(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のマクロブロックを有するピクチャを処理する方法であって、
前記ピクチャを少なくとも二つの領域に分割するステップと、及び
前記マクロブロックが、前記ピクチャの前記少なくとも二つの領域のうちのどの領域に位置するかに基づいて、前記ピクチャの各マクロブロックの動き推定パラメータを設定するステップであって、前記動き推定パラメータは、動き推定を実行する探索区域のサイズと、少なくとも、半画素探索を実行するか否かのパラメータ、デュアル・プライム探索を実行するか否かのパラメータのうちの１つのパラメータとを含み、前記動き推定パラメータは、一つの領域の画質を他の領域の画質よりも高めるように設定される、前記設定するステップと
を含む、前記方法。
【請求項２】
前記少なくとも二つの領域が、前記ピクチャの中央領域と、前記中央領域の外側に配置された前記ピクチャの少なくとも一つの外寄り領域とを含み、及び前記設定するステップが、各マクロブロックに動き推定パラメータを設定して、前記ピクチャの前記中央領域の画質を前記ピクチャの前記少なくとも一つの外寄り領域の画質よりも高めるステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記動き推定パラメータを設定するステップが、前記ピクチャの中央領域の各マクロブロックの動き推定処理の合計時間が前記ピクチャの前記少なくとも一つの外寄り領域の各マクロブロックの動き推定処理の合計時間よりも長くなるように、前記動き推定パラメータを設定して、前記ピクチャの前記中央領域の画質を前記ピクチャの前記少なくとも一つの外寄り領域よりも高めることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ピクチャの前記少なくとも一つの外寄り領域が二つの外寄り領域を含み、第一の外寄り領域が前記中央領域を包囲し、かつ第二の外寄り領域が前記第一の外寄り領域を包囲し、かつ前記第二の外寄り領域が前記ピクチャの周辺領域を含み、及びここで前記方法が、前記ピクチャの各マクロブロックのために前記動き推定パラメータを設定して、前記第一の外寄り領域の前記マクロブロックの画質を前記第二の外寄り領域内の前記マクロブロックの画質よりも高め、かつ前記中央領域内の前記マクロブロックの画質を前記第一の外寄り領域内の前記マクロブロックの画質よりも高めるステップを更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記設定するステップが、前記マクロブロックあたりの目標ビットを設定するステップを更に含み、及びここで前記設定するステップが、前記ピクチャの前記中央領域内の各マクロブロックのマクロブロック当たりの目標ビットを、前記ピクチャの前記少なくとも一つの外寄り領域の各マクロブロックのマクロブロック当たりの前記目標ビットよりも高く設定する、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも一つの外寄り領域が第一の外寄り領域と第二の外寄り領域とを含み、前記第一の外寄り領域が前記中央領域を包囲し、かつ前記第二の外寄り領域が前記第一の外寄り領域を包囲し、かつ前記第二の外寄り領域が周辺領域を含み、及びここで前記設定するステップが、前記第一の外寄り領域の各マクロブロックの前記マクロブロック当たりの前記目標ビットを、前記ピクチャの前記中央領域の各マクロブロックのマクロブロック当たりの目標ビットと前記ピクチャの前記周辺領域の各マクロブロックのマクロブロック当たりの前記目標ビットとの中間値に設定することを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記設定するステップは、前記マクロブロックが、前記ピクチャの前記少なくとも二つの領域のうちのどの領域に位置するかに基づいて、各マクロブロックのマクロブロック当たりの目標ビットを設定することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ピクチャの前記少なくとも一つの外寄り領域が複数の外寄り領域を含み、前記複数の外寄り領域の各々が前記中央領域と同心的であり、及びここで前記設定するための手段は、画質が前記複数の外寄り領域の各外寄り領域を通じて前記中央領域から前記ピクチャの周辺部へと低下するように前記ピクチャの前記各マクロブロックの前記動き推定パラメータを設定するためのステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項９】
複数のマクロブロックを有するピクチャを処理するためのデジタル・ビデオ符号化システムであって、
前記ピクチャを少なくとも二つの領域に分割するための手段と、及び
前記マクロブロックが、前記ピクチャの前記少なくとも二つの領域のうちのどの領域に位置するかに基づいて、前記ピクチャの各マクロブロックの動き推定パラメータを設定するための手段であって、前記動き推定パラメータは、動き推定を実行する探索区域のサイズと、少なくとも、半画素探索を実行するか否かのパラメータ、デュアル・プライム探索を実行するか否かのパラメータのうちの１つのパラメータとを含み、前記動き推定パラメータは、一つの領域の画質を他の領域の画質よりも高めるように設定される、前記設定するための手段と
を含む、前記デジタル・ビデオ符号化システム。
【請求項１０】
前記少なくとも二つの領域が、前記ピクチャの中央領域と、前記中央領域の外側に配置された前記ピクチャの少なくとも一つの外寄り領域とを含み、及びここで前記設定するための手段が、各マクロブロックに動き推定パラメータを設定して、前記ピクチャの前記中央領域の画質を前記ピクチャの前記少なくとも一つの外寄り領域の画質よりも高めるための手段を含む、請求項９に記載のデジタル・ビデオ符号化システム。
【請求項１１】
前記動き推定パラメータを設定する手段が、前記ピクチャの中央領域の各マクロブロックの動き推定処理の合計時間が前記ピクチャの前記少なくとも一つの外寄り領域の各マクロブロックの動き推定処理の合計時間よりも長くなるように、前記動き推定パラメータを設定して、前記ピクチャの前記中央領域の画質を前記ピクチャの前記少なくとも一つの外寄り領域よりも高めることを含む、請求項９に記載のデジタル・ビデオ符号化システム。
【請求項１２】
前記ピクチャの前記少なくとも一つの外寄り領域が二つの外寄り領域を含み、第一の外寄り領域が前記中央領域を包囲し、かつ第二の外寄り領域が前記第一の外寄り領域を包囲し、かつ前記第二の外寄り領域が前記ピクチャの周辺領域を含み、及びここで前記デジタル・ビデオ符号化システムが、前記ピクチャの各マクロブロックのために前記動き推定パラメータを設定して、前記第一の外寄り領域の前記マクロブロックの画質を前記第二の外寄り領域内の前記マクロブロックの画質よりも高め、かつ前記中央領域内の前記マクロブロックの画質を前記第一の外寄り領域内の前記マクロブロックの画質よりも高める手段を更に含む、請求項１０に記載のデジタル・ビデオ符号化システム。
