JPH10243396A - 適応型量子化方法、ビデオ信号データを符号化する方法、およびサンプリングされたビデオ信号データを符号化するためのシステム - Google Patents
適応型量子化方法、ビデオ信号データを符号化する方法、およびサンプリングされたビデオ信号データを符号化するためのシステムInfo
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- JPH10243396A JPH10243396A JP10031176A JP3117698A JPH10243396A JP H10243396 A JPH10243396 A JP H10243396A JP 10031176 A JP10031176 A JP 10031176A JP 3117698 A JP3117698 A JP 3117698A JP H10243396 A JPH10243396 A JP H10243396A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 精度および／またはビットレート特性を向上
できる圧縮符号化システムおよび処理を提供する。 【解決手段】 圧縮システムおよび処理は量子化集合の
グループを用い、各ビデオフレーム（１０）またはフレ
ーム部分に対して量子化集合の１つの選択を伴う。各フ
レームまたはフレーム部分に対して、最も適切な量子化
集合の選択が行なわれる。選択グループからのどの量子
化集合がビデオフレームまたはフレーム部分の符号化の
ために最も適しているかの選択は各量子化集合の歪み
（精度）特性およびビットレート特性の両方を考慮に入
れる方式に基づく。歪みおよびビットレートの特性の最
良の組合せを示す量子化集合がフレームまたはフレーム
部分を符号化するために選択される。
できる圧縮符号化システムおよび処理を提供する。 【解決手段】 圧縮システムおよび処理は量子化集合の
グループを用い、各ビデオフレーム（１０）またはフレ
ーム部分に対して量子化集合の１つの選択を伴う。各フ
レームまたはフレーム部分に対して、最も適切な量子化
集合の選択が行なわれる。選択グループからのどの量子
化集合がビデオフレームまたはフレーム部分の符号化の
ために最も適しているかの選択は各量子化集合の歪み
（精度）特性およびビットレート特性の両方を考慮に入
れる方式に基づく。歪みおよびビットレートの特性の最
良の組合せを示す量子化集合がフレームまたはフレーム
部分を符号化するために選択される。
Description
【０００１】
【発明の分野】この発明は、好ましい実施例ではＨ．２
６３＋およびＭＰＥＧ−４ビデオ規格に容易に適合でき
る適応型量子化を用いてビデオ信号を符号化するための
装置およびその処理に関する。
６３＋およびＭＰＥＧ−４ビデオ規格に容易に適合でき
る適応型量子化を用いてビデオ信号を符号化するための
装置およびその処理に関する。
【０００２】
【発明の背景】伝送チャネルで伝送するかまたは記憶媒
体に記憶するためにデジタルビデオ信号を符号化するこ
とはさまざまな状況、特にマルチメディア環境において
広く行なわれている。このような状況にはテレビ会議、
ビデオゲーム、インターネット画像伝送、デジタルＴＶ
等が含まれる。これらの状況で用いられる装置は典型的
に、ビデオ信号を符号化する（または復号化する）処理
を実行するためのプログラム制御された符号化処理装置
（たとえば、パーソナルコンピュータ、ハードウェアボ
ード、マルチメディアボードおよび他の適切な処理装
置）を含む。
体に記憶するためにデジタルビデオ信号を符号化するこ
とはさまざまな状況、特にマルチメディア環境において
広く行なわれている。このような状況にはテレビ会議、
ビデオゲーム、インターネット画像伝送、デジタルＴＶ
等が含まれる。これらの状況で用いられる装置は典型的
に、ビデオ信号を符号化する（または復号化する）処理
を実行するためのプログラム制御された符号化処理装置
（たとえば、パーソナルコンピュータ、ハードウェアボ
ード、マルチメディアボードおよび他の適切な処理装
置）を含む。
【０００３】ビデオ信号は一般に１つ以上のビデオフレ
ームに対応する符号化されたデータを含み、ここで各ビ
デオフレームは画素（ペル）のアレイからなる。典型的
なカラービデオフレームはさまざまな解像度であり得
る。図１に示すような４分の１共通インターフェイス方
式（ＱＣＩＦ）として知られるある共通の解像度では、
ビデオフレームは１４４ペル×１７６ペルのアレイに配
列された２５０００個よりも多くの画素（ペル）からな
り、各ペルはカラー（または色相）および輝度の特性を
有する。このようなビデオフレームデータを表わすデジ
タル信号は比較的多数のビットを伴い得る。しかしなが
ら、多くの状況では、このような信号を伝送するための
利用可能な帯域幅が制限されるか、または、利用可能な
記憶空間（メモリ）が制限される。したがって、圧縮符
号化処理がビデオデータをより効率的に伝送または記憶
するために用いられる。
ームに対応する符号化されたデータを含み、ここで各ビ
デオフレームは画素（ペル）のアレイからなる。典型的
なカラービデオフレームはさまざまな解像度であり得
る。図１に示すような４分の１共通インターフェイス方
式（ＱＣＩＦ）として知られるある共通の解像度では、
ビデオフレームは１４４ペル×１７６ペルのアレイに配
列された２５０００個よりも多くの画素（ペル）からな
り、各ペルはカラー（または色相）および輝度の特性を
有する。このようなビデオフレームデータを表わすデジ
タル信号は比較的多数のビットを伴い得る。しかしなが
ら、多くの状況では、このような信号を伝送するための
利用可能な帯域幅が制限されるか、または、利用可能な
記憶空間（メモリ）が制限される。したがって、圧縮符
号化処理がビデオデータをより効率的に伝送または記憶
するために用いられる。
【０００４】圧縮符号化処理のための規格はさまざまな
組織によって開発されてきた。たとえば、国際電気通信
連合（ＩＴＵ）は典型的にテレビ電話のようなリアルタ
イムの通信に用いられるＨシリーズ規格を開発した。ま
た、国際標準化機構（ＩＳＯ）はＭＰＥＧ−１およびＭ
ＰＥＧ−２のようなモーション・ピクチャー・エキスパ
ート・グループ（ＭＰＥＧ）シリーズ規格を開発した。
組織によって開発されてきた。たとえば、国際電気通信
連合（ＩＴＵ）は典型的にテレビ電話のようなリアルタ
イムの通信に用いられるＨシリーズ規格を開発した。ま
た、国際標準化機構（ＩＳＯ）はＭＰＥＧ−１およびＭ
ＰＥＧ−２のようなモーション・ピクチャー・エキスパ
ート・グループ（ＭＰＥＧ）シリーズ規格を開発した。
【０００５】このような規格に従う圧縮符号化処理は典
型的に量子化ステップを伴い、ここではサンプリングさ
れたビデオ信号データ値が典型的に精度をいくらか失っ
て固定数の予め規定された量子化値によって表わされる
（またはそこに写像される）。たとえば、０から２５５
に及ぶ正弦波として表わされるビデオ入力信号を考え
る。ビデオデータ信号がサンプリングされるとき、各デ
ータサンプルは上述の範囲内の起こり得る２５６個の値
のうちの１つのデータ値を有する。これらの値を符号化
するためにシステムによって与えられるビット数（また
は伝送チャネルの帯域幅）はたとえば５に制限され、２
５６個のビデオ信号データ値は２5 ＝３２個の量子化値
に写像され（これによって表わされ）なければならな
い。このように、量子化された信号は実際にはサンプリ
ングされたビデオ信号値の（精度がいくらか失われた）
評価である量子化値からなる。たとえば、量子化スキー
ムに依存して、特定のビデオ信号データ値を表わす（写
像する）ために３２個の値の集合から選択された量子化
された値はビデオ信号データ値に最も近い集合内の量子
化値であるか、代替的に、ビデオ信号データ値よりも大
きくて最も近い値かビデオ信号データ値よりも小さくて
最も近い値である量子化値である。いずれにせよ、ビデ
オ信号データ値がたまたま量子化値に等しくないなら
ば、ビデオ信号データ値の量子化された値は実際のビデ
オ信号データ値の（これとは等しくない）評価である。
型的に量子化ステップを伴い、ここではサンプリングさ
れたビデオ信号データ値が典型的に精度をいくらか失っ
て固定数の予め規定された量子化値によって表わされる
（またはそこに写像される）。たとえば、０から２５５
