JPH10191327A - ビデオ画像データ流をデコードする方法 - Google Patents

ビデオ画像データ流をデコードする方法

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JPH10191327A
JPH10191327A JP9315589A JP31558997A JPH10191327A JP H10191327 A JPH10191327 A JP H10191327A JP 9315589 A JP9315589 A JP 9315589A JP 31558997 A JP31558997 A JP 31558997A JP H10191327 A JPH10191327 A JP H10191327A
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data
frame
macroblock
decoding
subframe
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JP9315589A
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Ajai Narayan
ナラヤン アジャイ
Manoj Aggarwal
アガルワル マノジ
Bruce E Flinchbaugh
イー．フリンチボー ブルース
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Texas Instruments Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 不連続順序の複数のマクロブロックからなる
画像フレームとして伝送されたビデオ画像データ流をソ
フトウェアによりデコードする方法を提供する。 【解決手段】 完全フレームの適正部分集合に相当する
サブフレームを定義し、現在受信されたマクロブロック
がこのサブフレーム内にあるかどうか判定し（３１
０）、サブフレームをデコードし（３１１）、サブフレ
ームをビデオ画像データのフレーム率以下の率でデコー
ドする。サブフレーム・デコード率より低い完全フレー
ム・デコード率でビデオ画像データの完全フレームをデ
コードする（３０８）。また、現在受信されたフレーム
が完全にデコードされるフレームの部分集合内にあるか
どうか判定する（３０７）。データ流を発生するのにデ
ィジタル・カムコーダを、データ流のデコードと表示に
ノート型コンピュータを、それぞれ、使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コード化ビデオ画
像デコーディング、特にパーソナル・コンピュータ上で
のソフトウェアのみによるデコーディングに関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】ディジタル・ビデオ・
カムコーダ（ｃａｍｃｏｒｄｅｒ）は、いまや商品とし
て市販されている。これらのディジタル・ビデオ・カム
コーダは、ディジタル的に取り扱われかつ表示されるこ
とがあるディジタル・ビデオ画像を発生する。パーソナ
ル・コンピュータは、ディジタル・データを取り扱いか
つ記憶するように組み立てられている。ビデオ・カムコ
ーダ・データ伝送用現行規格は、汎用パーソナル・コン
ピュータに関連して使用されるとき、画像圧縮解除にか
なりの量のハードウェアを要求する。この要求されるハ
ードウェアへの出費が、パーソナル・コンピュータへデ
ィジタル・カムコーダを結合することが経済的に成り立
つ応用の数を制限する。したがって、コード化ディジタ
ル画像のソフトウェアのみによるデコーディングを有効
ならしめる技術が必要である。
【０００３】
【課題を解決するための手段】本発明は、不連続順序
（ｎｏｎｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ ｏｄｅｒ）で伝送され
た複数のマクロブロックからなる独立の画像フレームと
して伝送されたビデオ画像データ流をデコードする方法
である。本方法は、完全フレーム（ｆｕｌｌ ｆｒａｍ
ｅ）の適正部分集合に相当するサブフレームを定義す
る。本方法は、現在受信されたマクロブロックがこのサ
ブフレーム内にあるかどうか判定する。本方法は、サブ
フレームをデコードする。サブフレームは、ビデオ画像
データのフレーム率（ｆｒｏｍｅ ｒａｔｅ）以下の率
でデコードされることがある。
【０００４】好適実施例では、ビデオ画像データは複数
のマクロブロックになって伝送され、かつサブフレーム
は全マクロブロックからなる。テーブルは各マクロブロ
ック毎に１つの記述項（ｅｎｔｒｙ）を有する。このテ
ーブルは、相当するマクロブロックに対するビデオ画像
内の伝送順序を記憶する。サブフレームは、複数の連続
マクロブロックを選択することによって定義される。本
方法は、現在受信されたマクロブロックがサブフレーム
に相当する伝送順序記述項を有するかどうかを見るため
に、このテーブルを読み出すことによって現在受信され
たマクロブロックがそのサブフレーム内にあるかどうか
判定する。
【０００５】好適実施例では、各マクロブロックは、複
数の連続ブロックからなる。各マクロブロックは、これ
