンプレッサ回路の入力に接続されて、ディジタル・ビデオ・イメージ情報 のフレームを記憶するイメージ・バッファと、 境界スプライン・ウエーブレットを用いて、低周波および高周波の成分の第１ および第２の対へのディジタル・ビデオ・イメージ情報の各フレームの分解を行 うディジタル・マトリックス・プロセッサと を含む請求の範囲第１９項記載のシステム。 ２５．前記ディジタル・マトリックス・プロセッサが、スプライン成分とウエー ブレット成分とに対応し、前記コンプレッサ回路に格納された予め計算されたマ トリックスを用いて、マトリックス演算に従って動作する請求の範囲第２４項記 載のシステム。 ２６．前記コンプレッサ回路の出力に接続され、ディジタル・ビデオ・イメージ 情報の分解されたフレームを記憶する記憶装置を更に備える請求の範囲第１９項 記載のシステム。 ２７．前記コンプレッサ回路が、ディジタル・ビデオ・イメージ情報の前記分解 されたフレームの通信のためディジタル・ネットワークに接続される請求の範囲 第１９項記載のシステム。 ２８．前記コンプレッサ回路が、 低周波および高周波成分の第１および第２の対へのディジタル・ビデオ・イメ ージ情報の各フレームの分解を行う分解回路と、 前記第１の対の高周波成分を量子化し、かつ前記第２の対の低周波および高周 波の両成分を量子化する量子化回路と、 前記量子化回路に接続された入力を有し、前記コンプレッサ回路の出力におけ るディジタル・ビデオ・イメージ情報の分解されたフレームを与えるのに先立っ て、前記第１および第２の低周波および高周波の対のロスのない圧縮を行うロス のない圧縮回路と を含み、 ディジタル・ビデオ・イメージ情報の前記分解されたフレームがロスのない圧 縮後に通信されるように、前記ロスのない圧縮回路の出力が前記ディジタル・ネ ットワークに接続される請求の範囲第２７項記載のシステム。 ２９．前記コンプレッサ回路の出力に接続された通信ネットワークと、 前記通信ネットワークに接続された入力を有し、境界スプライン・ウエーブレ ットを用いて第２のイメージ方向においてディジタル・ビデオ・イメージ情報の 各分解されたフレームを再構成し、次いで境界スプライン・ウエーブレットを用 いて第１のイメージ方向において分解されたディジタル・ビデオ・イメージ情報 の各フレームを更に再構成するデコンプレッサ回路と、 ディジタル・ビデオ・イメージ情報の再構成されたフレームを表示するビデオ ・ディスプレイと を更に備える請求の範囲第１９項記載のシステム。 ３０．前記コンプレッサ回路が、低周波および高周波の成分の第１および第２の 対へのディジタル・ビデオ・イメージ情報の各フレームの分解を行う分解回路と 、 前記第１の対の高周波成分を量子化し、かつ前記第２の対の低周波および高周 波の両成分を量子化する量子化回路と を含み、 前記デコンプレッサ回路が、 第２のイメージ方向における前記第１の低周波および高周波の対からの第１ の低周波成分の近似化と、第２のイメージ方向における第２の低周波および高周 波の対からの第１の高周波成分の近似化とを再構成することにより、かつ次に、 第１のイメージ方向における第１の低周波成分と第１の高周波成分の近似化から ディジタル出力ビデオ・フレームを再構成することによって、ディジタル・ビデ オ・イメージ情報の分解されたフレームからディジタル出力ビデオ・フレームを 再構成する再構成回路を含む請求の範囲第２９項記載のシステム。 ３１．前記コンプレッサ回路が更に、 更なる分解のため、前記第１の対の低周波成分が前記分解回路へ反復的に与え られるように、前記分解回路の動作を制御する主コントローラ回路を含み、 前記デコンプレッサ回路が更に、 ディジタル入力ビデオ・フレームを反復的に分解した回数に従って、再構成の 結果が前記再構成回路により反復的に演算されるように、再構成回路の演算を制 御する主コントローラ回路を含む請求の範囲第３０項記載のシステム。 ３２．前記コンプレッサ回路が更に、 前記量子化回路に接続された入力を有し、ディジタル・ビデオ・イメージ情報 の分解されたフレームを前記通信ネットワークへ与えるのに先立って、第１およ び第２の低周波および高周波の対のロスのない圧縮を行うロスのない圧縮回路を 含み、 前記デコンプレッサ回路が更に、 前記通信ネットワークに接続された入力を有し、これから受取ったディジタル ・ビデオ・イメージ情報のロスのない圧縮解除を行うロスのない圧縮解除回路を 含む請求の範囲第３０項記載のシステム。 ３３．圧縮されたビデオ・イメージ・データを表示するシステムにおいて、 複数の圧縮されたビデオ・フレームを記憶するメモリと、 境界スプライン・ウエーブレットを用いて、第１のイメージ方向において前記 複数の圧縮されたフレームの各々を再構成し、次いで、境界スプライン・ウエー ブレットを用いて第２のイメージ方向において前記複数の圧縮されたフレームの 各々を更に再構成する圧縮解除回路と、 前記圧縮解除回路に接続され、前記複数の再構成されたフレームの各々を表示 するビデオ・ディスプレイと を含むシステム。 ３４．前記メモリが通信ネットワークに接続される請求の範囲第３３項記載のシ ステム。 ３５．前記デコンプレッサ回路が、 前記メモリに接続され、予め計算されたマトリックスを用いて、前記複数のフ レームの各々を再構成するディジタル・マトリックス・プロセッサを含む請求の 範囲第３３項記載のシステム。 ３６．前記複数のフレームの各々が、低周波および高周波の成分の量子化された 第１および第２の対を含むタイプの形態で前記メモリに格納され、低周波および 高周波の成分の前記第１の対が、ビデオ・イメージ・フレームの第２の方向にお ける低周波の分解の第１の方向における分解と対応し、低周波および高周波の成 分の前記第２の対が、ビデオ・イメージ・フレームの第２の方向における高周波 の分解の第１の方向における分解と対応する請求の範囲第３３項記載のシステム 。 ３７．前記複数のフレームの各々が、低周波および高周波の成分の前記の量子化 された第１および第２の対のロスのない圧縮を含む形態で前記メモリに格納され 、 更に、前記メモリと前記デコンプレッサ回路との間に接続されて、該デコンプレ ッサ回路による再構成に先立って、前記複数のフレームの各々のロスのない圧縮 解除を行うロスのない圧縮解除回路を含む請求の範囲第３６項記載のシステム。 ３８．低周波および高周波の成分の前記第１および第２の対が、ビデオ・イメー ジの反復的に分解された成分の結果と対応し、 更に、 再構成の結果が、記憶されたフレームが反復的に分解された回数に従って、 前記圧縮解除回路により反復的に演算されるように、圧縮解除回路の動作を制御 する主コントローラ回路を含む 請求の範囲第３６項記載のシステム。 ３９．前記メモリに記憶された前記複数のフレームの各々が複数の圧縮されたイ メージ・ブロックに対応し、 前記デコンプレッサ回路が、境界スプライン・ウエーブレットを用いて、第１ のイメージ方向における前記複数の圧縮されたフレームの各々に対する圧縮され たイメージ・ブロックの各々を再構成し、次いで、境界スプライン・ウエーブレ ットを用いて、第２のイメージ方向における前記複数の圧縮されたフレームに対 する圧縮されたイメージ・ブロックの各々を更に再構成する請求の範囲第３３項 記載のシステム。