に及ぶ正弦波として表わされるビデオ入力信号を考え
る。ビデオデータ信号がサンプリングされるとき、各デ
ータサンプルは上述の範囲内の起こり得る２５６個の値
のうちの１つのデータ値を有する。これらの値を符号化
するためにシステムによって与えられるビット数（また
は伝送チャネルの帯域幅）はたとえば５に制限され、２
５６個のビデオ信号データ値は２5 ＝３２個の量子化値
に写像され（これによって表わされ）なければならな
い。このように、量子化された信号は実際にはサンプリ
ングされたビデオ信号値の（精度がいくらか失われた）
評価である量子化値からなる。たとえば、量子化スキー
ムに依存して、特定のビデオ信号データ値を表わす（写
像する）ために３２個の値の集合から選択された量子化
された値はビデオ信号データ値に最も近い集合内の量子
化値であるか、代替的に、ビデオ信号データ値よりも大
きくて最も近い値かビデオ信号データ値よりも小さくて
最も近い値である量子化値である。いずれにせよ、ビデ
オ信号データ値がたまたま量子化値に等しくないなら
ば、ビデオ信号データ値の量子化された値は実際のビデ
オ信号データ値の（これとは等しくない）評価である。
【０００６】通常、より多くのビットが各ビデオ信号値
を符号化するための利用可能であるとき、より多くの量
子化値が量子化集合において利用可能であり、したがっ
て圧縮符号化でのより高い精度（すなわち、より少ない
歪み）が達成され得る。しかしながら、上述のように、
通信システムおよび伝送チャネルは限られた帯域幅で機
能し、データ記憶装置の記憶能力は限られている。した
がって、各信号値を符号化するために利用可能なビット
数（および、したがって利用可能な量子化値の数）は典
型的に限られている。よって、典型的な近代的システム
はビデオ信号データを限られた数の写像された（量子化
された）値に写像し、したがって必然的に精度における
何らかの損失（歪み）を生じる量子化スキームで機能し
なければならない。
を符号化するための利用可能であるとき、より多くの量
子化値が量子化集合において利用可能であり、したがっ
て圧縮符号化でのより高い精度（すなわち、より少ない
歪み）が達成され得る。しかしながら、上述のように、
通信システムおよび伝送チャネルは限られた帯域幅で機
能し、データ記憶装置の記憶能力は限られている。した
がって、各信号値を符号化するために利用可能なビット
数（および、したがって利用可能な量子化値の数）は典
型的に限られている。よって、典型的な近代的システム
はビデオ信号データを限られた数の写像された（量子化
された）値に写像し、したがって必然的に精度における
何らかの損失（歪み）を生じる量子化スキームで機能し
なければならない。
【０００７】精度および歪みにおける何らかの改良は、
選択される可能性が最も高いように（実験によって）求
められたこれらの値を含むように量子化集合を設計する
ことによって、行なわれ得る。しかしながら、ビデオフ
レームのある部分で最高の選択確率を有する量子化値は
典型的に、フレームの別の部分で最高の選択確率を有す
る量子化値とは異なるものであり、移動ビデオの状況に
おいては、このような値はフレームごとにも異なる。現
行のＨ．２６３ビデオ規格およびＭＰＥＧ−４検証モデ
ルを用いる典型的な符号化システムはこのような統計的
な変化に適合するために望ましいほど量子化集合を変化
する能力を有さない。
選択される可能性が最も高いように（実験によって）求
められたこれらの値を含むように量子化集合を設計する
ことによって、行なわれ得る。しかしながら、ビデオフ
レームのある部分で最高の選択確率を有する量子化値は
典型的に、フレームの別の部分で最高の選択確率を有す
る量子化値とは異なるものであり、移動ビデオの状況に
おいては、このような値はフレームごとにも異なる。現
行のＨ．２６３ビデオ規格およびＭＰＥＧ−４検証モデ
ルを用いる典型的な符号化システムはこのような統計的
な変化に適合するために望ましいほど量子化集合を変化
する能力を有さない。
【０００８】
【開示の概要】この発明の好ましい実施例の目的は、
（歪みの少ない）向上した精度および／または向上した
ビットレート特性を与えることのできる改良された圧縮
符号化システムおよび処理を提供することである。
（歪みの少ない）向上した精度および／または向上した
ビットレート特性を与えることのできる改良された圧縮
符号化システムおよび処理を提供することである。
【０００９】この発明の好ましい実施例のさらなる目的
は、Ｈ．２６３＋規格およびＭＰＥＧ−４ビデオ検証モ
デルの量子化処理の基本構造を維持しながら、ビデオ信
号における画像の統計的な変化に適合するこのようなシ
ステムおよび処理を提供することである。
は、Ｈ．２６３＋規格およびＭＰＥＧ−４ビデオ検証モ
デルの量子化処理の基本構造を維持しながら、ビデオ信
号における画像の統計的な変化に適合するこのようなシ
ステムおよび処理を提供することである。
【００１０】好ましい実施例に従って、これらおよび他
の目的は適応型量子化スキームを用いる、ビデオ信号を
符号化するためのシステムおよび処理で達成される。好
ましい実施例では、各フレーム、または、より好ましく
は、各フレーム部分（たとえば、ビデオ符号化状況にお
いてマクロブロックとしても称される、ペルの各１６×
１６ブロックまたは８×８ブロック）に対して予め規定
された量子化集合（量子化値の集合）の複数個のグルー
プから量子化集合（量子化値の集合）を選択することに
よって量子化が実行される。このように、このシステム
または処理は異なったビデオフレーム、または、好まし
くは同じフレームの異なった部分に対して異なった量子
化集合に変更可能である。
の目的は適応型量子化スキームを用いる、ビデオ信号を
符号化するためのシステムおよび処理で達成される。好
ましい実施例では、各フレーム、または、より好ましく
は、各フレーム部分（たとえば、ビデオ符号化状況にお
いてマクロブロックとしても称される、ペルの各１６×
１６ブロックまたは８×８ブロック）に対して予め規定
された量子化集合（量子化値の集合）の複数個のグルー
プから量子化集合（量子化値の集合）を選択することに
よって量子化が実行される。このように、このシステム
または処理は異なったビデオフレーム、または、好まし
くは同じフレームの異なった部分に対して異なった量子
化集合に変更可能である。
【００１１】量子化集合選択は、符号化されるビデオ信
号の部分に対する選択グループにおいて利用可能な量子
化集合の間でどの量子化集合が最良の歪み特性およびビ
ットレート特性を与えるかの判断に基づく。好ましい実
施例では、この選択は歪み（精度）およびビットレート
の両方を考慮に入れる方式に基づく。最良の組合された
歪み特性およびビットレート特性を示す量子化集合がフ
レームまたはフレーム部分を符号化するために選択され
る。好ましい実施例では、歪み特性およびビットレート
特性の両方に基づく類似した方式が符号化される各ビデ
オ信号値に対する量子化集合内の特定の量子化値を選択
するために用いられる。結果として、全体の符号化効率
および精度の著しい向上が観察された。
号の部分に対する選択グループにおいて利用可能な量子
化集合の間でどの量子化集合が最良の歪み特性およびビ
ットレート特性を与えるかの判断に基づく。好ましい実
施例では、この選択は歪み（精度）およびビットレート
の両方を考慮に入れる方式に基づく。最良の組合された
歪み特性およびビットレート特性を示す量子化集合がフ
レームまたはフレーム部分を符号化するために選択され
る。好ましい実施例では、歪み特性およびビットレート
特性の両方に基づく類似した方式が符号化される各ビデ
オ信号値に対する量子化集合内の特定の量子化値を選択
するために用いられる。結果として、全体の符号化効率
および精度の著しい向上が観察された。
【００１２】
【好ましい実施例の詳細な説明】以下の詳細な説明はこ
の発明を実施する目下考えられる最良のモードである。
この説明は限定的な意味合いでとられるべきではなく、
この発明の実施例の一般原理を例示する目的のためにの
み行なわれる。この発明の範疇は前掲の特許請求の範囲
によって最もよく規定される。
の発明を実施する目下考えられる最良のモードである。
この説明は限定的な意味合いでとられるべきではなく、
この発明の実施例の一般原理を例示する目的のためにの