に含まれるいずれものブロックについての輝度データ及
び全体としてそのマクロブロックについての色データを
含む。本方法は、マクロブロックに各含まれたブロック
についての輝度データをオプショナルにデコードし、か
つ色データを無視する。各マクロブロックは、複数のデ
ータ群を含む。これらのブロックは、異なった長さのデ
ータによって表される。もし或る１つのブロックに相当
するデータがそのブロックに割り当てられたデータ群を
満たさないならば、そのデータはデータ・マーカの一端
によってマークされる。本方法は、データ・マーカの一
端又はデータ群の位置に先立つデータのみを採用してサ
ブフレームをデコードし、かつデータ・マーカの一端に
続くデータを無視する。本方法はまた、サブフレーム・
デコード率より低い完全フレーム・デコード率でビデオ
画像データの完全フレームをデコードすることがある。
【０００６】本方法は、ビデオ画像データ流を発生する
ために、好適には、ディジタル・カムコーダを採用す
る。ビデオ画像データ流は、デコーディング及び表示の
ために、パーソナル・コンピュータ、好適にはノート型
コンピュータへ伝送される。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の好適実施例にお
いて意図の対象されたシステムを示す。図１は好適実施
例によるノート型コンピュータを示すが、本発明をどの
パーソナル・コンピュータを用いて実施してもよいこと
に注意されたい。ディジタル・カムコーダ１１は、ディ
ジタル画像を形成する。このディジタル画像は、ＳＤ書
式として知られたディジタル圧縮規格に従って圧縮され
る。この圧縮されたディジタル画像は、ディジタル・カ
ムコーダ１１の内部のディジタル・テープ駆動機構内の
ディジタル・テープに記録される。圧縮されたディジタ
ル画像はまた、ＩＥＥＥ１３９４として知られた電気イ
ンタフェース内のケーブル１２を経由して伝送される。
ケーブル１２は、好適にはコンピュータ１３内のＰＣＭ
ＣＩＡカードとして形成されたＩＥＥＥ １３９４イ
ンタフェース・カード１４に接続する。このＩＥＥＥ
１３９４インタフェースは、ただ便利なインタフェース
とし働き、したがって、データリンクの他の型式を使用
してもよい。好適実施例によれば、コンピュータ１３
は、ディジタル・カムコーダ１１からケーブル１２を経
由して伝送された圧縮されたディジタル画像データをデ
コードするためにソフトウェアを採用する。コンピュー
タ１３は、ビューイング・スクリーン１５上にデコード
されたディジタル画像データを表示することがある。こ
の画像表示は、ビューイング・スクリーン１５全体を占
めることがあるか又はビューイング・スクリーン１５内
の窓のみを占めることがある。
【０００８】ディジタル・カムコーダ１１によって伝送
されたディジタル・データは、ＳＤ書式として知られた
書式に従ってコード化される。ＳＤ書式では各ビデオ・
フレームは、７２０水平画素及び４８０垂直画素のアレ
ーに分割される。この７２０×４８０画素のアレーは群
に集められて画素の８×８アレーからなるブロックを形
成する。それゆえ、フレームは水平に９０ブロック幅か
つ垂直に６０ブロック高さを有する。これらのブロック
は群に集められてマクロブロックを形成する。各マクロ
ブロックは４つの隣接ブロックからなる。ほとんどのマ
クロブロックは４つの水平に隣接するブロックからな
る。マクロブロックの或るいくつかは方形に配置された
４つの隣接ブロックからなる。フレームの各水平線は１
８の４×１マクロブロック及び９つの２×２マクロブロ
ックを含む。ほとんどの垂直しまは６０の４×１マクロ
ブロックを含む。或るいくつかの垂直しまは２０の２×
２マクロブロックを含む。これらのマクロブロックは、
更にまた、群に集められてスーパブロックを形成する。
各スーパブロックは２７のマクロブロックを含む。これ
らのスーパブロックは３つの異なる形状を有し、これら
の形状がそのフレームを満たすようにメッシュする。各
フレーム内には５０のスーパブロックがある。
【０００９】図２は、先行技術のＳＤ書式に従うコード
化シーケンスの流れ図１００を示す。このコード化は、
伝送されるデータの量を減少させることによってデータ
圧縮機能を働く。このデータ圧縮機能は、画像品質の損
失を最少に留める。このコード化プロセスを、説明を容
易にするために離散ステップによって説明する。流れ図
１００は、既知の順序にフレーム・バッファに記憶され
たコムコーダ１１のカメラ部分によって撮られたビデオ
画像で以て開始する。この画像データは、画像の７２０
×４８０画素の各アレーに相当するデータ語の形を呈す
る。コード化プロセスは、データのどのマクロブロック
を次に伝送するべきかをまず判定する（ステップ１０
１）。ＳＤ書式は、インタフレーム補間又は運動概算
（ｍｏｔｉｏｎ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）を伴うことな
く各フレームを個別に伝送する。それゆえ、各伝送され
たフレームは、そのフレーム及びどれかのサブフレーム
を眺めるために必要な全てのデータを含む。ＳＤ書式
は、非隣接マクロブロックの固定シーケンスに従ってマ
クロブロックのデータを伝送する。このシーケンスの部
分が図３に示される。図３はビデオ・フレーム１５０を