【請求項１３】
前記設定する手段が、前記マクロブロックあたりの目標ビットを設定する手段を更に含み、及びここで前記設定する手段が、前記ピクチャの前記中央領域内の各マクロブロックのマクロブロック当たりの目標ビットを、前記ピクチャの前記少なくとも一つの外寄り領域の各マクロブロックのマクロブロック当たりの前記目標ビットよりも高く設定する、請求項１０に記載のデジタル・ビデオ符号化システム。
【請求項１４】
前記少なくとも一つの外寄り領域が第一の外寄り領域と第二の外寄り領域とを含み、前記第一の外寄り領域が前記中央領域を包囲し、かつ前記第二の外寄り領域が前記第一の外寄り領域を包囲し、かつ前記第二の外寄り領域が周辺領域を含み、及びここで前記設定する手段が、前記第一の外寄り領域の各マクロブロックの前記マクロブロック当たりの前記目標ビットを、前記ピクチャの前記中央領域の各マクロブロックのマクロブロック当たりの目標ビットと前記ピクチャの前記周辺領域の各マクロブロックのマクロブロック当たりの前記目標ビットとの中間値に設定することを含む、請求項１３に記載のデジタル・ビデオ符号化システム。
【請求項１５】
前記設定する手段は、前記マクロブロックが、前記ピクチャの前記少なくとも二つの領域のうちのどの領域に位置するかに基づいて、各マクロブロックのマクロブロック当たりの目標ビットを設定することを更に含む、請求項９に記載のデジタル・ビデオ符号化システム。
【請求項１６】
前記ピクチャの前記少なくとも一つの外寄り領域が複数の外寄り領域を含み、前記複数の外寄り領域の各々が前記中央領域と同心的であり、及びここで前記設定するための手段は、画質が前記複数の外寄り領域の各外寄り領域を通じて前記中央領域から前記ピクチャの周辺部へと低下するように前記ピクチャの前記各マクロブロックの前記動き推定パラメータを設定するための手段を含む、請求項１０に記載のデジタル・ビデオ符号化システム。
【請求項１７】
複数のマクロブロックを有するピクチャを処理するのに使用するための、コンピュータ読み取り可能なプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
前記プログラムが請求項１から請求項８に記載の方法を含むところのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に、デジタル可視イメージの圧縮に関し、より詳細には、ピクチャ間の冗長度を減らす時間圧縮に関する。ピクチャ間の冗長度を、動きベクトルの使用により、減らしたり除いたりする。本発明は、画質を最適化するため、ピクチャ内のマクロブロックの位置に基づく調節可能な動き推定パラメータおよびビット割り当てを備えた符号化器を提示する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
過去１０年間、全世界的な電子通信システムの到来が、人々が情報を送受信することができる方法を進歩させた。特に、近年、リアルタイムのビデオおよびオーディオ・システムが大幅に改善された。ビデオ・オン・デマンドおよびテレビ会議のようなサービスを加入者に提供するためには、膨大な量のネットワーク帯域幅が必要である。実際、ネットワーク帯域幅がそのようなシステムの有用性における主要な阻害要因であることが多い。
【０００３】
ネットワークによって課される制約を解消するため、圧縮システムが出現した。これらのシステムは、ピクチャシーケンスにおける冗長度を除くことにより、伝送しなければならないビデオおよびオーディオ・データの量を減らす。受け側でピクチャシーケンスを圧縮解除すると、それをリアルタイムで表示することができる。
【０００４】
代表的なビデオ圧縮規格の一例は、ＭＰＥＧ規格である。ＭＰＥＧ規格では、ビデオ圧縮は、ピクチャ内およびピクチャ間の両方で定義される。ピクチャ内のビデオ圧縮は、離散コサイン変換、量子化、可変長符号化およびハフマン符号化によってデジタル・イメージを時間領域から周波数領域に変換することによって達成される。ピクチャ間のビデオ圧縮は、「動き推定」と呼ばれるプロセスにより達成される。動き推定では、動きベクトルを差分データとともに使用して一つのピクチャから別のピクチャへの画素の集合の変換を記述する。
【０００５】
ＩＳＯ  ＭＰＥＧ２規格は、ビットストリームの構文（シンタックス）およびデコード処理の意味（セマンティクス）のみを指定する。符号化パラメータおよび性能対複雑さのトレードオフの選択は、符号化器開発者に委ねられる。
【０００６】
ＭＰＥＧ２準拠符号化処理の一つの特徴は、大規模な数値演算にある。７２０×４８０画素のピクチャサイズで毎秒３０フレームならば、一つのピクチャを３３．３ミリ秒で処理しなければならない。１６×１６画素のマクロブロック（ピクチャあたり１３５０マクロブロック）を平均２４．７マイクロ秒未満で処理しなければならない。マクロブロック処理時間の大部分は、時間冗長度を利用してピクチャを効率的に圧縮することを目標とする動き推定処理に費やされる。このように、２５マイクロ秒未満でマクロブロックを処理することが、画質を制限する要因である。
【０００７】
ＭＰＥＧ２準拠符号化処理のもう一つの特徴は、符号化ビデオ・ストリームに指定されるビット・レートである。ビット・レートは、１秒あたりのビット数で定義される。フレーム・レートおよび符号化されるピクチャのタイプに基づき、ピクチャあたりのビット数が割り当てられる。たとえば、毎秒６，０００，０００ビット（６Mbps）で毎秒３０フレームのピクチャでは、ビットが均一に割り当てられると仮定すると、各ピクチャが２００，０００ビットを割り当てられることになる。１３５０個のマクロブロックを有する７２０×４８０ピクチャでは、マクロブロックあたり１４８ビットが割り当てられると換算される。上述の動き推定処理の制約と同様、マクロブロックあたり割り当てられるビット数もまた、画質に影響を及ぼす。
【０００８】
これらの制約を考慮して、本発明は、従来のリアルタイム・ビデオ符号化処理の場合と比較して画質を高めることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
簡潔に記載すると、本発明は、一つの態様では、複数のマクロブロックを有するピクチャを処理する方法を含む。この方法は、ピクチャを少なくとも二つの領域に分割するステップと、マクロブロックが、ピクチャの少なくとも二つの領域のうち、どの領域に位置するかに基づいて、ピクチャのマクロブロックごとに少なくとも一つの符号化パラメータを設定するステップとを含む。機能強化として、ピクチャの少なくとも二つの領域は、ピクチャの中央領域と、少なくとも一つの外寄り領域とを含むことができる。符号化パラメータは、ピクチャの少なくとも一つの外寄り領域の画質を犠牲にして、ピクチャの中央領域の画質が改善されるように設定する。本発明にしたがって操作するための種々の符号化パラメータが論じられる。