み行なわれる。この発明の範疇は前掲の特許請求の範囲
によって最もよく規定される。
【００１３】例示の目的のために、この発明の実施例は
多数のビデオフレームと関連したビデオ信号について説
明され、ここで１つのビデオフレーム１０が「ｍ」個の
行および「ｎ」個の列の画素（ペル）を有するものとし
て図１（スケーリングせず）に示され、ｎ＝１７６列の
ペルであり、ｍ＝１４４行のペルである。このようなビ
デオフレームを表わすビデオ信号はフレームにおける各
ペルに対応した符号化されたデータを含む。ビデオ信号
は典型的に連続して表示されるとモーションビデオの効
果を与える多数のフレームのための符号化データを伴
う。ビデオフレームは（フレームサイズに依存して）数
千個のペルからなる得るが、ビデオ信号のための符号化
動作は典型的に、図１の破線で示す４つの８×８ペルブ
ロックから構成された１６×１６ペルサンプルのような
全体のフレームのより小さなサンプルで行なわれる。
多数のビデオフレームと関連したビデオ信号について説
明され、ここで１つのビデオフレーム１０が「ｍ」個の
行および「ｎ」個の列の画素（ペル）を有するものとし
て図１（スケーリングせず）に示され、ｎ＝１７６列の
ペルであり、ｍ＝１４４行のペルである。このようなビ
デオフレームを表わすビデオ信号はフレームにおける各
ペルに対応した符号化されたデータを含む。ビデオ信号
は典型的に連続して表示されるとモーションビデオの効
果を与える多数のフレームのための符号化データを伴
う。ビデオフレームは（フレームサイズに依存して）数
千個のペルからなる得るが、ビデオ信号のための符号化
動作は典型的に、図１の破線で示す４つの８×８ペルブ
ロックから構成された１６×１６ペルサンプルのような
全体のフレームのより小さなサンプルで行なわれる。
【００１４】カラービデオ信号は、ペルの行列によって
表わされる得る、各ペルのためのカラーおよび輝度成分
を含む。たとえば、図１の１７６×１４４ペルフレーム
に関連したビデオ信号は、これもまた１７６×１４４行
列によって表わされる、輝度と関連した「ｙ」成分と、
各々８８×７２行列によって表わされる、ペルのクロミ
ナンスと関連した「ｕ」成分および「ｖ」成分とを有す
る。このように、フレームの各ペルがｙ値、ｕ値および
ｖ値と関連する。たとえば、ｙ∈（０から２５５）、ｕ
∈（−１２７から＋１２７）、およびｖ∈（−１２７か
ら＋１２７）である。
表わされる得る、各ペルのためのカラーおよび輝度成分
を含む。たとえば、図１の１７６×１４４ペルフレーム
に関連したビデオ信号は、これもまた１７６×１４４行
列によって表わされる、輝度と関連した「ｙ」成分と、
各々８８×７２行列によって表わされる、ペルのクロミ
ナンスと関連した「ｕ」成分および「ｖ」成分とを有す
る。このように、フレームの各ペルがｙ値、ｕ値および
ｖ値と関連する。たとえば、ｙ∈（０から２５５）、ｕ
∈（−１２７から＋１２７）、およびｖ∈（−１２７か
ら＋１２７）である。
【００１５】一般にイントラブロックのために図２
（Ａ）によって表わされ、インターブロックのために図
２（Ｂ）によって表わされる圧縮符号化処理は、固定し
た帯域幅の通信リンク上でこのリンクの受信側の受信機
（図示せず）に伝送するために入力ビデオデータ信号
「Ｉ」を圧縮し、符号化するために離散余弦変換（ＤＣ
Ｔ）ステップ１２、量子化ステップ１６および可変長符
号化ステップ１８を伴う。インターブロックのために
は、図２（Ｂ）に示す処理はＤＣＴステップ１２の前に
実行される付加的な移動補償ステップ１１を含む。移動
補償ステップ１１は加算動作を伴い、ここで移動評価か
らの移動ベクトルを用いる前のフレームからのずれたブ
ロックがブロック（たとえば、８×８ブロック）のため
の入力ビデオデータ信号「Ｉ」から減じられて、ＤＣＴ
ステップ１２への入力として移動補償された差分ブロッ
ク（たとえば、８×８の移動補償された差分ブロック）
を与える。図２（Ａ）および（Ｂ）では、ＤＣＴステッ
プ１２は各処理サンプルブロック（たとえば、各１６×
１６ブロックまたは各８×８ブロック）のためのｙ値、
各ブロックのためのｕ値、およびビデオ信号の各ブロッ
クのためのｖ値に関連した信号成分に対して行なわれ
る。ＤＣＴステップは、規定された範囲内の値としての
ブロックの各ペルのＹ、ＵおよびＶ成分、たとえば、Ｙ
∈（−２０４８、＋２０４８）、Ｕ∈（−２０４８、＋
２０４８）およびＶ∈（−２０４８、＋２０４８）を表
わす出力を各ブロックに対して与え、より高い値は典型
的に各ブロックの左上の角に向かって位置決めされ、値
は各ブロックの右下の角に向かう矢印１４の方向に低下
する。
（Ａ）によって表わされ、インターブロックのために図
２（Ｂ）によって表わされる圧縮符号化処理は、固定し
た帯域幅の通信リンク上でこのリンクの受信側の受信機
（図示せず）に伝送するために入力ビデオデータ信号
「Ｉ」を圧縮し、符号化するために離散余弦変換（ＤＣ
Ｔ）ステップ１２、量子化ステップ１６および可変長符
号化ステップ１８を伴う。インターブロックのために
は、図２（Ｂ）に示す処理はＤＣＴステップ１２の前に
実行される付加的な移動補償ステップ１１を含む。移動
補償ステップ１１は加算動作を伴い、ここで移動評価か
らの移動ベクトルを用いる前のフレームからのずれたブ
ロックがブロック（たとえば、８×８ブロック）のため
の入力ビデオデータ信号「Ｉ」から減じられて、ＤＣＴ
ステップ１２への入力として移動補償された差分ブロッ
ク（たとえば、８×８の移動補償された差分ブロック）
を与える。図２（Ａ）および（Ｂ）では、ＤＣＴステッ
プ１２は各処理サンプルブロック（たとえば、各１６×
１６ブロックまたは各８×８ブロック）のためのｙ値、
各ブロックのためのｕ値、およびビデオ信号の各ブロッ
クのためのｖ値に関連した信号成分に対して行なわれ
る。ＤＣＴステップは、規定された範囲内の値としての
ブロックの各ペルのＹ、ＵおよびＶ成分、たとえば、Ｙ
∈（−２０４８、＋２０４８）、Ｕ∈（−２０４８、＋
２０４８）およびＶ∈（−２０４８、＋２０４８）を表
わす出力を各ブロックに対して与え、より高い値は典型
的に各ブロックの左上の角に向かって位置決めされ、値
は各ブロックの右下の角に向かう矢印１４の方向に低下
する。
【００１６】量子化ステップ１６では、ブロックの各Ｄ
ＣＴ値が量子化スキームに基づいて量子化値の固定した
集合内の値に写像される。以下により詳細に説明するよ
うに、Ｈ．２６３およびＭＰＥＧ−４ビデオ規格に従う
好ましい量子化スキーム（または処理）はブロックの各
ペルのＹ、ＵおよびＶ成分から値Ｙ′、Ｕ′およびＶ′
を計算するステップを伴う。計算するステップに引続い
て、選択ステップが実行され、ここで各々のＹ′、Ｕ′
およびＶ′に対する値がどの量子化値がＹ′、Ｕ′また
はＶ′の値に最も近いかに基づいてたとえば量子化値の
予め規定された集合（すなわち、量子化集合）から選択
される。このように、Ｙ、ＵおよびＶ値の各ブロックは
量子化値の対応のブロックに量子化される。
ＣＴ値が量子化スキームに基づいて量子化値の固定した
集合内の値に写像される。以下により詳細に説明するよ
うに、Ｈ．２６３およびＭＰＥＧ−４ビデオ規格に従う
好ましい量子化スキーム（または処理）はブロックの各
ペルのＹ、ＵおよびＶ成分から値Ｙ′、Ｕ′およびＶ′
を計算するステップを伴う。計算するステップに引続い
て、選択ステップが実行され、ここで各々のＹ′、Ｕ′
およびＶ′に対する値がどの量子化値がＹ′、Ｕ′また
はＶ′の値に最も近いかに基づいてたとえば量子化値の
予め規定された集合（すなわち、量子化集合）から選択
される。このように、Ｙ、ＵおよびＶ値の各ブロックは
量子化値の対応のブロックに量子化される。
【００１７】好ましい量子化処理に従うＹ′、Ｕ′およ
びＶ′の値を計算するための計算ステップは多数の計算
を伴う。代表的な例としてＹブロック（たとえば、Ｙ成
分のデータ値の１６×１６ブロック）を参照すると、計
算ステップは以下の式におけるペルのためのＹ値を用い
てブロックの各ペルに対するレベルを決定する計算を伴
う。
びＶ′の値を計算するための計算ステップは多数の計算
を伴う。代表的な例としてＹブロック（たとえば、Ｙ成
分のデータ値の１６×１６ブロック）を参照すると、計
算ステップは以下の式におけるペルのためのＹ値を用い
てブロックの各ペルに対するレベルを決定する計算を伴
う。
【００１８】