示す。第１スーパブロック１５１内の第１マクロブロッ
クに相当するデータが伝送され、次いで第２スーパブロ
ック１５２内の第１マクロブロックに相当するデータが
伝送され、次いで第３スーパブロック１５３内の第１マ
クロブロックに相当するデータが伝送され、次いで第４
スーパブロック１５４内の第１マクロブロックに相当す
るデータが伝送され、続いて第５スーパブロック１５５
内の第１マクロブロックに相当するデータが伝送され
る。次いで、このシーケンスは、第１スーパブロックか
ら第５スーパブロックの各々内の第２マクロブロックに
関して繰り返す。次に、このシーケンスは、第１スーパ
ブロックから第５スーパブロックの各々内の第３マクロ
ブロックに相当するデータを伝送する。これは、第１ス
ーパブロックから第５スーパブロックまで内の全て２７
のマクロブロックに相当するデータが伝送されてしまう
まで続く。次いで、プロセスは、全て５０のスーパブロ
ック内の全てのマクロブロックに相当するデータが伝送
されてしまうまで、第６スーパブロックから第１０スー
パブロックに関して、第１１スーパブロックから第１５
スーパブロックに関して、以下同様に、繰り返す。この
伝送プロトコルは、雑音のある伝送チャンネルに良好な
品質を提供することを目指している。いかなる雑音もフ
レームを通して多かれ少なかれ平等に分布されることに
なる。それゆえ、画像全体に小さな劣化を生じる以外、
小領域に大きな劣化を生じることはない。マクロブロッ
クの伝送の順序は不連続であるが、この順序は固定順序
である。それゆえ、伝送シーケンス内で各マクロブロッ
クの次に既知のマクロブロックが来る。
【００１０】次いで、コード化プロセスは、次のマクロ
ブロックに相当する画像データをフレーム・バッファか
ら再呼出しする（ステップ１０２）。この画像データ
は、離散余弦変換に付される（ステップ１０３）。技術
上知られているように、余弦変換はデータを空間領域か
ら空間周波数領域に変換する。離散余弦変換は、ブロッ
ク内のビデオ画像に施される。次に、このデータは、こ
れをコード化して所定の量子化ビンにすることによって
量子化される（ステップ１０４）。量子化されたデータ
は、次いで、ホフマン・コード化される（ステップ１０
５）。ホフマン・コード化は、最も高い頻度で起こるデ
ータを短いデータ語でコード化する。低い頻度で起こる
データは長いデータ語でコード化される。このホフマン
・コード化のゆえに、小寸法のデータ・ブロックについ
て伝送されたデータの量は、そのブロックの画像の性質
に依存して変動する。
【００１１】ホフマン・コード化に続き、マクロブロッ
ク・カウンタＭＢが増分される（ステップ１０６）。コ
ード化プロセスは、マクロブロック・カウンタＭＢが５
より大きいかどうかを判定する（判定ブロック１０
７）。もしマクロブロック・カウンタＭＢが５より大き
いならば、コード化プロセスはデータ・ブロックをアセ
ンブルする（ステップ１０８）。各データ・ブロックは
図４に示された通りである。５つのマクロブロックにつ
いてのデータが群として伝送される。これら５つのマク
ロブロックの１つは、上に述べたように５つのスーパブ
ロックの各々からのものである。各マクロブロックは、
図４に示された所定データ・シーケンスに従って伝送さ
れる。これらのマクロブロック内の４つのブロックから
の輝度データＹに相当する４つの１４バイトデータ群が
ある。これら４つの輝度データ群に続いて、各々１０バ
イトの２つの色データ群Ｕ及びＶがある。各色データ群
は、そのマクロブロック内の全て４つのブロックについ
てのデータを含む。コード化された輝度データの量に対
するこの制限は、人間の眼が輝度の変化ほどは色の変化
を感じないと云う既知の視覚特性を有利に活用する。４
つの１４バイトの輝度データ群とこれに続く２つの１０
バイト色データ群とからなる同じく集合が、５つのスー
パブロックの集合内の各マクロブロック毎に繰り返す。
【００１２】データはホフマン・コード化されるので、
そのデータ長さは知られない。各輝度データ群に割り当
てられた１４バイト及び各色データ群に割り当てられた
１４バイトは、全ての場合に充分であるように保証され
るわけではない。しま又はチェッカー・ボード・ボック
スのような、使用中（ｂｕｓｙ）であるブロックは無地
（ｐｌａｉｎ）ブロック又は無特徴ブロックより多くの
データを必要としない。ＳＤ書式は、データ・マーカの
一端２１５を含み、データ・マーカのこの端は相当する
ブロックのデータの端をマークする。５つのスーパブロ
ックの集合内のブロックの或るいくつかに相当するデー
タは、割り当てられたデータ・バイトを下位けたあふれ
させることになる。割り当てられた１４バイトを下位け
たあふれさせるこれらのデータ・ブロックでは、データ
の端は「０１１０」に等しいデータ・マーカの一端２１
５によってマークされる。データ群のデータが割り当て
られたデータ寸法をけたあふれする所のこれらのデータ
群では、このけたあふれデータは不使用空間を有する第
１データ群内に置かれる。図４に示されたように、輝度
データＹ13は、輝度データＹ11に割り当てられた１４バ
イトの領域（ａｒｅａ）２１１内へけたあふれする。も
しこのデータがそのデータ・ブロックの端の前で終わる
ならば、このデータの端がデータ・マーカの他端２１５