【００１０】
もう一つの態様では、方法は、複数のマクロブロックを有するピクチャを処理するためのデジタル・ビデオ符号化システムを含む。デジタル・ビデオ符号化システムは、ピクチャを少なくとも二つの領域に分割するための手段と、ピクチャのマクロブロックごとに少なくとも一つの符号化パラメータを設定するための手段とを含む。ピクチャの分割から得られる少なくとも二つの領域は、マクロブロックが、ピクチャの少なくとも二つの領域のうち、どの領域に位置するかに基づいて、マクロブロックごとに少なくとも一つの符号化パラメータを設定するための手段によって用いられる。また、デジタル・ビデオ符号化システムに対する種々の機能強化が本明細書に記載され、特許請求される。
【００１１】
さらなる態様では、本発明は、複数のマクロブロックを有するピクチャを処理するのに使用するための、コンピュータ読み取り可能なプログラム・コード手段を中に備えたコンピュータ使用可能媒体を有するコンピュータ・プログラム製品を含む。コンピュータ・プログラム製品におけるコンピュータ読み取り可能なプログラム・コード手段は、コンピュータをしてピクチャを少なくとも二つの領域に分割させるためのコンピュータ読み取り可能なプログラム・コード手段と、コンピュータをして、マクロブロックが、ピクチャの少なくとも二つの領域のうち、どの領域に位置するかに基づいて、ピクチャのマクロブロックごとに少なくとも一つの符号化パラメータを設定させるためのコンピュータ読み取り可能なプログラム・コード手段とを含む。コンピュータをして少なくとも一つの符号化パラメータを設定させるためのコンピュータ読み取り可能なプログラム・コード手段は、ピクチャの少なくとも一つの外寄り領域の画質を犠牲にして、ピクチャの中央領域の画質を改善するように符号化されている。種々のパラメータ、たとえば動き推定パラメータやそのままマクロブロックあたりの目標ビット数を調節して、この目的を達成することができる。
【００１２】
再度述べるならば、本明細書に開示するものは、デジタル・ビデオ符号化器に用いられる符号化パラメータの選択の制御に基づいて、視認画質を高めるための手法である。この手法によると、まずピクチャを複数の領域、たとえば中央領域および周辺領域に分割する。次いで、それらの領域内のマクロブロックの位置に基づいて、符号化パラメータ、たとえば動き推定パラメータまたはマクロブロックあたりの目標ビット数をマクロブロックごとに調節する。本発明は、領域の境界または調節すべき特定の符号化パラメータを定義することはしない。そのような詳細は、ソース資料、アプリケーションまたは他の規準に基づいて定義することができる。動き推定と目標調節とは互いに独立している。しかし、両方の概念を併用して、画質を選択的に最適化するためのより高い能力を提供することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、ＭＰＥＧおよびＨＤＴＶ準拠符号化器および符号化方法に関する。符号化器によって実施される符号化機能には、データ入力、空間圧縮、動き推定、マクロブロック・タイプ生成、データ復元、エントロピー符号化およびデータ出力がある。空間圧縮は、離散コサイン変換（ＤＣＴ）、量子化およびエントロピー符号化を含む。時間圧縮は、集中復元処理、たとえば逆離散コサイン変換、逆量子化および動き補償を含む。動き推定および補償は時間圧縮機能である。空間および時間圧縮は、高い計算要件を伴う反復機能である。
【００１４】
より詳細には、本発明は、離散コサイン変換、量子化、エントロピー符号化、動き推定、動き補償および予測を含む空間および時間圧縮を実行するためのプロセッサに関し、さらに詳細には、空間および時間圧縮を達成するためのシステムに関する。
【００１５】
第一の圧縮ステップは、空間冗長度の除去、たとえば、「Ｉ」フレームピクチャの静止画における空間冗長度の除去である。空間冗長度とは、ピクチャ内の冗長度である。以下に説明する動き補償処理のブロック指向のため、ＭＰＥＧ２規格草案にとって、空間冗長度を減少するブロックベースの方法を使用することが望ましかった。選択する方法は、離散コサイン変換およびピクチャの離散コサイン変換符号化である。離散コサイン変換符号化を加重スカラ量子化およびランレングス符号化と組み合わせて、さらなるレベルの圧縮を達成する。
【００１６】
離散コサイン変換は直交変換である。直交変換は、周波数領域解釈を有するため、フィルタ・バンク指向性である。離散コサイン変換はまた、局所化される。すなわち、符号化処理は、６４個の変換係数またはサブバンドを計算するのに十分である８×８空間ウィンドウでサンプリングする。
【００１７】
離散コサイン変換のもう一つの利点は、高速の符号化および復号アルゴリズムが利用できることである。さらには、離散コサイン変換のサブバンド分解は、心理視覚的規準の有効利用を可能にする。
【００１８】
変換ののち、周波数係数の多く、特に、高い空間周波数の係数はゼロである。これらの係数は、ジグザグパターンに編成され、ラン−振幅（ラン−レベル）対に変換される。各対は、ゼロ係数の数および非ゼロ係数の振幅を示す。これを可変長符号で符号化する。
【００１９】
動き補償は、ピクチャ間の冗長度を減らすか、さらには除くために使用される。動き補償は、現ピクチャをブロック、たとえばマクロブロックに分割したのち、同様な内容を有する近接ブロックを求めて先に伝送したピクチャの中を探索することにより、時間冗長度を利用する。実際には、現ブロック画素と、参照ピクチャから抽出した予測ブロック画素との差分だけを圧縮して伝送する。
【００２０】
動き補償および予測のもっとも簡単な方法は、「Ｉ」ピクチャにおける画素ごとの輝度およびクロミナンス、すなわち強さおよび色を記録したのち、後続のピクチャにおける特定の画素ごとの輝度およびクロミナンスの変化を記録する方法である。しかし、物体がピクチャの間で移動する、すなわち、画素コンテンツがあるピクチャにおけるある場所から後続のピクチャにおける異なる場所に移動するため、これは、伝送媒体帯域幅、メモリ、プロセッサ能力および処理時間の点で非経済的である。より進んだ概念は、前または後のピクチャを使用して、たとえば動きベクトルによって画素のブロックが後または前のピクチャの中でどこにくるかを予測し、結果を「予測ピクチャ」すなわち「Ｐ」ピクチャとして書き込む方法である。より詳細には、これは、ｉ番目のピクチャの画素または画素のマクロブロックがｉ−１番目またはｉ＋１番目のピクチャの中でどこにくるかの最良の推定または予測を行うことを含む。さらに一歩進んだ方法は、後および前のピクチャの両方を使用して、画素のブロックが中間ピクチャすなわち「Ｂ」ピクチャの中でどこにくるかを予測する方法である。
【００２１】