【数３】
【００１９】ＱＰ値は、システムのビット制約によって
許されるビット数と所望の画像品質（微細／粗雑品質）
とに依存して、周知の線形ビットレート制御技術を用い
て決定される。ＱＰ値が低ければ低いほど画像品質はよ
り微細である（より精度が高い）が、各データ値を符号
化するためにより多くのビットが必要とされる。
許されるビット数と所望の画像品質（微細／粗雑品質）
とに依存して、周知の線形ビットレート制御技術を用い
て決定される。ＱＰ値が低ければ低いほど画像品質はよ
り微細である（より精度が高い）が、各データ値を符号
化するためにより多くのビットが必要とされる。
【００２０】各ペルのための計算されたレベル値から、
Ｙ′値が以下の式を用いて決定される。
Ｙ′値が以下の式を用いて決定される。
【００２１】
【数４】
【００２２】このように、Ｙ′値はブロックの各Ｙ値ご
とに計算される。さらに、上の計算で用いられた式の結
果として、各Ｙ′値は対応のＹ値に基づいてＱＰの倍数
である。
とに計算される。さらに、上の計算で用いられた式の結
果として、各Ｙ′値は対応のＹ値に基づいてＱＰの倍数
である。
【００２３】Ｈ．２６３規格およびＭＰＥＧ−４検証モ
デルに従う典型的な量子化システムにおいて、Ｙ′値は
量子化値の集合（量子化集合）から量子化値を選択する
ために用いられ、集合における各量子化値はＱＰの倍数
である。Ｈ．２６３規格およびＭＰＥＧ−４検証モデル
のもとで用いられる標準的な量子化集合は以下のように
規定される。
デルに従う典型的な量子化システムにおいて、Ｙ′値は
量子化値の集合（量子化集合）から量子化値を選択する
ために用いられ、集合における各量子化値はＱＰの倍数
である。Ｈ．２６３規格およびＭＰＥＧ−４検証モデル
のもとで用いられる標準的な量子化集合は以下のように
規定される。
【００２４】
【数５】
【００２５】たとえば、計算されたＹ′値を表わす（ま
たは評価する）ために集合Ｒ0 から選択された量子化値
（ＱＰの倍数）は、上の式から計算されたＹ′の値より
も大きくない、集合｛０，±３ＱＰ，±５ＱＰ，±７Ｑ
Ｐ，…｝内の最も近い値として選択され得る。このよう
に、各Ｙ値は集合Ｒ0 から選択された量子化値（ＱＰの
倍数）へと写像され、Ｙ値の各ブロックは量子化値（Ｑ
Ｐの倍数）の対応のブロックへと写像される。
たは評価する）ために集合Ｒ0 から選択された量子化値
（ＱＰの倍数）は、上の式から計算されたＹ′の値より
も大きくない、集合｛０，±３ＱＰ，±５ＱＰ，±７Ｑ
Ｐ，…｝内の最も近い値として選択され得る。このよう
に、各Ｙ値は集合Ｒ0 から選択された量子化値（ＱＰの
倍数）へと写像され、Ｙ値の各ブロックは量子化値（Ｑ
Ｐの倍数）の対応のブロックへと写像される。
【００２６】このように、第１の例のために、特定のペ
ルに対するＹ値が＋１１０であり、選択されたＱＰ値が
２０であるならば、上の式は以下の値をなす。
ルに対するＹ値が＋１１０であり、選択されたＱＰ値が
２０であるならば、上の式は以下の値をなす。
【００２７】
【数６】
【００２８】Ｙの値が−２０４８≦Ｙ≦２０４８の範囲
内に入るならば、評価されたＹ′の値の量子化集合Ｒ0
は起こり得る最小値（−２０４８）と起こり得る最大値
（２０４８）とを表わすＱＰ倍数を有さなくてはならな
い。標準的なＱＰ倍数集合Ｒ0を用いて、集合（または
量子化集合）はおそらく±１０１ＱＰに拡大しなくては
ならなず、以下のように表わされる。
内に入るならば、評価されたＹ′の値の量子化集合Ｒ0
は起こり得る最小値（−２０４８）と起こり得る最大値
（２０４８）とを表わすＱＰ倍数を有さなくてはならな
い。標準的なＱＰ倍数集合Ｒ0を用いて、集合（または
量子化集合）はおそらく±１０１ＱＰに拡大しなくては
ならなず、以下のように表わされる。
【００２９】
【数７】
【００３０】５ＯＰの計算されたＹ′値が集合｛０，±
３ＱＰ，±５ＱＰ，±７ＱＰ，…±１０１ＱＰ｝内のＱ
Ｐ倍数値とたまたま同一である。このように、上の代表
的な例では、ペルのＹ値１１０がＹ′値５ＱＰに写像さ
れた。しかしながら、符号化された情報の精度は、１０
０のＹ′値が１１０のもとのＹ値とはＹ値のほとんど１
０％だけ異なるという事実によって示されるようにある
程度悪化する。
３ＱＰ，±５ＱＰ，±７ＱＰ，…±１０１ＱＰ｝内のＱ
Ｐ倍数値とたまたま同一である。このように、上の代表
的な例では、ペルのＹ値１１０がＹ′値５ＱＰに写像さ
れた。しかしながら、符号化された情報の精度は、１０
０のＹ′値が１１０のもとのＹ値とはＹ値のほとんど１
０％だけ異なるという事実によって示されるようにある
程度悪化する。
【００３１】第２の例では、Ｙ値は上のように１１０で
あるが、ＱＰ値は２である。
あるが、ＱＰ値は２である。
【００３２】
【数８】
【００３３】このように、第２の例では、ペルのＹ値１
１０が５５ＱＰのＹ′値に写像された。
１０が５５ＱＰのＹ′値に写像された。
【００３４】比較的小さい２のＱＰ値では、起こり得る
ＱＰ倍数の数が上の第１の例よりも著しく大きいことに
注意されたい。特に、（上の第１の例でのように）−２
０４８≦Ｙ≦＋２０４８であるが、ＱＰ＝２では、起こ
り得るＹ′値の標準的な集合（量子化集合）Ｒ0 は±２
５５ＱＰ′に拡大し、｛０，±３ＱＰ，±５ＱＰ，±７
ＱＰ，…±２５５ＱＰ｝となる。このように、２のＱＰ
値では、起こり得るＹ′値の数が第１の例に対して増加
し、ここでＱＰ値は２０であった。よって、Ｙ′値の精
度は第２の例の方が第１の例よりも大きい（１１０の計
算されたＹ′値がもとのＹ値と等しいことに注意された
い）。起こり得るＹ′値を符号化するために必要なビッ
ト数はレベルの絶対値の関数である。レベルの大きさが
大きければ大きいほど、起こり得るＹ′値を表わすのに
かかるビットが多くなる。２７が２よりも著しく大きい
ので、起こり得るＹ′値を符号化するために必要なビッ
ト数は第１の例におけるよりも大きい。
ＱＰ倍数の数が上の第１の例よりも著しく大きいことに
注意されたい。特に、（上の第１の例でのように）−２
０４８≦Ｙ≦＋２０４８であるが、ＱＰ＝２では、起こ
り得るＹ′値の標準的な集合（量子化集合）Ｒ0 は±２
５５ＱＰ′に拡大し、｛０，±３ＱＰ，±５ＱＰ，±７
ＱＰ，…±２５５ＱＰ｝となる。このように、２のＱＰ
値では、起こり得るＹ′値の数が第１の例に対して増加
し、ここでＱＰ値は２０であった。よって、Ｙ′値の精
度は第２の例の方が第１の例よりも大きい（１１０の計
算されたＹ′値がもとのＹ値と等しいことに注意された
い）。起こり得るＹ′値を符号化するために必要なビッ
ト数はレベルの絶対値の関数である。レベルの大きさが
大きければ大きいほど、起こり得るＹ′値を表わすのに
かかるビットが多くなる。２７が２よりも著しく大きい
ので、起こり得るＹ′値を符号化するために必要なビッ
ト数は第１の例におけるよりも大きい。
【００３５】ＱＰ値は、伝送チャネルで伝送できるビッ
ト数と所望の画像品質（精度）とに基づいて選択され
る。ペル値のより高精度の符号化（写像）はより低いＱ
Ｐ値で生じる。したがって、移動が生じるフレームの場
所のような、より高い精度が望ましいビデオフレームの
ある部分（たとえば、ある１６×１６ペルブロック、ま
たはある８×８ブロック）では、フレームの他の部分よ
りも低いＱＰ値が用いられ得る。
ト数と所望の画像品質（精度）とに基づいて選択され
る。ペル値のより高精度の符号化（写像）はより低いＱ
Ｐ値で生じる。したがって、移動が生じるフレームの場
所のような、より高い精度が望ましいビデオフレームの
ある部分（たとえば、ある１６×１６ペルブロック、ま
たはある８×８ブロック）では、フレームの他の部分よ
りも低いＱＰ値が用いられ得る。
【００３６】適切なＱＰ値を選択することによって、標
準的な量子化集合Ｒ0 ∈（０，±３ＱＰ，±５ＱＰ，±
７ＱＰ，…）での評価されたＹ′値の数がＹ値の所与の
数に対して決定される。ビデオフレームの各ブロックの
ためのＹ値はしたがって上述のように量子化ステップで
集合Ｒ0 からの評価されたＹ′値の対応のブロックに写
像される。
準的な量子化集合Ｒ0 ∈（０，±３ＱＰ，±５ＱＰ，±
７ＱＰ，…）での評価されたＹ′値の数がＹ値の所与の
数に対して決定される。ビデオフレームの各ブロックの
ためのＹ値はしたがって上述のように量子化ステップで
集合Ｒ0 からの評価されたＹ′値の対応のブロックに写
像される。