によってマークされる。不使用空間を有する第１データ
群内の不使用空間は、けたあふれに対して充分でないこ
とがある。これは図４に示され、ここでは輝度データＹ
14からのけたあふれデータが輝度データＹ11の領域２１
３を満たす。もしこれが起こるならば、残りのけたあふ
れデータは不使用空間を有する次のデータ群内に置かれ
る。この場合、輝度データＹ14の残りのデータは、輝度
データＹ13の領域２１７内に置かれる。このプロセス
は、全てのけたあふれデータ・ブロックによって使用さ
れる。図４は第１マクロブロックに割り当てられたデー
タ群２１０内のデータけたあふれのみを示すことに注意
されたい。他の４つのマクロブロックに割り当てられた
データ群２２０、２３０、２４０、及び２５０内へのけ
たあふれデータのけた送りを示すのは、図の明確化のた
めに省略してある。しかしながら、けたあふれデータを
データ群２１０、２２０、２３０、２４０、及び２５０
内のどの位置の不使用データ空間内に置いてもよい。も
し特定データ群からのけたあふれデータに対する残りの
不使用空間がないならば、このデータは切り捨てられ
る。このような切り捨ての公算は、マクロブロックがフ
レームに沿って分布されるゆえに、ほとんどない。した
がって、５つのマクロブロックの同じ集合内のマクロブ
ロックの全てに対してけたあふれが起こる公算はほとん
どない。それゆえ、けたあふれデータが５つのマクロブ
ロックの集合の外部に再配置されることはない。特定の
データ群がデータ・マーカの端を含まないこと、又はデ
ータ・マーカの一端を又はデータ・マーカの２つ以上の
端を含むことがあることに注意されたい。
【００１３】アセンブリに続き、データ・ブロックが伝
送される（ステップ１０９）。好適実施例では、データ
は、ＩＥＥＥ １３９４ケーブル１２を経由して伝送さ
れる。ＳＤ書式はまた、ディジタル・カムコーダ１１の
内部ディジタル・テープ駆動機構内のディジタル・テー
プへの記憶のような、データ記憶に応用可能である。図
２はデータ・ブロック伝送間のなんらかの遅延を意味し
ないことに注意されたい。図４に示されたデータ・ブロ
ックが中断することなく連続的に伝送されることが想定
されている。先行技術で知られている適当なバッファリ
ングをこの目的に使用してよい。データ伝送に続いて、
マクロブロック・カウンタＭＢが零にリセットされる
（ステップ１１０）。このリセットによって、コード化
プロセスは、図４に示されたように次のデータ・ブロッ
クについてのデータを蓄積する。
【００１４】新にコード化されたマクロブロックがアセ
ンブルされかつ伝送されるかどうかにかかわらず、コー
ド化プロセスはステップ１０１へ復帰する。これは、コ
ード化される次のマクロブロックを決定する。フレーム
が連続しており、したがって、ビデオ・フレームの完了
に続きコード化される次のマクロブロックは次のフレー
ムの第１マクロブロックであることに注意されたい。次
のフレームへ変化するこのプロセスは、技術上知られて
いるように適当なバファリングを必要とすることがあ
る。
【００１５】パーソナル・コンピュータ上のディジタル
・カムコーダからの画像を見ると云う目標の達成は、厳
しい問題を抱えている。１３３ＭＨｚで動作するペンテ
ィウム（Ｐｅｎｔｉｕｍ）（登録商標）のようなマイク
ロプロセッサを有するパーソナル・コンピュータのデー
タ処理容量は、実時間で完全フレームについてのディジ
タル・データ流をデコードするには不充分である。パー
ソナル・コンピュータは、完全フレームに対して或る低
減フレーム率で動作することがある。ハードウェア助成
のない１３３ＭＨｚペンティウム・マイクロプロセッサ
のデータ処理能力は、３秒間に約１完全フレームしかデ
コードできない。この率は、或る種の応用に有効である
には遅過ぎると云ってよい。第２の解決は、デコーディ
ングをビデオ画像のサブフレームに限定することによっ
てデコードされるデータの量を減少させることである。
サブフレームの寸法が、デコードされるデータの量を決
定する。
【００１６】この第２の解決には問題がある。ＳＤ書式
では、隣接マクロブロックのデータが連続的には伝送さ
れないことは、直ちに判るはずである。どれかのサブフ
レームに相当するマクロブロックについてのデータは、
そのフレーム・データの至る所から取り出される。ＳＤ
書式は、サブフレームをデコードすることを考えていな
い。任意のサブフレーム内のマクロブロックのデータの
みを識別することは困難であるかもしれないが、フレー
ム内のマクロブロックに相当するデータの伝送の順序は
固定しているので、それは可能であるはずである。この
問題を解決した後でも、サブフレームのみのデコーディ
ングが完全フレームに関しての充分な情報をユーザに与
えるとは云えない。１３３ＭＨｚペンティウム・マイク
ロプロセッサを備えるパーソナル・コンピュータの能力
に基づき、毎秒１０フレームの率で１つの１２０×９６
画素のサブフレーム、及び毎秒１フレームの率で１つの
１８０×１２０画素のサブフレームをデコードすること
が可能であると信じられる。上掲の第１オプションのサ
ブフレームは、ユーザがビデオ画像の活動を判断するに
は小さ過ぎると云ってよい。同様に、第２オプションの
デコーディングのサブフレームがデーコードされるフレ
ーム率は、ユーザがビデオ画像の活動を判断するには遅