注意すべきは、ピクチャ符号化順序およびピクチャ伝送順序がピクチャ表示順序とは必ずしも合致しないということである。図２を参照すること。Ｉ−Ｐ−Ｂ系では、入力ピクチャ伝送順序は符号化順序とは異なり、入力ピクチャは、符号化に使用されるまで一時的にバッファに記憶されなければならない。
【００２２】
例を示すため、ＭＰＥＧ準拠符号化の一般的な流れを図１に示す。この流れ図では、ｉ番目のピクチャおよびｉ＋１番目のピクチャのイメージを処理して動きベクトルを生成する。動きベクトルは、画素のマクロブロック（ＭＢ）が前および／または後のピクチャの中でどこにくるかを予測する。全イメージの代わりに動きベクトルを使用することが、ＭＰＥＧおよびＨＤＴＶ規格における時間圧縮の主要な側面である。図１に示すように、動きベクトルは、ひとたび生成されると、画素のマクロブロックをｉ番目のピクチャからｉ＋１番目のピクチャに変換するのに使用される。
【００２３】
図１に示すように、符号化処理においては、ｉ番目のピクチャおよびｉ＋１番目のピクチャのイメージを符号化器１１で処理して、動きベクトルを生成する。たとえば、ｉ＋１番目以降のピクチャはこの動きベクトルの形で符号化され、伝送される。後のピクチャの入力イメージ１１１が符号化器の動き推定装置４３に送られる。この動き推定装置４３の出力として動きベクトル１１３が形成される。これらのベクトルは、動き補償装置４１により、「参照」データと呼ばれるマクロブロック・データを前および／または未来のピクチャから検索して出力するのに使用される。動き補償装置４１の一方の出力は動き推定装置４３からの出力から減算され、離散コサイン変換器２１の入力に送られる。離散コサイン変換器２１の出力は量子化器２３で量子化される。量子化器２３は二つの出力１２１および１３１を有する。一方の出力１２１は、伝送前のさらなる圧縮および処理のために、ランレングス符号化器のような可変長符号化器２５に送られる。他方の出力１３１は、画素の符号化マクロブロックの復元を受けたのち、フレーム・メモリ４２に記憶される。例として示す符号化器においては、この第二の出力１３１は逆量子化２９および逆離散コサイン変換３１を受けて、損失のある差分マクロブロックを返す。このデータが動き補償装置４１の出力に加算され、損失のあるピクチャがフレーム・メモリ４２に返される。
【００２４】
図２に示すように、ピクチャには三つのタイプがある。まず、全体が符号化され、伝送され、動きベクトルを定義する必要のないイントラ・ピクチャまたは「Ｉ」ピクチャがある。このような「Ｉ」ピクチャは動きベクトルのソースとして働く。そして、前のピクチャからの動きベクトルによって形成され、さらなるピクチャの動きベクトルのソースとして働くことができる「予測ピクチャ」または「Ｐ」ピクチャがある。最後に、他の二つのピクチャ（一つは過去のもの、一つは未来のもの）からの動きベクトルによって形成され、動きベクトルのソースとして働くことができない「双方向ピクチャ」または「Ｂ」ピクチャがある。動きベクトルは、「Ｉ」および「Ｐ」ピクチャから生成され、「Ｐ」および「Ｂ」ピクチャを形成するのに使用される。
【００２５】
図３に示す動き推定を実施する一つの方法は、ｉ番目のピクチャのマクロブロック２１１を次のピクチャの区域の中で探索して、最良一致マクロブロック２１３を見いだす方法である。この方法でマクロブロックを変換すると、図４に示すように、ｉ＋１番目のピクチャのマクロブロックのパターンが得られる。このようにして、ｉ番目のピクチャをたとえば動きベクトルおよび差分データによってわずかに変更して、ｉ＋１番目のピクチャを生成する。符号化されるものは、動きベクトルおよび差分データであり、ｉ＋１番目のピクチャそのものではない。動きベクトルはイメージの位置をピクチャ間で変換し、差分データは、クロミナンス、輝度および彩度における変化、すなわち、明暗および照度における変化を示す。
【００２６】
図３に戻ると、ｉ番目のピクチャにおいて、ｉ＋１番目のピクチャと同じ場所から出発することにより、良好な一致を求める。ｉ番目のピクチャの中に探索ウィンドウが生成される。この探索ウィンドウの中で最良一致を求めて探索する。ひとたび見つかったならば、マクロブロックの最良一致動きベクトルを符号化する。最良一致マクロブロックの符号化は、動きベクトル、すなわち、次のピクチャで最良一致を得るためのｘ方向およびｙ方向の画素変位を含む。同様に、現マクロブロックと最良一致参照マクロブロックとの間のクロミナンスおよび輝度における差である、「予測誤差」とも呼ばれる差分データを符号化する。
【００２７】
ＭＰＥＧ２符号化の動作機能は、例えば１９９７年４月１日に出願された米国特許出願第０８／８３１１５７号に詳細に論じられている。
【００２８】
最初に述べたように、本発明によると、ピクチャの周辺部の画質を犠牲にしてピクチャ中央の画質を改善することにより、知覚画質を高めることができる。以下、境界または領域を定義して、たとえばピクチャの中央領域、中間領域および周辺領域を設定することができるフレキシブルなビデオ符号化器を説明する。この符号化器は、たとえば、マクロブロックの動き推定パラメータおよびビット割り当てを調整して、マクロブロックがどの領域に位置するのかに基づいて画質を最適化することができる。
【００２９】
リアルタイム・ビデオ符号化処理は高度の数値計算を必要とする。７２０×４８０画素のピクチャサイズで毎秒３０フレームならば、一つのピクチャを３３．３ミリ秒で処理しなければならない。ピクチャあたり１３５０個のマクロブロックがあると仮定すると、１６×１６画素のマクロブロックを平均２４．７マイクロ秒未満で処理しなければならない。
【００３０】
利用できる時間のうち、マクロブロック処理時間の大部分は、時間冗長度を利用してピクチャを効率的に圧縮することを目標とする動き推定処理４３（図１）に費やされる。このように、本発明にしたがって画質を最大限にする一つの方法は、ピクチャの重要な部分により多くの動き推定処理時間を費やすことである。視認にとってもっとも重要なピクチャ区域は、発明者によると、ピクチャの中央であると考えられる。通常この部分が見る人の注意を引き付けるからである。本発明によると、より高い画質を中央部に得るため、ピクチャの縁に費やす動き推定処理の時間を犠牲にすることができる。
【００３１】
ＭＰＥＧ２ビデオ符号化では、マクロブロックは、単一の１６×１６フレーム・マクロブロックまたは別々のインタレースした２つの１６×８フィールド・ブロック（ｆ１およびｆ２と指定）として符号化することができる。動き補償ステップは、全画素動き推定、半画素動き推定およびデュアル・プライム動き推定からなる。動き推定を完了するまでの時間ｔ（ｍｅ）は、以下のように定義することができる。
t(me)=t(fp)+t(hp)+t(dp)
ただし、
t(fp)＝全画素（ｆｐ）動き推定を完了するための時間
t(hp)＝半画素（ｈｐ）動き推定を完了するための時間
t(dp)＝デュアル・プライム（ｄｐ）動き推定を完了するための時間
【００３２】
