(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビットストリームを得るために値のブロックを有する信号を符号化する方法であって、
当該方法は、ブロックをビットプレーンのシーケンスとして表すステップを有し、前記値の最上位ビットは、最上位ビットプレーンを形成し、前記値の各下位ビットは、各下位ビットプレーンを形成し、
当該方法は、
各ビットプレーンに関して、選択されたパーティションが全ての設定されたビットを囲むような態様で、斯様なパーティションを生成するための複数の手法の中から選択されたものに応じて前記ビットプレーンのパーティションを生成するステップと、
前記パーティションを生成するために選択された手法を識別する識別子及び前記パーティションのビットを表すデータを前記ビットストリームに送るステップとを有する、方法。
【請求項２】
前記値のブロックは、前記信号を表す変換係数を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
パーティションを生成する前記複数の手法は、最大行番号及び最大列番号により規定された矩形パーティションを生成することを含む、請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
パーティションを生成する前記複数の手法は、最小行番号及び最小列番号により規定された矩形パーティションを生成することを含む、請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項５】
パーティションを生成する前記複数の手法は、ビットプレーンの１次元スキャンに対応し、設定されたビットをもつ位置の最大順序番号により規定されるパーティションを生成することを含む、請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項６】
パーティションを生成する前記複数の手法は、ビットプレーンの１次元スキャンに対応し、設定されたビットをもつ位置の最小順序番号により規定されるパーティションを生成することを含む、請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項７】
当該方法は、少なくとも現在のビットプレーンにおける最初の設定されたビットをもつ値の符号ビットを、実際のパーティションと一緒に送るステップを更に有する、請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
パーティションを生成する前記複数の手法は、値に関する符号ビットが先行するビットプレーンにおいて送られている前記値の位置のパターンを前記現在のビットプレーンのパーティションとして識別することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
ビットストリームの形式で受信された符号化信号を復号する方法であって、前記信号は、値のブロックを有し、
当該方法は、ビットプレーンのシーケンスとして再構成されるべき値のブロックを表すステップを有し、前記値の最上位ビットは、最上位ビットプレーンを形成し、前記値の各下位ビットは、各下位ビットプレーンを形成し、
当該方法は、
連続するビットプレーンに関して、前記ビットプレーンのパーティションを生成するための複数の手法の中から選択された手法を識別する識別子、及び、前記パーティションにおける前記ビットプレーンのビット表すデータを受信するステップと、
それぞれの手法及びデータに応じて前記ビットプレーンの前記パーティションを再構成するステップとを有する、方法。
【請求項１０】
当該方法は、少なくとも現在のビットプレーンにおける最初の設定されたビットをもつ値の符号ビットを、実際のパーティションと一緒に受信するステップを更に有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
予め決められた識別子に応じてパーティションを再構成するステップは、値に関する符号ビットが先行するビットプレーンにおいて受信されている前記値の位置のパターンとして前記パーティションを再構成することを有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法を実行するように構成された、信号を符号化するためのデバイス。