過ぎると云ってよい。
【００１７】第３オプションは、本発明の好適実施例に
よって実現される。各ビデオ・フレームの選択されたサ
ブフレームを高率でデコードし、かつそのフレームの残
りを低率でデコードする。それゆえ、ユーザは、より頻
繁に変化するサブフレームを追跡しながら完全フレーム
をより良く理解することができると云ってよい。この技
術は、ビデオ会議に有利である。ビデオ会議応用では、
一般に変化しない背景とビデオ会議ユーザの回りのより
敏速に変化する前景とがある。デコードする率及びサブ
フレーム寸法を適正に選択することによって、特定のパ
ーソナル・コンピュータを最高デコード率に整合させる
ことができる。
【００１８】本発明の好適実施例のデコーディング・プ
ロセスは、図５にプロセス３００として示される。デコ
ーディング・プロセスを、説明を容易にするために離散
ステップによって説明する。デコーディング・プロセス
は、次に伝送されたマクロブロックを受信することで以
て開始する（ステップ３０１）。次いで、デコーディン
グ・プロセスは、マクロブロック・カウンタＭＢを増分
する（ステップ３０２）。次いで、デコーディング・プ
ロセスは、マクロブロック・カウンタＭＢが１３５０を
超えるかどうか判定するために検査する（判定ステップ
３０３）。フレーム当たりマクロブロックの数が１３５
０であるゆえに、このカウンタはフレーム境界を検出す
るように働く。もしマクロブロック・カウンタＭＢが１
３５０を超えるならば、マクロブロック・カウンタＭＢ
は零にリセットされ、かつフレーム・カウンタＦＲが増
分される（ステップ３０４）。次いで、デコーディング
・プロセスは、フレーム・カウンタＦＲが所定数Ｍを超
えるかどうか判定するために検査する（判定ステップ３
０５）。本好適実施例によれば、完全フレームのデコー
ディングはＭフレーム毎に行われる。もしフレーム・カ
ウンタＦＲが数Ｍを超えるならば、フレーム・カウンタ
ＦＲは零にリセットされる（ステップ３０６）。
【００１９】デコーディング・プロセスは、次にフレー
ム・カウンタＦＲが所定数Ｍに等しいかどうか判定する
（判定ステップ３０７）。上に注意したように、本好適
実施例は、Ｍフレーム毎に完全フレームのデコーディン
グを遂行する。もし上の判定でカウンタがＭに等しいな
らば、画像データがデコードされる（ステップ３０
８）。このプロセスは、図２に関連して説明されたコー
ド化プロセスの本質的に逆であって、図６に示される。
ステップ３２１で開始した後、データがホフマン・デコ
ードされる（ステップ３２２）。これは、ほとんどの使
用されたデータを短いデータ語としてコード化した形か
らそれらの正規書式に変換することを伴う。データ処理
を減少させるために採用されることがあるこのプロセス
にはいくつかのオプションがある。これらのオプション
を下に論じる。次に、データは逆量子化される（ステッ
プ３２３）。これは、特定量のビットについて各々の値
を中央値に変換する。次いで、データは既知のプロセス
である逆離散余弦変換に付される（ステップ３２４）。
逆離散余弦変換に続いて、デコーディング・プロセス
は、終了ステップ３２５で完了する。次いで、デコード
されたデータは、デコードされたマクロブロックに相当
する適当な位置においてフレーム・バッファに記憶され
る（ステップ３０９）。上に注意したように、マクロブ
ロックは、固定したかつスクランブルされた順序で伝送
される。マクロブロック・カウンタＭＢの現在状態は、
ビデオ・フレーム内のマクロブロックの位置を明確に指
示する。ビデオ・フレーム内のこの置換えに続いて、デ
コーディング・プロセスは、次のマクロブロックを受信
するように復帰する（ステップ３０１）。
【００２０】もしフレーム・カウンタＦＲが所定数Ｍに
等しくないならば、完全フレームのデコーディングは遂
行されない。次に、デコーディング・プロセスは、マク
ロブロックが指定されたサブフレーム内にあるかどうか
判定する（ステップ３１０）。先に述べたように、マク
ロブロック・カウンタＭＢは、フレーム内のマクロブロ
ックの位置を明確に指示する。それゆえ、マクロブロッ
ク・カウンタＭＢは、現在のマクロブロックが指定され
たサブフレーム内にあるかどうか判定するために使用さ
れる。本好適実施例では、デコーディング・ソフトウェ
アは、各マクロブロックに相当する１つの記述項を有す
るテーブルを含む。このテーブル内の各記述項は、ビデ
オ・フレーム内のそのマクロブロックの伝送順序を示す
マクロブロック・カウンタ数を保持する。サブフレーム
は、含んだマクロブロックによって定義される。サブフ
レームをマクロブロック境界に限定することによって、
このテーブルは、現在受信されたマクロブロックがその
サブフレーム内にあるかどうかの判定を可能にする。図
７に示されたように、ビデオ・フレーム１５０の部分、
すなわち、サブフレーム１６０は、ビデオ・フレーム１
５０の残りの部分１６５より高率でデコードされる。サ
ブフレーム１６０は、画素境界の指定のような、なんら
かの便利な手段によって識別されてよい。もしマクロブ
ロックがそのサブフレーム内にないならば、現在受信さ
れたマクロブロックは無視され、デコーディング・プロ
セスは次のマクロブロックを受信するように復帰する
（ステップ３０１）。もしマクロブロックがサブフレー