動き推定処理の各ステップは、そのステップでの各探索を完了するための時間にさらに分割することができる。たとえば、双方向フレーム・符号化（Ｂ）ピクチャに可能な全画素動き推定探索の最大数を以下に記す。半画素動き推定は、同じ最大数の探索を有する。
0003703299.tif 000002
ただし、
0003703299.tif 000003
ただし、
t(hp_cfr_pfr)＝ｈｐ現フレーム／過去参照フレーム探索時間
t(hp_cfr_ffr)＝ｈｐ現フレーム／未来参照フレーム探索時間
t(hp_cfr_bfr)＝ｈｐ現フレーム／双方向参照フレーム探索時間
t(hp_cf1_pf1)＝ｈｐ現フィールド１／過去参照フィールド１探索時間
t(hp_cf1_pf2)＝ｈｐ現フィールド１／過去参照フィールド２探索時間
t(hp_cf1_ff1)＝ｈｐ現フィールド１／未来参照フィールド１探索時間
t(hp_cf1_ff2)＝ｈｐ現フィールド１／未来参照フィールド２探索時間
t(hp_cf1_bfx)＝ｈｐ現フィールド１／双方向参照フィールド探索時間
t(hp_cf2_pf1)＝ｈｐ現フィールド２／過去参照フィールド１探索時間
t(hp_cf2_pf2)＝ｈｐ現フィールド２／過去参照フィールド２探索時間
t(hp_cf2_ff1)＝ｈｐ現フィールド２／未来参照フィールド１探索時間
t(hp_cf2_ff2)＝ｈｐ現フィールド２／未来参照フィールド２探索時間
t(hp_cf2_bfx)＝ｈｐ現フィールド２／双方向参照フィールド探索時間
【００３３】
予測符号化（Ｐ）ピクチャは、図５に示す全画素動き推定探索の以下の最大数を含む。半画素動き推定は、同じ最大数の探索を有する。
0003703299.tif 000004
【００３４】
デュアル・プライム動き推定は、予測符号化（Ｐ）ピクチャに対してしか実施することができず、以下の探索からなる。
t(dp)=t(dp_cf1_pf2)+t(dp_cf2_pf1)
ただし、
t(dp_cf1_pf2)＝ｄｐ現フレーム１／過去参照フィールド２探索時間
t(dp_cf2_pf1)＝ｄｐ現フレーム２／過去参照フィールド１探索時間
【００３５】
動き推定ステップを完了するのに要する時間はいくつかの要因によって制御される。一つの要因は、動き推定を実施するのに使用される回路である。存在する回路の速度および量ならびに設計の効率（たとえばパイプライン処理、データフローの実現方法など）が、動き推定を完了するのに要する時間を決定するのに重要な役割を演じる。符号化器における回路特性はハードウェアで固定されており、したがって、調節することはできない。
【００３６】
動き推定処理を完了するのに要する時間は、実行される探索の総数および各探索で探索される区域のサイズに比例する。一般に、探索区域がより大きければ、より良好に一致する参照データを見いだす機会が大きくなるため、より良い圧縮につながる。しかし、探索区域のサイズが増すにつれ、参照データの区域を探索するのに要する時間は増す。
【００３７】
具体的な符号化器の実現では、マクロブロックあたりの処理時間の要件を満たすため、回路、動き推定ステップ、ステップあたりの探索数および探索区域のサイズがすべて均衡していなければならない。従来、これらの特徴はすべて一つのピクチャで均衡している。均衡は、各マクロブロックに対して同一の動き推定処理を実施し、マクロブロックの全処理時間がたとえば２４．７マイクロ秒未満であることを保証することによって達成される。本発明によると、知覚画質を高めるため、マクロブロックが、ピクチャの二つ以上の領域のうち、どの領域にあるかに依存して、これらの動き推定パラメータをマクロブロックごとに変化させる。
【００３８】
本発明を理解するため、三つの領域を用いる例を説明する。この概念は三つの領域に限定されるものではなく、むしろ、ピクチャを二つ以上の領域に分割することに適用される。さらには、領域のサイズ、形状および場所は可変性であり、特定の領域に望まれる画質に依存する。一例として、図７は、複数のマクロブロックが格子形状に配置されているピクチャを示す。各マクロブロックは、分割されたピクチャの三つの領域の一つの中に位置している。この例では、領域Ｒ３が中央領域を構成し、領域Ｒ２が中間領域であり、領域Ｒ１が周辺領域である。領域Ｒ２およびＲ１は、領域Ｒ３を中心にして同心的である。
【００３９】
一つの詳細な例として、次のような仮定をたてる。「領域Ｒ１′がピクチャの各縁の一番外のマクロブロックを含み、結果として１４６個のマクロブロックをＲ１′に含み、領域Ｒ２′が領域Ｒ１′の内側の２行および３列のマクロブロック、すなわち２３０個のマクロブロックを含み、残りのマクロブロック、すなわち９４７個のマクロブロックが中央領域Ｒ３′にある」。
【００４０】
本発明の次のステップは、領域ごとに動き推定処理を調節するステップである。以下の記述は、マクロブロック・フレーム符号化Ｐピクチャにおける全画素動き推定ステップのみに対する調節を詳述する。全画素動き推定に適用することができる代替調節が他にもあり、本発明にしたがって同様な調節を半画素および／またはデュアル・プライム動き推定ステップにも応用できることが理解されよう。Ｂピクチャを処理するとき、種々の動き推定ステップに適用することができる動き推定代替方法が数多くある。
【００４１】
７２０×４８０画素のピクチャサイズで毎秒３０フレームであるならば、マクロブロックの平均処理時間が２４．７マイクロ秒未満でなければならない。この例では、動き推定に利用可能な時間の量ｔ（ｍ）がマクロブロックあたり１８マイクロ秒であると決定されたと仮定する。すると、合計ピクチャ動き推定時間Ｔ（ｍ）は２４，３００マイクロ秒である。
【００４２】
本発明を使用しないならば、動き推定パラメータの均衡は通常、すべての時間単位がマイクロ秒であるとして、結果的に以下を実現させるであろう。
・現フレーム探索のための全画素探索範囲（ｆｐ＿ｃｆｒ）は、水平方向＋／−３２および垂直方向＋／−３２である。
・現フィールドｆ１またはｆ２のための全画素探索範囲（ｆｐ＿ｃｆ１、ｆｐ＿ｃｆ２）は、垂直方向＋／−１６である。
・設計の制限により、反対パリティの全画素フィールド探索を実行するには時間が不十分である。
t(me)<=18
t(me)=t(fp)+t(hp)+t(dp)
【００４３】
半画素およびデュアル・プライムの動き推定時間がそれぞれ４マイクロ秒に等しいと仮定する。すると、全画素動き推定時間は、以下のようにならなければならない。
t(fp)<=t(m)-(t(hp)+t(dp))
t(fp)<=18  -(  4  +  4  )
t(fp)<=10
【００４４】
さらに、以下の探索範囲サイズについて、対応する動き推定時間が存在すると仮定する。
0003703299.tif 000005
【００４５】
現マクロブロック・フィールド探索を同じパリティの探索に限定することにより、全画素動き推定に要する時間がｔ（ｆｐ）＜＝１０マイクロ秒の要件を満たすようになる。