【請求項１３】
請求項９に記載の方法を実行するように構成された、信号を復号化するためのデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビットプレーン符号化を用いて信号をスケーラブルビットストリームに符号化するための方法及び装置に関する。また、本発明は、斯様なスケーラブルビットストリームを復号化するための対応する方法及び装置に関する。本発明は、より詳細には、スケーラブルＤＣＴベースの画像圧縮におけるＤＣＴ係数のビットプレーン圧縮に関する。
【背景技術】
【０００２】
スケーラブルＤＣＴベースの画像圧縮の従来の手法は、国際公開第２００５／１１２４６７号に開示されている。この手法は、特に壁掛け式ＨＤＴＶフラットスクリーンモニタを外部のＨＤＴＶ信号供給源に不可視的に接続する目的のため、ワイヤレスＨＤとも呼ばれる高解像度のテレビ信号の無線伝送における使用が想定される。
【０００３】
ワイヤレスＨＤの状況における従来の圧縮手法の実験的評価において、発明者らは、圧縮性能の改良が或るコンピュータグラフィックスコンテンツに対して望まれることを見出した。ワイヤレスＨＤに関して、自然画像コンテンツとグラフィックコンテンツとの双方がサポートされるべきであるが、従来の手法は、自然画像コンテンツの圧縮のために設計されているが、グラフィックコンテンツに対して特に最適化されなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、信号圧縮手法が自然コンテンツ及びグラフィックコンテンツの双方に対して用いられ得るように、従来のスケーラブル圧縮手法の性能を改良することを目的とする。これは、デザインを大幅に簡素化し、ワイヤレスＨＤの実装の複雑さを低くするだろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の態様において、本発明は、スケーラブルビットストリームを得るために、値のブロックを有する信号を符号化する方法を規定する。各ブロックは、ビットプレーンのシーケンスとして表され、前記値の最上位ビットは、最上位ビットプレーンを形成し、前記値の各下位ビットは、下位ビットプレーンを形成する。各ビットプレーンに関して、パーティションは、選択されたパーティションが全ての設定されたビットを囲むような態様で、複数の手法の中から選択されたものに応じて生成される。選択された手法を識別する識別子及びパーティションのビットを表すデータがビットストリームに送られる。本方法は、好ましくは、変換係数のブロックに適用される。
【０００６】
本発明によれば、最適な分割戦略が個々のビットプレーンに対して選択され得ることが実現される。パーティションの例は、
−  最大行番号及び最大列番号により規定された矩形パーティション
−  最小行番号及び最小列番号により規定された矩形パーティション
−  最大順序番号により規定された一次元スキャン
−  最小順序番号により規定された一次元スキャン
−  位置に関するビットが前のビットプレーンにおいて既に送られている前記位置のパターン
である。
【０００７】
後者の例は、サイズ又は位置のようなパーティションの更なる特性がビットストリームに追加される必要がないので、特に有利である。
【０００８】
本発明の更なる実施形態において、本方法は、新たな値に関するビットが前のビットプレーンにおいて未だ送られていない前記新たな値の符号ビットを、実際のパーティションとともに出力するステップを有する。
【０００９】
第２の態様において、本発明は、斯様な符号化信号を復号化する対応する方法を規定する。この信号は、場合により不完全なビットストリームの形式で受信され、従って、１又はそれ以上の下位ビットプレーンが不足している場合がある。それぞれの受信したビットプレーンに関して、ビットプレーンのパーティションは、パーティションにおけるビットプレーンのビットを表すデータ及び識別子に基づいて再構成される。
【００１０】
本発明は、対応する符号化及び復号化デバイス、並びに、符号化信号を表す（場合により不完全な）ビットストリームを更に規定する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】値のブロックのビットレイヤ構造を示す。
【図２】本発明の符号化方法で使用され得る分割スキームの例を示す。