【００３７】ＤＣＴステップ（ステップ１２）の結果と
して、ブロックの右下の角に向かってＹ′値が小さくな
る傾向を有する。ＱＰが十分に大きければ、ブロックの
右下の角に向かうペルの多くに対するＹ′値は０であ
り、量子化された８×８ブロックが図３に示すように現
れることができ、ここで「ｘ」は０以外の値を表わし、
「０」は０の値を表わす。
して、ブロックの右下の角に向かってＹ′値が小さくな
る傾向を有する。ＱＰが十分に大きければ、ブロックの
右下の角に向かうペルの多くに対するＹ′値は０であ
り、量子化された８×８ブロックが図３に示すように現
れることができ、ここで「ｘ」は０以外の値を表わし、
「０」は０の値を表わす。
【００３８】ブロックのペル値は次にハフマン符号化ま
たは他の適切な符号化スキームのような可変長符号化ス
キームを用いて符号化される（ステップ１８）。ハフマ
ン符号化が好ましいのはその精度（損失の少ない性質）
のためと、量子化ブロックの右下の角に向かって生じる
傾向のある（図３参照）一連の０が比較的高い符号化効
率で符号化できるためとである。この効率は図３の矢印
２０が表わすジグザグシーケンスにおいて各ペルのため
のデータを符号化することによって高めることができ
る。
たは他の適切な符号化スキームのような可変長符号化ス
キームを用いて符号化される（ステップ１８）。ハフマ
ン符号化が好ましいのはその精度（損失の少ない性質）
のためと、量子化ブロックの右下の角に向かって生じる
傾向のある（図３参照）一連の０が比較的高い符号化効
率で符号化できるためとである。この効率は図３の矢印
２０が表わすジグザグシーケンスにおいて各ペルのため
のデータを符号化することによって高めることができ
る。
【００３９】符号化されたデータは次に伝送チャネルで
受信機（図示せず）に伝送するために与えられる。受信
側では、ハフマン符号化伝送がＹ′値の符号化ブロック
のためのデータを得るために復号化される。上述の計算
を逆にする計算がＹ′値に対して行なわれてもとのＹ値
の表現を得る。このように、フレームのもとのＹ成分の
表現が受信機で得られる。フレームのＵ成分およびＶ成
分は同様に処理され、これらの成分の表現もまた受信側
で得られる。結果として、もとのフレームの表現は最終
的に受信機で得られ、適切なディスプレイによって表示
されるかまたは記憶装置（図示せず）によって記憶され
得る。多数のフレームが、表示の際に移動するピクチャ
ービデオの効果を与えるためにこの態様で処理され得
る。
受信機（図示せず）に伝送するために与えられる。受信
側では、ハフマン符号化伝送がＹ′値の符号化ブロック
のためのデータを得るために復号化される。上述の計算
を逆にする計算がＹ′値に対して行なわれてもとのＹ値
の表現を得る。このように、フレームのもとのＹ成分の
表現が受信機で得られる。フレームのＵ成分およびＶ成
分は同様に処理され、これらの成分の表現もまた受信側
で得られる。結果として、もとのフレームの表現は最終
的に受信機で得られ、適切なディスプレイによって表示
されるかまたは記憶装置（図示せず）によって記憶され
得る。多数のフレームが、表示の際に移動するピクチャ
ービデオの効果を与えるためにこの態様で処理され得
る。
【００４０】この発明の好ましい実施例に従うと、より
高度な精度とより低いビットレートとが、上述の量子化
ステップで量子化値の多数の集合Ｒ0 −Ｒn を用い、ビ
デオ画像の特定の部分、たとえば、ペルの予め規定され
た数またはグループたとえば、上述の各８×８ブロック
または各１６×１６ブロックのために最も適切な集合を
選択することによって達成され得る。Ｙ値を符号化する
ために利用可能な符号化値の多数の集合Ｒ0 −Ｒn から
選択された特定の集合Ｒx は（これには限定されない
が）４つの８×８輝度ブロックと２つの８×８クロミナ
ンスブロックとのグループ、典型的にビデオ符号化慣行
で「マクロブロック」と称されるような、ペルのグルー
プ間で変更され得る。量子化値の集合Ｒx の同様の選択
はＵおよびＶのデータ値を符号化するために実行され
る。
高度な精度とより低いビットレートとが、上述の量子化
ステップで量子化値の多数の集合Ｒ0 −Ｒn を用い、ビ
デオ画像の特定の部分、たとえば、ペルの予め規定され
た数またはグループたとえば、上述の各８×８ブロック
または各１６×１６ブロックのために最も適切な集合を
選択することによって達成され得る。Ｙ値を符号化する
ために利用可能な符号化値の多数の集合Ｒ0 −Ｒn から
選択された特定の集合Ｒx は（これには限定されない
が）４つの８×８輝度ブロックと２つの８×８クロミナ
ンスブロックとのグループ、典型的にビデオ符号化慣行
で「マクロブロック」と称されるような、ペルのグルー
プ間で変更され得る。量子化値の集合Ｒx の同様の選択
はＵおよびＶのデータ値を符号化するために実行され
る。
【００４１】実験によって、ビデオ信号の実際のＹ（Ｕ
またはＶ）値を最も近く評価する可能性のある量子化値
の多数の集合Ｒ0 −Ｒn が導出される。異なった集合は
異なったＱＰ値に対して導出され得る。
またはＶ）値を最も近く評価する可能性のある量子化値
の多数の集合Ｒ0 −Ｒn が導出される。異なった集合は
異なったＱＰ値に対して導出され得る。
【００４２】たとえば、この発明の好ましい実施例に従
って、ＱＰ＝２では、以下の信号Ｒ 0 −Ｒn （ただしｎ
＝１４）が導出された。
って、ＱＰ＝２では、以下の信号Ｒ 0 −Ｒn （ただしｎ
＝１４）が導出された。
【００４３】
【数９】
【００４４】この発明の実施例は何らかの適切な程度で
互いとは異なるどの数の集合Ｒ0 −Ｒn も伴い得るが、
著しく向上した精度およびビットレートがＱＰのより小
さい倍数（すなわち、より小さい絶対値）で互いとは異
なる集合Ｒ0 −Ｒn で達成可能であることがわかってい
る。したがって、上の集合Ｒ0 −Ｒ14はＱＰの倍数のよ
り小さい絶対値、すなわち上の例では７ＱＰよりも小さ
く−７ＱＰよりも大きい値で互いとは異なる。−６より
も大きく６よりも小さいＱＰの倍数では、上の集合は同
一である。上の１５個の集合Ｒ0 −Ｒ14のより小さい倍
数は−７ＱＰから７ＱＰのＱＰの倍数のすべての起こり
得るシーケンスを表わす。したがって、量子化ステップ
の間、１５個の起こり得る量子化集合（集合Ｒ0 −
Ｒ14）の１つがフレームまたは（８×８ブロック、１６
×１６ブロックのような）フレームの部分に対して用い
られる。次のフレームまたはフレーム部分を符号化する
ために再び選択が行なわれる。このように、量子化集合
Ｒx はどのフレームまたはフレーム部分（すなわち、８
×８ブロックまたは１６×１６ブロック）に対しても変
更可能である。
互いとは異なるどの数の集合Ｒ0 −Ｒn も伴い得るが、
著しく向上した精度およびビットレートがＱＰのより小
さい倍数（すなわち、より小さい絶対値）で互いとは異
なる集合Ｒ0 −Ｒn で達成可能であることがわかってい
る。したがって、上の集合Ｒ0 −Ｒ14はＱＰの倍数のよ
り小さい絶対値、すなわち上の例では７ＱＰよりも小さ
く−７ＱＰよりも大きい値で互いとは異なる。−６より
も大きく６よりも小さいＱＰの倍数では、上の集合は同
一である。上の１５個の集合Ｒ0 −Ｒ14のより小さい倍
数は−７ＱＰから７ＱＰのＱＰの倍数のすべての起こり
得るシーケンスを表わす。したがって、量子化ステップ
の間、１５個の起こり得る量子化集合（集合Ｒ0 −
Ｒ14）の１つがフレームまたは（８×８ブロック、１６
×１６ブロックのような）フレームの部分に対して用い
られる。次のフレームまたはフレーム部分を符号化する
ために再び選択が行なわれる。このように、量子化集合
Ｒx はどのフレームまたはフレーム部分（すなわち、８
×８ブロックまたは１６×１６ブロック）に対しても変
更可能である。
【００４５】上の例は７よりも小さいＱＰ倍数の絶対値
で異なるすべての起こり得る集合を発生することによっ
て導出された１５個の量子化集合Ｒ0 −Ｒ14を伴うが、
より多くの数の量子化集合がＱＰ倍数のより大きい絶対
値で異なる集合に対して発生され得る。同様に、より少
数の量子化集合がＱＰ倍数のより小さい絶対値で異なる
集合に対して発生され得る。さらに、実験によって、量
子化集合の全体のグループから選択される確率が最も高
い量子化集合が決定でき、起こり得る量子化集合の数が
これらの確率の高い集合に限定され得る。たとえば、上