ム内にあるならば、そのマクロブロックのデータがデコ
ードされる（ステップ３１１）。このプロセスは、図６
に詳細に示されたステップ３０８におけるデコーディン
グと同じであると云ってよい。次いで、デコードされた
データが、マクロブロック・カウンタＭＢに相当する位
置でフレーム・バッファに記憶される（ステップ３１
２）。ビデオ・フレーム内のこの置換えに続いて、デコ
ーディング・プロセスは、次のマクロブロックを受信す
るように復帰する（ステップ３０１）。ステップ３０８
及び３１１の画像データのデコーディングのような、ス
テップ３００の或るいくつかの部分は、コンピュータ１
３の処理容量を有利に使用するために、ほとんど連続し
て行われなければならないことに注意されたい。それゆ
え、コンピュータ１３は、入データが完全にデコードさ
れたフレーム内にないときでも又はサブフレーム内にな
いときでも休止しないであろう。実時間処理技術の習熟
者ならば、この目的を達成するためにいかに割込み又は
ポーリングを採用するか理解するであろう。
【００２１】上に述べたように、計算要件を軽減させる
ことのできる種々のデコーディング妥協案（ｃｏｎｐｒ
ｏｍｉｓｅ）が存在する。プロセス３００は、サブフレ
ーム境界がマクロブロック境界上にあることを考えてい
る。図４に示されたようなマクロブロック内の全てのブ
ロックよりも少ないブロックをデコードすることは、技
術的に達成可能である。このプロセスは、サブフレーム
内のブロックに相当する輝度データをそのマクロブロッ
ク全体についての色データＵ及びＶと一緒に使用するこ
とを伴う。そのマクロブロック内の他のブロックに相当
する輝度データは、使用されないであろう。しかしなが
ら、部分的マクロブロックをデコードするために必要と
される追加のデータ処理複雑性が、所望デコーディング
率目標を達成するには甚だし過ぎると云ってよい。した
がって、サブフレーム・デコーディングは、全マクロブ
ロックに限られる。
【００２２】図４に示されたけたあふれデータ連鎖を無
視することによって計算リソースを節約することは、有
利であろう。この場合、データ・マーカの一端２１５に
続く各データ群内のデータが無視されるであろう。それ
ゆえ、ホフマン・デコーディングは、データ・マーカの
一端２１５又は割り当てられたデータ寸法（輝度データ
に対してが１４バイト及び色データに対しては１０バイ
ト）の端に達して以後は、これらのどちらに先に達しよ
うと、停止するであろう。このことは、データが最低空
間周波数から最高空間周波数への順序でデコードされる
と云う理由もあって、画像の精細に或る程度の劣化をも
たらすであろう。しかしながら、この劣化はこの応用に
は許容可能であると信じられる。けたあふれデータ連鎖
を無視することは、４つのデータ群２１０、２２０、２
３０、２４０、及び２５０を独立させることに注意され
たい。このことが、デコーディング・プロセスに所望マ
クロブロックに初めに割り当てられなかったデータ群を
無視することを許す。この技術を完全フレーム・デコー
ディング及びサブフレーム・デコーディングの両方に使
用してよいことに注意されたい。
【００２３】計算要件のいっそうの軽減は、色構成要素
を無視することによって達成されることがある。輝度デ
ータ群のみを使用することは、グレー・スケール画像を
デコードすることになるであろう。これは、デコードさ
れるデータの量を約２５％減じるであろう。或る種の応
用では、グレー・スケール画像と引き替えにされるデー
タ処理要件のこの軽減が有利であることがある。データ
けたあふれ連鎖を無視する場合のように、この技術を完
全フレーム・デコーディング及びサブフレーム・デコー
ディングの両方に使用してよい。この技術をフレームの
一部分に対して採用しかつ他の部分に対して採用しない
こともまた可能である。完全フレーム・デコーディング
は色データを無視しかつグレー・スケール画像を生じる
ことがあるのに対して、サブフレームのデコーディング
は相当する色データを使用して全色画像を生じることが
ある。
【００２４】サブフレーム・データのデコード率は、伝
送されたビデオ画像のフレーム率である必要はない。上
に指摘したように、１３３ＭＨｚペンティウム・マイク
ロプロセッサを有するパーソナル・コンピュータの計算
容量は、完全フレーム率で有効寸法のサブフレームをデ
コードするには充分でないと云ってよい。毎秒１サブフ
レームより高いサブフレーム率、又はより好適には毎秒
５から１０サブフレームのサブフレーム率は、やはりビ
デオ会議応用に有効であろう。このハードウェアを使用
する合理的な妥協は、３秒以上毎に１完全フレーム、及
び毎秒５から１０フレームで１つの１２０×９６画素の
サブフレーム（又は４×８マクロブロック）であろう。
サブフレーム・デコーディングのこの低速は、現在マク
ロブロックが指定サブフレーム内にあるかどうかを検出
するのに先立ちフレーム・カウンタＦＲを検査すること
によって可能とされる。サブフレーム率は、完全フレー
ム率と同期させても又は同期させなくても良い。
【００２５】計算要件を軽減させるなお他の方法は、低
速においてでも完全フレームをデコードするのを省略す
ることである。計算要件のこのいっそうの軽減は、パー
ナル・コンピュータに、高率で、おそらく最高にして完
全フレーム率で、サブフレームをデコードすることを許