【図３】本発明の符号化方法で使用され得る分割スキームの例を示す。
【図４】本発明に応じた圧縮の一般的なフローを示すためのフロー図を示す。
【図５】デコーダによるビットストリームの解凍を示すフロー図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、値のブロック、例えば画像ブロックのＤＣＴ係数のビットレイヤ構造を示している。ビットレイヤ構造は、符号プレーンBPSIGNと、最上位（most significant）ビットプレーンBPMSBから最下位（least significant）ビットプレーンBPLSBまでの１１のビットプレーンとを有する。この例において、ＤＣＴ係数は、−２０４７〜２０４７の範囲にあり得る。各ビットプレーンは、特定の重要性をもつビットを有する。ビットプレーンにおける１（又は非ゼロ）ビットは、後に"設定された"ビットと呼ばれる。明らかに、１及びゼロの意味は反転されてもよい。
【００１３】
図１における所与のレイヤは、より下位の重要性を一緒にもつ全てのレイヤよりも大きなエネルギを含む。最も重要な情報を最初に抽出するために、情報ブロックは、ビットプレーンずつ処理され、最上位ビットプレーンBPMSBで開始する。このルールの例外は、一般的に最も重要であるＤＣ係数が全体として最初に送られることであり得る。この生ずるビットストリームは、任意の位置で不完全になり得るという意味でスケーラブルである。不完全になるビットストリームが後になるほど、画像が再構成されるときの残差が小さくなる。
【００１４】
各ビットプレーンにおいて、ビットプレーンのエリアは、そのビットプレーンの全ての設定されたビットを囲むように選択される。従来の手法においては、（更にゾーン又はパーティションと呼ばれる）前記エリアは、予め決められた分割スキームに従って選択される。図２及び図３は、国際公開第２００５／１１２４６７号から得られた分割スキームの例を示す。
【００１５】
図２は、ビットプレーンの全ての設定されたビットを囲む２次元矩形ゾーンを示す。パーティションは、最大行番号RMAX及び最大列番号CMAXにより規定される。それ故、図２に示されたパーティションは、RMAX=3，CMAX=4により規定され、２０のビットを有し、これらのうち６つが設定される。
【００１６】
図３は、１次元パーティションを示している。このパーティションは、ビットプレーンに渡って予め決められたジグザグ状の経路に従う。この場合において、パーティションは、設定されたビットをもつ最大順序番号SMAXにより規定される。設定されたビットの位置（図２参照）が取り囲まれる、図３において、パーティションは、SMAX=18により規定される。ゾーンは、１９の位置を有し、これらのうち６つが設定される。示された位置順序は、好ましいものであるが、一例に過ぎないことが留意されるべきである。他の位置順序が実現可能である。
【００１７】
図２及び図３において示されたパーティションは、隣接するビットプレーンエリアを構成する。不連続のパーティションを用いることも可能である。
【００１８】
従来の手法においては、予め決められたパーティションのパラメータ（２次元矩形ゾーンに関するパラメータRMAX，CMAX、１次元パーティションに関するパラメータSMAX）及びパーティションにおける全ての係数に関するビット値が送られる。更に、"新たな"係数の符号ビットが、もしあれば送られる。新たな係数は、先行するビットプレーンにおいて未だ取り扱われていないパーティションの係数である。即ち、これらは、前に送信されたビットプレーンパーティションの外側の位置にある。明らかに、BPMSBパーティションにおける全ての係数は新しいものである。その後、本方法は、全てのビットプレーンが処理されるまで、次のビットプレーンに進む。
【００１９】
ビットプレーン符号化における課題は、ビットプレーンコンテンツをデコーダに出力する最も効果的な手法を見出すことである。自然画像コンテンツに関して、前述された（RMAX，CMAX）又はSMAXゾーンが良好な解決策を与えることは分かっている。しかしながら、様々なコンピュータグラフィック画像を解析することにより、発明者らは、斯様なコンテンツに関するＤＣＴ係数ビットプレーンが、既知の矩形又は線形のゾーンパターンにより、常に効果的に圧縮されるとは限らないことを見出した。
【００２０】