の量子化集合Ｒ 0 −Ｒ14での実験によって、後述する選
択技術が用いられる場合、集合Ｒ0 、Ｒ 3 、Ｒ7 および
Ｒ14が最も高い選択確率を有することがわかっている。
よって、この発明の好ましい実施例では、処理電子装置
によって選択のために記憶される量子化値が上述のよう
に導出される集合に、すなわち、特定のＱＰ倍数よりも
下で異なるすべての起こり得る集合、または選択される
確率が最も高い多数のこれらの集合として限定される。
で異なるすべての起こり得る集合を発生することによっ
て導出された１５個の量子化集合Ｒ0 −Ｒ14を伴うが、
より多くの数の量子化集合がＱＰ倍数のより大きい絶対
値で異なる集合に対して発生され得る。同様に、より少
数の量子化集合がＱＰ倍数のより小さい絶対値で異なる
集合に対して発生され得る。さらに、実験によって、量
子化集合の全体のグループから選択される確率が最も高
い量子化集合が決定でき、起こり得る量子化集合の数が
これらの確率の高い集合に限定され得る。たとえば、上
の量子化集合Ｒ 0 −Ｒ14での実験によって、後述する選
択技術が用いられる場合、集合Ｒ0 、Ｒ 3 、Ｒ7 および
Ｒ14が最も高い選択確率を有することがわかっている。
よって、この発明の好ましい実施例では、処理電子装置
によって選択のために記憶される量子化値が上述のよう
に導出される集合に、すなわち、特定のＱＰ倍数よりも
下で異なるすべての起こり得る集合、または選択される
確率が最も高い多数のこれらの集合として限定される。
【００４６】適切な量子化集合Ｒx の選択は適当などの
ような方法で行なわれてもよい。しかしながら、好まし
い実施例では、量子化集合は歪みおよびビットレートの
両方を考慮に入れる方式に基づいて選択される。このよ
うなある好ましい実施例に従って、最も小さい誤り
「Ｅ」を与える量子化集合が選択され、ここで以下のと
おりである。
ような方法で行なわれてもよい。しかしながら、好まし
い実施例では、量子化集合は歪みおよびビットレートの
両方を考慮に入れる方式に基づいて選択される。このよ
うなある好ましい実施例に従って、最も小さい誤り
「Ｅ」を与える量子化集合が選択され、ここで以下のと
おりである。
【００４７】
【数１０】
【００４８】ここでＤはビデオ画像の部分の歪みの定量
化された値であり、ｒは定量化されたビットレートであ
る。歪みの量およびビットレート計数に部分的に基づ
く、誤り値Ｅを計算するための他の方式も用いられ得
る。
化された値であり、ｒは定量化されたビットレートであ
る。歪みの量およびビットレート計数に部分的に基づ
く、誤り値Ｅを計算するための他の方式も用いられ得
る。
【００４９】上の方式に従って、全体の誤り値Ｅに対す
るレートｒの影響がλの係数によって重みづけされる。
λの値は、量子化集合Ｒx の選択へのビットレートの影
響の望ましい度合に基づいて設計パラメータとして予め
定められ得るか、または、ビットレートの関数としてリ
アルタイムで計算され得る。代替的に、値λｒが異なっ
た全体のビットレートに対して予め計算され、プロセッ
サによるアクセスのために記憶されて各入力サンプルの
ためにこの積を計算することを回避してもよい。２の好
ましいλ値は多くの応用で優れた結果を与えるとわかっ
ている。
るレートｒの影響がλの係数によって重みづけされる。
λの値は、量子化集合Ｒx の選択へのビットレートの影
響の望ましい度合に基づいて設計パラメータとして予め
定められ得るか、または、ビットレートの関数としてリ
アルタイムで計算され得る。代替的に、値λｒが異なっ
た全体のビットレートに対して予め計算され、プロセッ
サによるアクセスのために記憶されて各入力サンプルの
ためにこの積を計算することを回避してもよい。２の好
ましいλ値は多くの応用で優れた結果を与えるとわかっ
ている。
【００５０】したがって、この発明の好ましい実施例に
従うと、量子化ステップ１６は選択グループの各量子化
集合によって与えられる歪みの量とビットレートとに基
づいて誤り値Ｅを計算することを伴う。これは、選択グ
ループにおいて多数の量子化集合を用いるシステムのた
めの比較的多数の計算を生じ得る。したがって、好まし
い実施例では、選択のために利用可能な量子化集合のグ
ループ内の量子化集合が（上の好ましい例の量子化集合
Ｒ0 、Ｒ3 、Ｒ7 およびＲ14のような）選択の確率の最
も高いものだとわかっている量子化集合に限定され得
る。
従うと、量子化ステップ１６は選択グループの各量子化
集合によって与えられる歪みの量とビットレートとに基
づいて誤り値Ｅを計算することを伴う。これは、選択グ
ループにおいて多数の量子化集合を用いるシステムのた
めの比較的多数の計算を生じ得る。したがって、好まし
い実施例では、選択のために利用可能な量子化集合のグ
ループ内の量子化集合が（上の好ましい例の量子化集合
Ｒ0 、Ｒ3 、Ｒ7 およびＲ14のような）選択の確率の最
も高いものだとわかっている量子化集合に限定され得
る。
【００５１】量子化ステップ１６が各フレームまたはフ
レームの部分（たとえば、各８×８ブロックまたは１６
×１６ブロックに対する）に対する量子化集合のグルー
プから量子化集合の選択をすることを含むので、どの量
子化集合が各フレームまたはフレーム部分に対して量子
化ステップの間に選択され、用いられたかを受信機が識
別できるように符号が与えられなくてはならない。たと
えば、識別符号が各フレームまたはフレーム部分に対し
て符号化されたデータに添付され、それとともに伝送さ
れ得る。識別符号に必要なビット数は選択グループにお
ける量子化集合の数に依存する。選択グループが（上の
例でのＲ0 −Ｒ14のような）１５個の量子化集合からな
るのであれば、量子化符号は（一定の長さの符号語が識
別符号わ表わすために用いられるならば）４ビットを含
むであろう。他方、選択グループが（上の好ましい例で
のＲ0 、Ｒ3 、Ｒ7 およびＲ14のような）最も高い確率
の選択に限定されるならば、識別コードに必要なビット
数は（好ましい例では２に）著しく減少され得る。代替
的に、可変長符号語が量子化集合を表わすために用いら
れてもよい（たとえば、より頻繁に選択される量子化集
合を表わすためのより短い長さの符号語とあまり頻繁に
選択されない量子化集合のためのより長い符号語）。各
々の符号化されたフレームまたはフレーム部分での量子
化識別符号を含めても、全体のビットレートの向上とよ
り高い精度（より少ない歪み）が上述の好ましい処理で
達成された。
レームの部分（たとえば、各８×８ブロックまたは１６
×１６ブロックに対する）に対する量子化集合のグルー
プから量子化集合の選択をすることを含むので、どの量
子化集合が各フレームまたはフレーム部分に対して量子
化ステップの間に選択され、用いられたかを受信機が識
別できるように符号が与えられなくてはならない。たと
えば、識別符号が各フレームまたはフレーム部分に対し
て符号化されたデータに添付され、それとともに伝送さ
れ得る。識別符号に必要なビット数は選択グループにお
ける量子化集合の数に依存する。選択グループが（上の
例でのＲ0 −Ｒ14のような）１５個の量子化集合からな
るのであれば、量子化符号は（一定の長さの符号語が識
別符号わ表わすために用いられるならば）４ビットを含
むであろう。他方、選択グループが（上の好ましい例で
のＲ0 、Ｒ3 、Ｒ7 およびＲ14のような）最も高い確率
の選択に限定されるならば、識別コードに必要なビット
数は（好ましい例では２に）著しく減少され得る。代替
的に、可変長符号語が量子化集合を表わすために用いら
れてもよい（たとえば、より頻繁に選択される量子化集
合を表わすためのより短い長さの符号語とあまり頻繁に
選択されない量子化集合のためのより長い符号語）。各
々の符号化されたフレームまたはフレーム部分での量子
化識別符号を含めても、全体のビットレートの向上とよ
り高い精度（より少ない歪み）が上述の好ましい処理で
達成された。
【００５２】この発明のさらなる実施例に従うと、ビッ
トレートおよび精度のさらなる向上が量子化集合内のＱ
Ｐ倍数の選択の間に上述のように誤り計算ステップを用
いることによって、与えられる。特に、上述のように、
計算されたＹ′（Ｕ′またはＶ′）の値に最も近いかま
たは最も近くこれよりも大きくないＱＰ倍数を選択する
代わりに、誤り計算ステップが行なわれ、ここで各ＱＰ