す。これに代えて、完全フレームをデコードするのを省
くことが、パーソナル・コンピュータに、そうでなけれ
ば可能であるよりも大きなサブフレームをデコードさせ
るために使用されることがある。
【００２６】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。
【００２７】（１） 所定率で独立の画像フレームとし
て伝送されたビデオ画像データ流をデコードする方法に
おいて、前記ビデオ画像データ流が不連続順序で伝送さ
れた複数のマクロブロックからなり、前記方法であっ
て、前記画像フレームの適正部分集合に相当するサブフ
レームを定義するステップと、現在受信されたマクロブ
ロックが前記サブフレーム内にあるかどうか判定するス
テップと、前記サブフレームをデコードするステップと
を含む方法。
【００２８】（２） 第１項記載の方法において、前記
サブフレームをデコードするステップが前記所定率に等
しいサブフレーム・デコード率で行われる、方法。
【００２９】（３） 第１項記載の方法において、前記
サブフレームをデコードするステップが前記所定率より
低いサブフレーム・デコード率で行われる、方法。
【００３０】（４） 第１項記載の方法において、前記
サブフレームが全マクロブロックからなる、方法。
【００３１】（５） 第４項記載の方法であって、各マ
クロブロックに相当する１つの記述項を有しかつ前記各
記述項内に前記相当するマクロブロックに対するビデオ
・フレーム内の伝送順序を記憶するテーブルを形成する
ステップを更に包含し、前記サブフレームを定義するス
テップが複数の連続マクロブロックを選択することを含
み、前記現在受信されたマクロブロックが前記サブフレ
ーム内にあるかどうか前記判定するステップが、前記現
在受信されたマクロブロックが前記連続マクロブロック
の１つに相当する伝送順序記述項を前記テーブル内に有
するかどうかを判定することを含む方法。
【００３２】（６） 第１項記載の方法において、各マ
クロブロックが複数の連続ブロックからなり、及び前記
サブフレームが全マクロブロックからなる方法。
【００３３】（７） 第６項記載の方法において、各マ
クロブロックが各含んだブロックについての輝度データ
と全体として前記マクロブロックについての色データと
を含み、及び前記サブフレームを前記デコードするステ
ップが各マクロブロックの各含んだブロックについての
前記輝度データをデコードしかつ前記色データを無視す
ることを含む、方法。
【００３４】（８） 第６項記載の方法において、各マ
クロブロックが複数のデータ群であって少なくとも１つ
のデータ群が各ブロックに相当する前記データ群を含
み、前記ブロックが異なる長さのデータによって表わさ
れることによって、もし或る１つのブロックに相当する
データが該ブロックに割り当てられたデータ群を満たさ
ないならば、前記データが、前記データ群の端まで自由
データ空間から前記データを分離するデータ・マーカの
端によってマークされ、かつもし或る１つのブロックに
相当するデータが該ブロックに割り当てられたデータ群
をけたあふれさせるならば、けたあふれデータが前記自
由データ空間を有するマクロブロックの群内の第１デー
タ群内に置かれ、前記サブフレームを前記デコードする
ステップがデータ・マーカの端又は前記データ群の端の
最初の出現に先立つデータのみを採用してブロックに割
り当てられたデータ群をデコードしかつデータ・マーカ
の端に続くデータを無視する、方法。
【００３５】（９） 第１項記載の方法であって、前記
サブフレーム・デコード率より低い完全フレーム・デコ
ード率でビデオ画像データの完全フレームをデコードす
るステップを更に包含する方法。
【００３６】（１０） 第１項記載の方法において、前
記ビデオ画像データ流が複数のマクロブロックからな
り、各マクロブロックが各含んだブロックについての輝
度データと全体として前記マクロブロックについての色
データとを含み、及び前記完全フレームを前記デコード
するステップが各マクロブロックの各含んだブロックに
ついての前記輝度データをデコードしかつ前記色データ
を無視することを含む、方法。
【００３７】（１１） 第１項記載の方法において、前
記ビデオ画像データ流が不連続マクロブロックの複数の
群になって伝送された複数のマクロブロックからなり、
各マクロブロックが複数の連続ブロックに相当するデー
タを含み、各マクロブロックが各ブロックに相当する複
数のデータ群を有し、前記ブロックが異なる長さのデー
タによって表わされることによって、もし或る１つのブ
ロックに相当するデータが、該ブロックに割り当てられ
たデータ群を満たさないならば、前記データが前記デー
タ群の端まで自由データ空間から前記データを分離する
データ・マーカの端によってマークされ、かつもし或る
１つのブロックに相当するデータが該ブロックに割り当
てられたデータ群をけたあふれさせるならば、けたあふ
れデータが、前記自由データ空間を有するマクロブロッ
クの群内の第１データ群内に置かれ、前記完全フレーム
を前記デコードするステップがデータ・マーカの端又は
前記データ群の端の最初の出現に先立つデータのみを採
用してブロックに割り当てられたデータ群をデコードし
かつデータ・マーカの端に続くデータを無視する、方
法。