それ故、グラフィックコンテンツのビットプレーンパターンに良好に適合させるビットプレーン符号化のための追加のパターンを追加することが提案される。全てのビットプレーンを符号化するための単一の固定された手法（又は単一びパターン）を用いる代わりに、エンコーダは、幾つかの代替手法／パターンのうち１つを選択し、選択された手法を用いて圧縮されたビットプレーン情報の後に、どの手法が選択されたか（例えば、矩形又は１次元パーティション）を示す識別子と、もしあれば、（RMAX，CMAX又はSMAXのような）選択された手法／パターンのパラメータとをデコーダに出力する。この方法は、ＳＭＡＲＴ（Selection of Multiple AlteRnaTives）と呼ばれる。
【００２１】
本発明に応じた圧縮の一般的なフローが図４に示される。ＤＣＴ係数ブロックの各ビットプレーン（ステップ１０１，１０２）に関して、以下のデータが送られる。
−  ステップ１において、どの分割パターン及び／又はパーティションの符号化手法が選択されたかを識別する識別子。パターン／符号化手法は、同一のＤＣＴブロックの異なるビットプレーンに対して異なることに留意されたい。
−  ステップ２において、選択された圧縮パターン／手法を用いた、各係数に関する現在のビットプレーンにおけるマグニチュードビット。
−  ステップ３において、現在のビットプレーンにおいて重要になる、各係数の符号ビット。係数は、そのビットプレーンにおいて設定されたビットを最初にもつ場合にビットプレーンにおいて重要になる。明らかに、これは、エンコーダがこれらの係数の位置を追跡することを必要とする。
【００２２】
有利には、ＤＣ係数は別個に処理され、従って、ＤＣ係数に関するマグニチュードビットは、前記の手法を用いては送られないが別個に送られる。
【００２３】
ステップ２の代案は、現在のパーティションの全ての係数のマグニチュードビットを送らないことであるが、現在のビットプレーンにおいて重要になる（このビットプレーンにおける最初の設定されたビットをもつ）係数、及び、前のビットプレーンにおいて重要になる係数のマグニチュードビットだけを送る。
【００２４】
ステップ３の代案は、従来の圧縮手法において行われるように、パーティション内の全ての係数の符号ビットを送信する（及びこれらを重要なものにする）ことであるだろう。この場合において、ビットプレーンにおいて非ゼロマグニチュードビットをもつことは、係数が重要なあるものになるための条件ではない。係数の符号ビットは、係数が最初にパーティションに現れるとすぐに送られる。これは、（少ないデータ依存性のため）多少簡素な実装をもたらすが、ゾーン／パターンがデータにあまり適合しないとき（これは、従来の手法を用いた或るグラフィックコンテンツの場合に見出された）には役に立たない可能性がある。
【００２５】
有利な実施形態において、現在のビットプレーンが新たな係数を有するかどうかが確認される。新たな重要な係数がない場合には、前の重要な係数に対する改良ビットだけが送られる。この実施形態において、選択されたパーティションは、実際には、前の重要な係数、即ち符号ビットが先行するビットプレーンに送られた係数の位置のパターンである。これは、ステップ１において識別される。パーティション又はパラメータの形式のような更なるデータは出力される必要がない。明らかに、これは、重要な係数の位置を追跡するためにエンコーダ及びデコーダを必要とする。現在のビットプレーンに新たな重要な係数がある場合には、全ての非ゼロビットを含む最も小さなゾーン（例えばRMAX，CMAXゾーンパターン）が見出され、前に述べられたように出力され、そして、そのゾーンの内側の各係数のマグニチュードビット（場合により、前述されたＤＣ係数を除く）が続く。
【００２６】
ステップ１に関して、既に述べられた矩形（RMAX，CMAX）パターン及び線形SMAXパターンに対する代替又は追加の圧縮ゾーン／パターンは、
１．現在知られている重要な係数のうち或る距離（例えばマンハッタン又はユークリッド）の範囲内の全ての係数を含むデータ適合パターンである。このパターンの動機は、多くの場合、既に知られている重要な係数に近い意味になることである。これは、現在重要な係数からの距離ゼロでの係数だけを用いる、前述された有利な実施形態の一般化である。
２．１未満と同じであるが、或る方向に制限される。例えば、縦方向（又は水平若しくは斜め方向のみ）の"隣のもの"だけが考慮される。