倍数によって与えられる誤りＥ′が計算され、比較され
る。最小の誤りＥ′を与えるＱＰ倍数が評価されたＹ′
値として選択される。上述の誤り計算と同様、誤りＥ′
は歪みおよびビットレートの両方を考慮に入れる方式か
ら計算される。たとえば、以下の式は各ＱＰ倍数に対す
る誤り値Ｅ′を計算するために用いられ得る（しかしな
がら、歪みおよびビットレートを考慮に入れる他の方式
も代替的に用いられ得る）。
トレートおよび精度のさらなる向上が量子化集合内のＱ
Ｐ倍数の選択の間に上述のように誤り計算ステップを用
いることによって、与えられる。特に、上述のように、
計算されたＹ′（Ｕ′またはＶ′）の値に最も近いかま
たは最も近くこれよりも大きくないＱＰ倍数を選択する
代わりに、誤り計算ステップが行なわれ、ここで各ＱＰ
倍数によって与えられる誤りＥ′が計算され、比較され
る。最小の誤りＥ′を与えるＱＰ倍数が評価されたＹ′
値として選択される。上述の誤り計算と同様、誤りＥ′
は歪みおよびビットレートの両方を考慮に入れる方式か
ら計算される。たとえば、以下の式は各ＱＰ倍数に対す
る誤り値Ｅ′を計算するために用いられ得る（しかしな
がら、歪みおよびビットレートを考慮に入れる他の方式
も代替的に用いられ得る）。
【００５３】
【数１１】
【００５４】ここでＤ′は歪み量に対する定量化された
値であり、ｒ′はビットレートに対する定量化された値
である。λ′の値は上述のように全体の誤り値Ｅ′への
ビットレートの望ましい効果に基づいて設計パラメータ
として予め定められ得るか、または、ビットレートの関
数としてリアルタイムで計算され得る。代替的に、λ′
ｒ′が異なった全体のビットレートに対して予め計算さ
れ、誤り計算ステップの間処理装置によってアクセスす
るために記憶されて、各入力サンプルのためのこの積の
計算を回避してもよい。λ′のための６０の値が多くの
用途において優れた結果を与えるとわかっている。
値であり、ｒ′はビットレートに対する定量化された値
である。λ′の値は上述のように全体の誤り値Ｅ′への
ビットレートの望ましい効果に基づいて設計パラメータ
として予め定められ得るか、または、ビットレートの関
数としてリアルタイムで計算され得る。代替的に、λ′
ｒ′が異なった全体のビットレートに対して予め計算さ
れ、誤り計算ステップの間処理装置によってアクセスす
るために記憶されて、各入力サンプルのためのこの積の
計算を回避してもよい。λ′のための６０の値が多くの
用途において優れた結果を与えるとわかっている。
【００５５】したがって、上述のように、選択グループ
における量子化集合間で（歪みＤの量とビットレートｒ
とを考慮に入れる方式に基づいて）組合された最良の歪
み特性およびビットレート特性を与える特定の量子化集
合の選択が符号化システムの全体の精度およびビットレ
ートにおける著しい向上をもたらし得る。さらに、選択
された量子化集合内で値（ＱＰ倍数）の間の（歪みＤ′
の量とビットレートｒ′とを考慮に入れる方式に基づい
て）組合された最良の歪み特性およびビットレート特性
を与える選択された量子化集合内で特定の値（ＱＰ倍
数）を選択することが符号化システムの全体の精度およ
びビットレートをさらに向上させ得る。
における量子化集合間で（歪みＤの量とビットレートｒ
とを考慮に入れる方式に基づいて）組合された最良の歪
み特性およびビットレート特性を与える特定の量子化集
合の選択が符号化システムの全体の精度およびビットレ
ートにおける著しい向上をもたらし得る。さらに、選択
された量子化集合内で値（ＱＰ倍数）の間の（歪みＤ′
の量とビットレートｒ′とを考慮に入れる方式に基づい
て）組合された最良の歪み特性およびビットレート特性
を与える選択された量子化集合内で特定の値（ＱＰ倍
数）を選択することが符号化システムの全体の精度およ
びビットレートをさらに向上させ得る。
【００５６】このような向上は以下の例で標準的ＩＴＵ
−Ｔテスティングシーケンスを用いて示され、ここで、
各例「１」に対して、量子化集合Ｒ0 が従来のＨ．２６
３規格に従って用いられた。各例「２」では、量子化集
合Ｒ0 、Ｒ3 、Ｒ7 およびＲ 14からの量子化集合が上述
の誤り式ならびに示されたλおよびλ′の値とに基づく
選択で選択された。各例「３」では、量子化集合Ｒ0 が
用いられたが、集合内での量子化値の選択は上述の誤り
Ｅ′の計算に基づいた。
−Ｔテスティングシーケンスを用いて示され、ここで、
各例「１」に対して、量子化集合Ｒ0 が従来のＨ．２６
３規格に従って用いられた。各例「２」では、量子化集
合Ｒ0 、Ｒ3 、Ｒ7 およびＲ 14からの量子化集合が上述
の誤り式ならびに示されたλおよびλ′の値とに基づく
選択で選択された。各例「３」では、量子化集合Ｒ0 が
用いられたが、集合内での量子化値の選択は上述の誤り
Ｅ′の計算に基づいた。
【００５７】
【表１】
【００５８】上の例１−３の各々から明らかであるよう
に、標準的な例１と比較してよりよい歪み特性およびビ
ットレート特性が例２および３で達成された。
に、標準的な例１と比較してよりよい歪み特性およびビ
ットレート特性が例２および３で達成された。
【図１】典型的なビデオフレームを示す図である。
【図２】（Ａ）はイントラブロックのためのビデオ信号
データを符号化するための圧縮符号化処理を表わすブロ
ック図であり、（Ｂ）はインターブロックのためのビデ
オ信号データを符号化するための圧縮符号化処理を表わ
すブロック図である。
データを符号化するための圧縮符号化処理を表わすブロ
ック図であり、（Ｂ）はインターブロックのためのビデ
オ信号データを符号化するための圧縮符号化処理を表わ
すブロック図である。
【図３】図２に示す処理のＤＣＴおよび量子化ステップ
の後の、ビデオフレームの８×８ペルブロックを表わす
図である。
の後の、ビデオフレームの８×８ペルブロックを表わす
図である。
１２ 離散余弦変換ステップ １６ 量子化ステップ １８ 可変長符号化ステップ
フロントページの続き (72)発明者 アヌラグ・ビスト アメリカ合衆国、95123 カリフォルニア 州、サン・ノゼ、パークビュー・レーン、 3800、ナンバー・13・ディ
Claims (18)
- 【請求項１】 ビデオフレームの一部の各画素（ペル）
に対応するデータ値を符号化するための符号化処理にお
ける適応型量子化方法であって、 ビデオフレームの各部分に対して複数個の量子化集合Ｒ
0 −Ｒn のグループから量子化値の量子化集合Ｒx を選
択するステップを含み、各量子化集合は前記グループに
おける量子化集合とは互いに異なり、さらに、 ペルデータ値に対応する値の量子化された集合を与える
ために、各データ値を選択された量子化集合Ｒx からの
量子化値と相関させるステップを含む、方法。 - 【請求項２】 前記選択するステップは、 グループＲ0 −Ｒn における各量子化集合によって与え
られる歪み特性およびビットレート特性を決定するステ
ップと、 前記グループにおける各量子化集合によって与えられた
歪み特性およびビットレート特性に基づいて量子化集合
Ｒx を選択するステップとを含む、請求項１に記載の方
法。 - 【請求項３】 前記相関させるステップは、 前記選択された量子化集合Ｒx における各量子化値によ
って与えられる歪み特性およびビットレート特性を決定
するステップと、 前記グループにおける各量子化集合によって与えられた
歪み特性およびビットレート特性に基づいて量子化値を
選択するステップとを含む、請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 前記相関させるステップは、 前記選択された量子化集合Ｒx における各量子化値によ
って与えられる歪み特性およびビットレート特性を決定
し、定量化するステップと、 式Ｅ′＝Ｄ′＋λ′ｒ′に従って各ペルと前記集合Ｒx
における各量子化値とに対する誤り値Ｅ′を計算するス
テップとを含み、Ｄ′は定量化された歪み値であり、
ｒ′は定量化されたビットレート値であり、λ′は全体
のＥ′へのｒ′の望ましい効果に基づいて選択された重
みづけ値であり、さらに、 前記集合Ｒx 内で量子化値の最も小さいＥ′の値を示す
量子化値を選択するステップを含む、請求項１に記載の
方法。 - 【請求項５】 グループＲ0 −Ｒn から選択された量子
化集合Ｒx を表わす識別符号を与えるステップをさらに