0003703299.tif 000006
【００４６】
本発明を使用すると、三つの領域の動き推定パラメータを調節して、ピクチャの中央の画質を高めることができる。動き推定時間は、二つの非中央領域では減少し、その時間節約分が中央に使用される。
【００４７】
領域Ｒ１′では、以下の動き推定パラメータが設定される。
・現フレーム探索のための全画素探索範囲（ｆｐ＿ｃｆｒ）は、水平方向＋／−８および垂直方向＋／−８である。
・現フィールドｆ１またはｆ２については全画素探索範囲を実行しない。
・半画素探索は実行しない。
・デュアル・プライム探索は実行しない。
【００４８】
マクロブロックあたりのＲ１′全画素動き推定時間ｔ（ｆｐＲ１）、マクロブロックあたりの合計Ｒ１′動き推定時間ｔ（ｍｅＲ１）およびＲ１′に対する合計動き推定時間Ｔ（ｍｅＲ１）は、以下に示すように計算する。
【００４９】
以下の探索範囲のサイズについて、対応する動き推定時間が存在すると仮定する。
0003703299.tif 000007
【００５０】
領域Ｒ２′では、以下の動き推定パラメータが設定される。
・現フレーム探索のための全画素探索範囲（ｆｐ＿ｃｆｒ）は、水平方向＋／−１６および垂直方向＋／−１６である。
・現フィールドｆ１またはｆ２のための全画素探索範囲（ｆｐ＿ｃｆ１、ｆｐ＿ｃｆ２）は、水平方向＋／−８および垂直方向＋／−８である。
・全画素現フィールド反対パリティ探索は実行しない。
・半画素探索を実行。
・デュアル・プライム探索は実行しない。
【００５１】
マクロブロックあたりのＲ２′全画素動き推定時間ｔ（ｆｐＲ２）、マクロブロックあたりの合計Ｒ２′動き推定時間ｔ（ｍｅＲ２）およびＲ２′に対する合計動き推定時間Ｔ（ｍｅＲ２）は、以下に示すように計算する。
【００５２】
以下の探索範囲のサイズについて、対応する動き推定時間が存在すると仮定する。
0003703299.tif 000008
【００５３】
領域Ｒ３′では、以下の動き推定パラメータが設定される。
・Ｔ（ｍｅＲ３）＜＝２４，３００−（２９２＋２０７０）＝２１，９３８
・ｔ（ｍｅＲ３）＜＝２１，９３８／９７４マクロブロック
・ｔ（ｍｅＲ３）＜＝２２．５μs
・すべての探索を実行。
・ｔ（ｆｐＲ３）＜＝２２．５−（ｔ（ｈｐ）＋ｔ（ｄｐ））
・ｔ（ｆｐＲ３）＜＝２２．５−（４＋４）
・ｔ（ｆｐＲ３）＜＝１４．５
・さらなる時間を使用して全画素現フレーム探索の範囲を拡大することができる。
・現フレーム探索のための全画素探索範囲（ｆｐ＿ｃｆｒ）は、水平方向＋／−４８および垂直方向＋／−４８である。
・現フィールドｆ１またはｆ２のための全画素探索範囲（ｆｐ＿ｃｆ１、ｆｐ＿ｃｆ２）は、水平方向＋／−１６および垂直方向＋／−１６である。
・すべての全画素現フィールド探索を実行。
・半画素探索を実行。
・デュアル・プライム探索を実行。
【００５４】
マクロブロックあたりのＲ３′全画素動き推定時間ｔ（ｆｐＲ３）、マクロブロックあたりの合計Ｒ３′動き推定時間ｔ（ｍｅＲ３）およびＲ３′に対する合計動き推定時間Ｔ（ｍｅＲ３）は、以下に示すように計算する。
0003703299.tif 000009
【００５５】
この例では、本発明が、二つの周辺領域における３７６個のマクロブロックの動き推定時間を制限することにより、ピクチャの中央の９７４個のマクロブロックについて、二つの追加的な探索、反対パリティ全画素フィールド探索、および全画素現フレーム探索範囲拡大を可能にした。これは、ピクチャの中央のより良好な動き推定および圧縮を可能にする。求められるとおり、ピクチャの合計動き推定時間は２４，３００マイクロ秒未満である。
0003703299.tif 000010
【００５６】
合計動き推定時間に加えて、マクロブロックまたはピクチャごとに、ピクチャ上のいくつかの定義済み領域の一つの中の位置に依存して、種々の符号化パラメータを調節することができる。たとえば、ビット割り当てが、知覚画質に影響を及ぼすもう一つの符号化パラメータである。ビット割り当ての基本は、符号化ビデオ・ストリームに指定されるビット・レートである。ビット・レートは、秒あたりのビット数によって定義される。符号化されるピクチャのマクロブロック・フレーム・レートおよびタイプに基づき、ピクチャあたりのビット数が割り当てられる。たとえば、毎秒６，０００，０００ビット（６Mbps）で毎秒３０フレームのピクチャならば、ビットが均一に割り当てられると仮定すると、各ピクチャが２００，０００ビットを割り当てられることになる。７２０×４８０ピクチャ（１３５０マクロブロック）では、マクロブロックあたり１４８ビットが割り当てられることになる。
【００５７】
デジタル・ビデオ符号化器のビット・レート制御アルゴリズムは、マクロブロックあたりの割り当てビットを、マクロブロックを符号化するための目標として使用し、適切な量子化値を設定する。簡単なアルゴリズムは、目標ビットの値に基づいて量子化値を設定することである。より緻密なアルゴリズムは、前処理およびフィードバックを組み込んで、量子化を調節するのに使用することができるさらなる情報を提供することができる。
【００５８】
マクロブロックあたりの目標ビット（および他の符号化パラメータ、たとえば動き推定パラメータ）の調節は、ソフトウェア制御の下で必要な値を調節する能力を有する、符号化器に組み込まれた符号化プロセッサ２００の機能である。図６では、符号化プロセッサ２００は、一つ以上の動き推定パラメータを制御するために動き推定ユニット４３に接続され、また、マクロブロックあたりの設定目標ビットに基づいて量子化値を制御するために量子化器２３に接続されている。本発明による、ソフトウェアを用いてのプロセッサ２００の実現は、当業者であれば、本明細書での説明に基づいて容易に実施することができる。プロセッサ２００は実質的に動き推定およびマクロブロックあたりの目標ビットの値のセットアップを制御する。
【００５９】
本発明によると、マクロブロックあたり割り当てられるビットの数は、ピクチャの中のマクロブロックの場所、すなわち、マクロブロックが分割されたピクチャのどの領域に位置するかに基づいて調節される。例で定義した三つの領域の場合、本発明にしたがって、領域ごとに以下のマクロブロック（ＭＢ）あたりのビット数を割り当てることができる。
領域１−５０ビット／ＭＢ。領域１合計ビット＝７．３Ｋ
領域２−１００ビット／ＭＢ。領域２合計ビット＝２３Ｋ
領域３−１７４ビット／ＭＢ。領域３合計ビット＝１６９．５Ｋ
【００６０】
上記の数では、ピクチャあたりの合計ビットは、必要とされる２００，０００ビットを満たす。しかし、マクロブロックあたりの目標ビットを選択的に分布させることにより、本発明を用いない場合よりもほぼ２０％多くのマクロブロックあたりの目標ビットがピクチャの中央領域に割り当てられる。このより高い目標値が、ビット割り当てアルゴリズムの要素として組み込まれ、より低い量子化、ひいてはより高い画質をピクチャの中央領域にもたらすことになる。