３．１及び２未満と同じであるが、或る係数を除外している。特に、例えば"偶数"距離（０，２，４，...）だけでの隣のものを含んでおり、従って、奇数距離（１，３，...）での隣のものを除く。
４．交互のスキャン順序を用いたSMAXゾーンである。
５．（ＤＣの代わりに）最も高い周波数から始まるRMIN，CMIN（又はSMIN）ゾーンパターンである。
６．例えば国際公開第２００３／０４５０６７号若しくはＭＰＥＧ４−ＦＧＳ規格又は公の論文で述べられた(RUN，EOP)手法のような、代替の既知のビットプレーン符号化アプローチである。
【００２７】
勿論、圧縮手法の選択範囲が大きいほど、選択された手法を識別するためのオーバーヘッドは高くなる。しかしながら、典型的には、良く適合するゾーン／パターンを用いる利益は、手法を識別するためのオーバーヘッドよりも非常に高くなる。更に、追加のエントロピー符号化（例えば算術符号化）が、識別子情報のオーバーヘッドを更に削減するために適用され得る。
【００２８】
明らかに、デコーダは、オリジナル、又は、受信したビットストリームが不完全なものである場合には値のオリジナルブロックのうち最も重要な部分を再構成するために逆動作を実行する。図５は、デコーダにより実行された動作を示すフロー図を示す。各ビットプレーンに関して（ステップ２１，２２）、以下のステップが実行される。
【００２９】
ステップ２３において、選択された分割パターン及び／又は符号化モードを識別する識別子が受信され、もしある場合には、（矩形ゾーンに対するRMAX，CMAX，RMIN，CMIN、線形ゾーンに対するSMAX，SMIN）斯様なゾーンのためのパラメータも受信される。
【００３０】
ステップ２４において、現在のパーティションは、その識別子及びパラメータから再構成される。識別子は、現在のビットプレーンにおいて新たな係数がないこと、及び、パーティションが前の重要な係数の位置により規定されることを示し得ることに留意されたい。この場合において、デコーダは、（デコーダがステップ２６において記録を維持している（以下参照））前の重要な係数の位置からパーティションを再構成する。
【００３１】
パーティションを知ることで、デコーダは、ビットストリームにおけるどれぐらいの後続ビットがマグニチュードビットであるかを知る。ステップ２５において、デコーダは、ビットストリームからこれらを読み取り、各係数を適宜絞り込む。
【００３２】
前に既に取り扱われた係数を追跡することで、デコーダは、どれぐらい及びどの係数が全く最初に受信したマグニチュードビットであるかを知る。これらの新たな係数に関して、もしある場合には、ステップ２６において符号ビットが後に受信される。このステップにおいて、符号ビットは、各係数に割り当てられ、これらの各位置は、重要なものとして示される。
【００３３】
要約すると、本発明は、ＤＣＴ変換領域における信号、例えば画像又はビデオ信号のビットプレーン符号化に関する。ＤＣＴブロックのビットプレーンは、重要性の順序でビットプレーン毎に送られる。各プレーンはより下位のレイヤよりも大きな信号エネルギを一緒に含むので、生ずるビットストリームは、任意の位置で不完全になり得るという点でスケーラブルである。不完全になるビットストリームが後のものであるほど、画像が再構成されたときの残差が小さくなる。
【００３４】
各ビットプレーンに関して、ビットプレーンのゾーン又はパーティションは、そのビットプレーンにおけるＤＣＴ係数の全ての非ゼロビットを包含するように生成される。このパーティションは、信号全体及び／又は実際のビットプレーンのコンテンツに依存して多数のオプションから選択される戦略に従って生成される。異なるゾーン化戦略は、グラフィック画像よりも自然画像に対して用いられてもよく、その戦略は、ビットプレーン毎に変化してもよい。形式及び各パーティションのサイズのような他の特性は、それ故、コンテンツに最適に適合され得る。２次元矩形ゾーン及び１次元ジグザグスキャンゾーンが、画像の範囲内又はＤＣＴブロックの範囲内で混合されてもよい。選択されたゾーン生成戦略は、実際のパーティション内のＤＣＴ係数ビットと一緒に、ビットストリーム内に組み込まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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