【００３８】（１２） 第１項記載の方法において、前
記ビデオ画像データ流が複数のマクロブロックからな
り、各マクロブロックが各含んだブロックについての輝
度データと全体として前記マクロブロックについての色
データとを含み、及び前記サブフレームを前記デコード
するステップが各マクロブロックの各含んだブロックに
ついての前記輝度データをデコードしかつ前記色データ
を無視することを含む、方法。
【００３９】（１３） 第１項記載の方法において、前
記ビデオ画像データ流が不連続マクロブロックの複数の
群になって伝送された複数のマクロブロックからなり、
各マクロブロックが複数の連続ブロックに相当するデー
タを含み、各マクロブロックが各ブロックに相当する複
数のデータを有し、前記ブロックが異なる長さのデータ
によって表わされることによって、もし或る１つのブロ
ックに相当するデータが該ブロックに割り当てられたデ
ータ群を満たさないならば、前記データが、前記データ
群の端まで自由データ空間から前記データを分離するデ
ータ・マーカの端によってマークされ、かつもし或る１
つのブロックに相当するデータが該ブロックに割り当て
られたデータ群をけたあふれさせるならば、けたあふれ
データが、前記自由データ空間を有するマクロブロック
の群内の第１データ群内に置かれ、前記サブフレームを
前記デコードするステップがデータ・マーカの端又は前
記データ群の端の最初の出現に先立つデータのみを採用
してブロックに割り当てられたデータ群をデコードしか
つデータ・マーカの端に続くデータを無視する、方法。
【００４０】（１４） 本発明は、不連続順序で伝送さ
れた複数のマクロブロックからなる独立の画像フレーム
として伝送されたビデオ画像データ流をデコードする方
法である。本方法は、完全フレームの適正部分集合に相
当するサブフレームを定義する。本方法は、現在受信さ
れたマクロブロックがこのサブフレーム内にあるかどう
か判定する（３１０）。本方法は、サブフレームをデコ
ードする（３１１）。サブフレームは、ビデオ画像デー
タのフレーム率以下の率でデコードされることがある。
本方法はまた、サブフレーム・デコード率より低い完全
フレーム・デコード率でビデオ画像データの完全フレー
ムをデコードすることがある（３０８）。本方法はま
た、現在受信されたフレームが完全にデコードされるフ
レームの部分集合内にあるかどうか判定する（３０
７）。本方法は、好適には、ビデオ画像データ流を発生
するためにディジタル・カムコーダ、及びデコーディン
グ及び表示用にノート型コンピュータを採用する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法により接続されたカム・コーダと
ノート型パーソナル・コンピュータの斜視図。
【図２】先行技術のＳＤ書式に従うビデオ画像のコード
化シーケンスの流れ図。
【図３】先行技術のコード化シーケンスに従い５つのス
ーパブロックの中から５つのマクロブロックを選択する
例を示す単一ビデオ画像面を示す線図。
【図４】図３の５つのスーパブロックから選択された５
つのマクロブロックの構成を示す線図。
【図５】本発明の方法によるビデオ画像のデコーディン
グ・プロセスを示す流れ図。
【図６】図５のデータ・デコーディング・ステップを示
す流れ図。
【図７】本発明の方法により異なる率でデーコードされ
る領域を示すビデオ・フレームの線図。
【符号の説明】
１１ ディジタル・カムコーダ １３ ノート型コンピュータ １４ ＩＥＥＥ １９３４インタフェース・カード １５ ビューイング・スクリーン １５０ ビデオ・フレーム １５１〜１５４ スーパブロック ２１０ データ群 ２１１、２１３ 輝度データ領域 ２１５ データ・マーカの一端 ２１７ 輝度データ領域 ２２０、２３０、２４０、２５０ データ群 Ｕ1 色データ Ｖ1 色データ Ｙ11〜Ｙ14 輝度データ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マノジ アガルワル アメリカ合衆国イリノイ州チャムペイン, シックスス ストリート 203，アパート メント ナンバー 203 (72)発明者 ブルース イー．フリンチボー アメリカ合衆国テキサス州ダラス，コッパ ー クリーク ドライブ 6518

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 所定率で独立の画像フレームとして伝送
    されたビデオ画像データ流をデコードする方法におい
    て、前記ビデオ画像データ流が不連続順序で伝送された
    複数のマクロブロックからなり、前記方法であって、 前記画像フレームの適正部分集合に相当するサブフレー
    ムを定義するステップと、 現在受信されたマクロブロックが前記サブフレーム内に
    あるかどうか判定するステップと、 前記サブフレームをデコードするステップとを含む方
    法。
JP9315589A 1996-11-15 1997-11-17 ビデオ画像データ流をデコードする方法 Pending JPH10191327A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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