【００６１】
当業者であれば、上記論述から、デジタル・ビデオ符号化器で用いられる選択された符号化パラメータの制御に基づいて画質を高めるためのいくつかの手法が本明細書によって提示されることを察知するであろう。すべての態様で、まずピクチャを複数の領域、たとえば中央領域および周辺領域に分割する。次に、それらの領域の中のマクロブロックの場所に基づいて、符号化パラメータ、たとえば動き推定パラメータまたはマクロビットあたりの目標ビットをマクロブロックごとに調節する。本発明は、領域の境界または調節すべき特定の符号化パラメータを定義しようとはしない。そのような詳細は、ソース資料、アプリケーションまたは他の規準に基づいて定義することができる。動き推定と目標調節とは互いに独立している。しかし、両方の概念を併用して、画質を選択的に最適化するためのより高い能力を提供することができる。
【００６２】
本発明は、たとえば、コンピュータ使用可能な媒体を有する製品（たとえば、一つ以上のコンピュータ・プログラム製品）に含めることができる。媒体は、その中に具現化された、たとえば、本発明の能力を提供し、促進するためのコンピュータ読み取り可能なプログラム・コード手段を有する。製品は、コンピュータシステムの一部として組み込むこともできるし、別個に販売することもできる。
【００６３】
本明細書に示す流れ図は例として提供するものである。本発明の真髄を逸することなく、これらの図面またはそれらの中に記載されたステップもしくは動作に対して変更を加えることもできる。たとえば、場合によっては、ステップを異なる順序で実施してもよく、ステップを追加したり、削除したり、変更したりしてもよい。これらの変更はすべて、請求の範囲に定義する本発明の一部を構成するものとみなされる。
【００６４】
本発明を、その特定の好ましい実施態様にしたがって本明細書に詳細に記載したが、当業者であれば、その中で多くの修正および変更を加えることができる。したがって、請求の範囲は、本発明の真髄および範囲に該当するような修正および変更をくまなく包含するものである。
【００６５】
まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。
（１）  複数のマクロブロックを有するピクチャを処理する方法であって、
前記ピクチャを少なくとも二つの領域に分割するステップと、及び
前記マクロブロックが、前記ピクチャの前記少なくとも二つの領域のうちのどの領域に位置するかに基づいて、前記ピクチャの各マクロブロックの動き推定パラメータを設定するステップであって、前記動き推定パラメータは、動き推定を実行する探索区域のサイズと、少なくとも、半画素探索を実行するか否かのパラメータ、デュアル・プライム探索を実行するか否かのパラメータのうちの１つのパラメータとを含み、前記動き推定パラメータは、一つの領域の画質を他の領域の画質よりも高めるように設定される、前記設定するステップと
を含む、前記方法。
（２）  前記少なくとも二つの領域が、前記ピクチャの中央領域と、前記中央領域の外側に配置された前記ピクチャの少なくとも一つの外寄り領域とを含み、及び前記設定するステップが、各マクロブロックに動き推定パラメータを設定して、前記ピクチャの前記中央領域の画質を前記ピクチャの前記少なくとも一つの外寄り領域の画質よりも高めるステップを更に含む、（１）に記載の方法。
（３）  前記動き推定パラメータを設定するステップが、前記ピクチャの中央領域の各マクロブロックの動き推定処理の合計時間が前記ピクチャの前記少なくとも一つの外寄り領域の各マクロブロックの動き推定処理の合計時間よりも長くなるように、前記動き推定パラメータを設定して、前記ピクチャの前記中央領域の画質を前記ピクチャの前記少なくとも一つの外寄り領域よりも高めることを含む、請求項１に記載の方法。
（４）  前記ピクチャの前記少なくとも一つの外寄り領域が二つの外寄り領域を含み、第一の外寄り領域が前記中央領域を包囲し、かつ第二の外寄り領域が前記第一の外寄り領域を包囲し、かつ前記第二の外寄り領域が前記ピクチャの周辺領域を含み、及びここで前記方法が、前記ピクチャの各マクロブロックのために前記動き推定パラメータを設定して、前記第一の外寄り領域の前記マクロブロックの画質を前記第二の外寄り領域内の前記マクロブロックの画質よりも高め、かつ前記中央領域内の前記マクロブロックの画質を前記第一の外寄り領域内の前記マクロブロックの画質よりも高めるステップを更に含む、（２）に記載の方法。
（５）  前記設定するステップが、前記マクロブロックあたりの目標ビットを設定するステップを更に含み、及びここで前記設定するステップが、前記ピクチャの前記中央領域内の各マクロブロックのマクロブロック当たりの目標ビットを、前記ピクチャの前記少なくとも一つの外寄り領域の各マクロブロックのマクロブロック当たりの前記目標ビットよりも高く設定する、（２）に記載の方法。
（６）  前記少なくとも一つの外寄り領域が第一の外寄り領域と第二の外寄り領域とを含み、前記第一の外寄り領域が前記中央領域を包囲し、かつ前記第二の外寄り領域が前記第一の外寄り領域を包囲し、かつ前記第二の外寄り領域が周辺領域を含み、及びここで前記設定するステップが、前記第一の外寄り領域の各マクロブロックの前記マクロブロック当たりの前記目標ビットを、前記ピクチャの前記中央領域の各マクロブロックのマクロブロック当たりの目標ビットと前記ピクチャの前記周辺領域の各マクロブロックのマクロブロック当たりの前記目標ビットとの中間値に設定することを含む、（５）に記載の方法。
（７）  前記設定するステップは、前記マクロブロックが、前記ピクチャの前記少なくとも二つの領域のうちのどの領域に位置するかに基づいて、各マクロブロックのマクロブロック当たりの目標ビットを設定することを更に含む、（１）に記載の方法。
（８）  前記ピクチャの前記少なくとも一つの外寄り領域が複数の外寄り領域を含み、前記複数の外寄り領域の各々が前記中央領域と同心的であり、及びここで前記設定するための手段は、画質が前記複数の外寄り領域の各外寄り領域を通じて前記中央領域から前記ピクチャの周辺部へと低下するように前記ピクチャの前記各マクロブロックの前記動き推定パラメータを設定するためのステップを含む、（２）に記載の方法。
（９）  複数のマクロブロックを有するピクチャを処理するためのデジタル・ビデオ符号化システムであって、
前記ピクチャを少なくとも二つの領域に分割するための手段と、及び
前記マクロブロックが、前記ピクチャの前記少なくとも二つの領域のうちのどの領域に位置するかに基づいて、前記ピクチャの各マクロブロックの動き推定パラメータを設定するための手段であって、前記動き推定パラメータは、動き推定を実行する探索区域のサイズと、少なくとも、半画素探索を実行するか否かのパラメータ、デュアル・プライム探索を実行するか否かのパラメータのうちの１つのパラメータとを含み、前記動き推定パラメータは、一つの領域の画質を他の領域の画質よりも高めるように設定される、前記設定するための手段と