含む、請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 前記選択するステップは、 符号化されるビデオフレームの各部分に対してグループ
Ｒ0 −Ｒn における各量子化集合によって与えられる歪
み特性およびビットレート特性を決定し、定量化するス
テップと、 式Ｅ＝Ｄ＋λｒに従って前記グループＲ0 −Ｒn におけ
る各量子化集合に対する誤り値Ｅを計算するステップと
を含み、Ｄは定量化された歪み値であり、ｒは定量化さ
れたビットレート値であり、λは全体のＥへのｒの望ま
しい効果に基づいて選択された重みづけ値であり、さら
に、 前記グループＲ0 −Ｒn 内で量子化集合の最も小さいＥ
の値を示す量子化集合Ｒx を選択するステップを含む、
請求項１に記載の方法。 - 【請求項７】 λ＝２である、請求項６に記載の方法。
- 【請求項８】 前記相関させるステップは、 選択された量子化集合Ｒx における各量子化値によって
与えられる歪み特性およびビットレート特性を決定する
ステップと、 前記集合Ｒx における各量子化値によって与えられた歪
み特性およびビットレート特性に基づいて量子化値を選
択するステップとを含む、請求項６に記載の方法。 - 【請求項９】 前記相関させるステップは、 選択された量子化集合Ｒx における各量子化値によって
与えられる歪み特性およびビットレート特性を決定し、
定量化するステップと、 式Ｅ′＝Ｄ′＋λ′ｒ′に従って前記集合Ｒx における
各量子化値に対する誤り値Ｅ′を計算するステップとを
含み、Ｄ′は定量化された歪み値であり、ｒ′は定量化
されたビットレート値であり、λ′は全体のＥ′への
ｒ′の望ましい効果に基づいて選択された重みづけ値で
あり、さらに、 前記集合Ｒx 内で量子化値の最も小さいＥ′の値を示す
量子化値を選択するステップを含む、請求項６に記載の
方法。 - 【請求項１０】 グループＲ0 −Ｒn 内の各集合におけ
る各量子化値は量子化係数ＱＰの倍数である、請求項１
に記載の方法。 - 【請求項１１】 前記グループＲ0 −Ｒn 内の量子化集
合は以下からなるグループから選択される、 【数１】 請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１２】 前記グループＲ0 −Ｒn 内の量子化集
合は以下からなるグループから選択される、 【数２】 請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１３】 ビデオ信号データを符号化する方法で
あって、 ビデオフレームの少なくとも一部の画素に対応するデー
タ値を得るためにビデオ信号をサンプリングするステッ
プと、 予め規定された量子化値の集合Ｒx を与えるステップ
と、 前記サンプリングするステップで得られた各データ値を
量子化値の予め規定された集合Ｒx 内の値に相関させる
ステップと、 可変長符号化システムで前記相関させるステップにおい
て導出された量子化値を符号化するステップとを含み、 前記相関させるステップは、 前記ビデオフレームの前記一部の各ペルに対して、前記
集合Ｒx 内の各量子化値の歪み特性およびビットレート
特性を決定し、定量化するステップと、 前記集合Ｒx における各量子化値によって与えられた歪
み特性およびビットレート特性に基づいて量子化値を選
択するステップとを含む、方法。 - 【請求項１４】 前記選択するステップは、 式Ｅ′＝Ｄ′＋λ′ｒ′に従って前記ビデオフレームの
前記一部の各ペルと前記集合Ｒx における各量子化値と
に対する誤り値Ｅ′を計算するステップを含み、Ｄ′は
定量化された歪み値であり、ｒ′は定量化されたビット
レート値であり、λ′は全体のＥ′へのｒ′の望ましい
効果に基づいて選択された重みづけ値であり、さらに、 前記集合Ｒx 内で量子化値の最も小さいＥ′の値を示す
量子化値を選択するステップを含む、請求項１３に記載
の方法。 - 【請求項１５】 前記予め規定された量子化値の集合を
与えるステップは、 量子化集合のグループＲ0 −Ｒn を与えるステップを含
み、前記グループ内の各量子化集合は前記グループ内の
他の量子化集合とは異なり、さらに、 ビデオフレームの各部分に対して前記グループＲ0 −Ｒ
n の各量子化集合によって与えられる歪み値およびビッ
トレート値を決定し、定量化するステップと、 前記集合Ｒx の定量化された歪みおよびビットレート値
に基づいて前記グループＲ0 −Ｒn から量子化集合Ｒx
を選択するステップとを含む、請求項１３に記載の方
法。 - 【請求項１６】 ビデオフレームの少なくとも一部に対
応するサンプリングされたビデオ信号データを符号化す
るためのシステムであって、 量子化値の複数個の集合Ｒ0 −Ｒn のグループを記憶す
るための記憶手段と、 前記ビデオフレームの各部分に対して、グループＲ0 −
Ｒn 内の各量子化集合によって与えられる定量化された
歪みおよびビットレート値を決定するための処理手段と
を含み、 前記処理手段はさらに、符号化される前記ビデオフレー
ムの各部分に対して、選択された集合Ｒx の定量化され
た歪みおよびビットレート値に依存して前記グループＲ
0 −Ｒn から量子化集合Ｒx を選択するための手段を含
み、 前記処理手段はさらに、符号化される各フレーム部分に
対する各ビデオ信号データ値をそのフレーム部分のため
に選択された集合Ｒx からの量子化値と相関させるため
の手段を含み、 前記処理手段はさらに、可変長符号化スキームで相関す
る量子化値を符号化するための手段を含む、システム。 - 【請求項１７】 前記選択するための手段は、 式Ｅ＝Ｄ＋λｒに従って、符号化される前記ビデオフレ
ームの各部分と前記グループＲ0 −Ｒn における各量子
化集合とに対する誤り値Ｅを計算するための手段を含
み、Ｄは定量化された歪み値であり、ｒは定量化された
ビットレート値であり、λは全体のＥへのｒの望ましい
効果に基づいて選択された重みづけ値であり、さらに、 前記グループＲ0 −Ｒn 内で量子化集合の最も小さいＥ
の値を示す量子化集合Ｒx を選択するステップを含む、
請求項１６に記載のシステム。 - 【請求項１８】 前記相関させるための手段は、 前記集合Ｒx 内の各量子化値の歪み特性およびビットレ
ート特性を決定し、定量化するための手段と、 前記集合Ｒx における各量子化値によって与えられた歪
み特性およびビットレート特性に基づいて量子化値を選
択するための手段とを含む、請求項１７に記載のシステ
ム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/799995 | 1997-02-13 | ||
| US08/799,995 US6272175B1 (en) | 1997-02-13 | 1997-02-13 | Video signal coding systems and processes using adaptive quantization |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10243396A true JPH10243396A (ja) | 1998-09-11 |
Family
ID=25177249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10031176A Withdrawn JPH10243396A (ja) | 1997-02-13 | 1998-02-13 | 適応型量子化方法、ビデオ信号データを符号化する方法、およびサンプリングされたビデオ信号データを符号化するためのシステム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6272175B1 (ja) |
| EP (1) | EP0859520B1 (ja) |
| JP (1) | JPH10243396A (ja) |
| DE (1) | DE69805228T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017508415A (ja) * | 2013-12-28 | 2017-03-23 | 同済大学 | 画像符号化／復号方法及び装置 |
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