を含む、前記デジタル・ビデオ符号化システム。
（１０）  前記少なくとも二つの領域が、前記ピクチャの中央領域と、前記中央領域の外側に配置された前記ピクチャの少なくとも一つの外寄り領域とを含み、及びここで前記設定するための手段が、各マクロブロックに動き推定パラメータを設定して、前記ピクチャの前記中央領域の画質を前記ピクチャの前記少なくとも一つの外寄り領域の画質よりも高めるための手段を含む、（９）に記載のデジタル・ビデオ符号化システム。
（１１）  前記動き推定パラメータを設定する手段が、前記ピクチャの中央領域の各マクロブロックの動き推定処理の合計時間が前記ピクチャの前記少なくとも一つの外寄り領域の各マクロブロックの動き推定処理の合計時間よりも長くなるように、前記動き推定パラメータを設定して、前記ピクチャの前記中央領域の画質を前記ピクチャの前記少なくとも一つの外寄り領域よりも高めることを含む、請求項９に記載のデジタル・ビデオ符号化システム。
（１２）  前記ピクチャの前記少なくとも一つの外寄り領域が二つの外寄り領域を含み、第一の外寄り領域が前記中央領域を包囲し、かつ第二の外寄り領域が前記第一の外寄り領域を包囲し、かつ前記第二の外寄り領域が前記ピクチャの周辺領域を含み、及びここで前記デジタル・ビデオ符号化システムが、前記ピクチャの各マクロブロックのために前記動き推定パラメータを設定して、前記第一の外寄り領域の前記マクロブロックの画質を前記第二の外寄り領域内の前記マクロブロックの画質よりも高め、かつ前記中央領域内の前記マクロブロックの画質を前記第一の外寄り領域内の前記マクロブロックの画質よりも高める手段を更に含む、（１０）に記載のデジタル・ビデオ符号化システム。
（１３）  前記設定する手段が、前記マクロブロックあたりの目標ビットを設定する手段を更に含み、及びここで前記設定する手段が、前記ピクチャの前記中央領域内の各マクロブロックのマクロブロック当たりの目標ビットを、前記ピクチャの前記少なくとも一つの外寄り領域の各マクロブロックのマクロブロック当たりの前記目標ビットよりも高く設定する、（１０）に記載のデジタル・ビデオ符号化システム。
（１４）  前記少なくとも一つの外寄り領域が第一の外寄り領域と第二の外寄り領域とを含み、前記第一の外寄り領域が前記中央領域を包囲し、かつ前記第二の外寄り領域が前記第一の外寄り領域を包囲し、かつ前記第二の外寄り領域が周辺領域を含み、及びここで前記設定する手段が、前記第一の外寄り領域の各マクロブロックの前記マクロブロック当たりの前記目標ビットを、前記ピクチャの前記中央領域の各マクロブロックのマクロブロック当たりの目標ビットと前記ピクチャの前記周辺領域の各マクロブロックのマクロブロック当たりの前記目標ビットとの中間値に設定することを含む、（１３）に記載のデジタル・ビデオ符号化システム。
（１５）  前記設定する手段は、前記マクロブロックが、前記ピクチャの前記少なくとも二つの領域のうちのどの領域に位置するかに基づいて、各マクロブロックのマクロブロック当たりの目標ビットを設定することを更に含む、（９）に記載のデジタル・ビデオ符号化システム。
（１６）  前記ピクチャの前記少なくとも一つの外寄り領域が複数の外寄り領域を含み、前記複数の外寄り領域の各々が前記中央領域と同心的であり、及びここで前記設定するための手段は、画質が前記複数の外寄り領域の各外寄り領域を通じて前記中央領域から前記ピクチャの周辺部へと低下するように前記ピクチャの前記各マクロブロックの前記動き推定パラメータを設定するための手段を含む、（１０）に記載のデジタル・ビデオ符号化システム。
（１７）  複数のマクロブロックを有するピクチャを処理するのに使用するための、コンピュータ読み取り可能なプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
前記プログラムが（１）から（８）に記載の方法を含むところのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【図面の簡単な説明】
【図１】  離散コサイン変換器２１、量子化器２３、可変長符号化器２５、逆量子化器２９、逆離散コサイン変換器３１、動き補償４１、フレーム・メモリ４２および動き推定４３を含むＭＰＥＧ２準拠符号化器１１の流れ図である。データ経路は、ｉ番目のピクチャ入力１１、差分データ１１２、動きベクトル１１３、ピクチャ出力１２１、動き推定および補償のフィードバックピクチャ１３１ならびに動き補償されたピクチャ１０１を含む。この図は、ｉ番目のピクチャがフレーム・メモリ４２の中に存在し、ｉ＋１番目のピクチャが動き推定によって符号化されていると仮定している。
【図２】  Ｉ、ＰおよびＢピクチャ、それらの表示順序および伝送順序の例、ならびに前方動き予測および後方動き予測を示す図である。
【図３】  現フレームまたはピクチャにおける動き推定ブロックから後または前のフレームまたはピクチャにおける最良一致ブロックへの探索を示す図である。要素２１１および２１１′は両ピクチャにおける同じ場所を表す。
【図４】  前のピクチャから新たなピクチャへの、動きベクトルに従ったブロックの移動と、動きベクトルを使用して前のピクチャのブロックを調節した後のピクチャを示す図である。
【図５】  現マクロブロック・フレーム／過去マクロブロック・フレーム参照探索、現フィールド１／過去参照フィールド１探索、現フィールド１／過去参照フィールド２探索、現フィールド２／過去参照フィールド１探索、および現フィールド２／過去参照フィールド２探索を含む、最大数の全画素動き推定探索を示す、予測符号化（Ｐ）ピクチャを示す図である。
【図６】  本発明にしたがって動き推定およびマクロブロックあたりの目標ビットのセットアップを制御するための、符号化プロセッサ２００を用いるＭＰＥＧ２準拠符号化器の修正流れ図である。
【図７】  本発明にしたがって、ピクチャを、それぞれが動き推定のための固有探索区域および／またはマクロブロックあたりの固有目標ビットを有する三つの領域に分割した例を示す図である。
【符号の説明】
１１  符号化器
２１  離散コサイン変換器
２３  量子化器
２５  可変長コーダ
２９  逆量子化器
３１  逆離散コサイン変換器
４１  動き補償装置
４２  フレーム・メモリ
４３  動き推定装置
２００  符号化プロセッサ
【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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【図６】
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【図７】
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