(57)【要約】  データをＭＰＥＧアルゴリズムなどの符号化アルゴリズムへ送信する前に、前処理モジュールにおいてデータの空間的及び時間的相関関係を高めることにより追加のデータ圧縮が実現される。データの入力フレームは、輝度フレームと２つのクロミナンスフレームとに分解される。輝度フレームは、複数の輝度画素の各々に基づいてフレーム内で変換され、複数の変換済み輝度画素を有する変換済み輝度フレームが生成される。輝度フレームの複数の輝度画素と変換済み輝度フレームの複数の変換済み輝度画素との間の関係を記述するマップが作成される。２つのクロミナンスフレームは、このマップに基づいて変換され、２つの変換済みクロミナンスフレームが生成される。上記変換済み輝度フレームと２つの変換済みクロミナンスフレームとが一体化され、変換済み出力フレームが生成される。
2009512284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素から構成される入力フレームを、各々が複数の分解済み画素から構成される、第１のコンポーネントフレームと複数の追加コンポーネントフレームとに分解するステップと、
前記第１のコンポーネントフレームの前記複数の分解済み画素の各々に基づいて、前記第１のコンポーネントフレームの前記複数の分解済み画素をリオーダし、複数の変換された分解済み画素を有する第１の変換済みフレームを生成するステップと、
前記第１のコンポーネントフレームの前記複数の分解済み画素と、前記第１の変換済みフレームの前記複数の変換された分解済み画素との間の関係を記述するマップを作成するステップと、
前記複数の追加コンポーネントフレームの各々の前記複数の分解済み画素を、前記マップに基づいてリオーダし、複数の追加の変換済みフレームを生成するステップと、
前記第１の変換済みフレームと前記複数の追加の変換済みフレームとを一体化して、変換済み出力フレームを生成するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１のコンポーネントフレームの前記複数の分解済み画素は輝度画素であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記マップを符号化して、圧縮マップを生成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記マップは、可変長符号化アルゴリズムを用いて符号化されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記マップは、コンテンツ適応型可変長符号化アルゴリズム及びコンテンツ適応型２進算術符号化アルゴリズムの一方を用いて符号化されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記マップを符号化して、圧縮マップを生成するステップと、
前記圧縮マップ及び前記変換済み出力フレームをエンコーダへ送信するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記エンコーダは、ＭＰＥＧ１エンコーダ、ＭＰＥＧ２エンコーダ、ＭＰＥＧ４エンコーダ、及びＡＶＣエンコーダのうちの１つであることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
入力フレームを、複数の輝度画素を有する輝度フレームと、複数のクロミナンス画素を有する２つのクロミナンスフレームとに分解するステップと、
前記複数の輝度画素の各々に基づいて前記複数の輝度画素をリオーダし、複数の変換済み輝度画素を有する変換済み輝度フレームを生成するステップと、
前記輝度フレームの前記複数の輝度画素と、前記変換済み輝度フレームの前記複数の変換済み輝度画素との間の関係を記述するマップを作成するステップと、
前記２つのクロミナンスフレームの各々における前記複数のクロミナンス画素を前記マップに基づいてリオーダし、２つの変換済みクロミナンスフレームを生成するステップと、
前記変換済み輝度フレームと前記２つの変換済みクロミナンスフレームとを一体化して、変換済み出力フレームを生成するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
前記マップを符号化して、圧縮マップを生成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記マップは、可変長符号化アルゴリズムを用いて符号化されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記マップは、コンテンツ適応型可変長符号化アルゴリズム及びコンテンツ適応型２進算術符号化アルゴリズムの一つを用いて符号化されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記マップを符号化して、圧縮マップを生成するステップと、
前記圧縮マップ及び前記変換済み出力フレームをエンコーダへ送信するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記エンコーダは、ＭＰＥＧ１エンコーダ、ＭＰＥＧ２エンコーダ、ＭＰＥＧ４エンコーダ、及びＡＶＣエンコーダのうちの１つであることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
処理ユニットを有する装置が利用するための製造の物品であって、該製造の物品は、
少なくとも１つの内蔵されたコンピュータプログラムを含む少なくとも１つのコンピュータ使用可能媒体を含み、前記少なくとも１つのコンピュータプログラムは、
入力フレームを、複数の輝度画素を有する輝度フレームと、複数のクロミナンス画素を有する２つのクロミナンスフレームとに分解するステップと、
前記複数の輝度画素の各々に基づいて前記複数の輝度画素をリオーダし、複数の変換済み輝度画素を有する変換済み輝度フレームを生成するステップと、
前記輝度フレームの前記複数の輝度画素と、前記変換済み輝度フレームの前記複数の変換済み輝度画素との間の関係を記述するマップを作成するステップと、
前記２つのクロミナンスフレームの各々における前記複数のクロミナンス画素を前記マップに基づいてリオーダし、２つの変換済みクロミナンスフレームを生成するステップと、
前記変換済み輝度フレームと前記２つの変換済みクロミナンスフレームとを一体化して、変換済み出力フレームを生成するステップと、
を前記装置に実行させるようにされた
ことを特徴とする製造の物品。
【請求項１５】
ソフトウェアのルーチンを実行することができる処理ユニットと、該処理ユニットにより実行されるプログラム論理回路とを有する装置を備えたシステムであって、前記プログラム論理回路は、
入力フレームを、複数の輝度画素を有する輝度フレームと、複数のクロミナンス画素を有する２つのクロミナンスフレームとに分解する手段と、
前記複数の輝度画素の各々に基づいて前記複数の輝度画素をリオーダし、複数の変換済み輝度画素を有する変換済み輝度フレームを生成する手段と、
前記輝度フレームの前記複数の輝度画素と、前記変換済み輝度フレームの前記複数の変換済み輝度画素との間の関係を記述するマップを作成する手段と、
前記２つのクロミナンスフレームの各々における前記複数のクロミナンス画素を前記マップに基づいてリオーダし、２つの変換済みクロミナンスフレームを生成する手段と、
前記変換済み輝度フレームと前記２つの変換済みクロミナンスフレームとを一体化して、変換済み出力フレームを生成する手段と、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項１６】
第１の入力フレームを、第１の複数の輝度画素を有する第１の輝度フレームと、第１の複数のクロミナンス画素を有する第１の複数のクロミナンスフレームとに分解するステップと、
前記第１の複数の輝度画素の各々に基づいて前記第１の複数の輝度画素をリオーダし、第１の複数の変換済み輝度画素を有する第１の変換済み輝度フレームを生成するステップと、
前記第１の輝度フレームの前記第１の複数の輝度画素と、前記第１の変換済み輝度フレームの前記第１の複数の変換済み輝度画素との間の関係を記述する第１のマップを作成するステップと、
前記第１の複数のクロミナンスフレームの各々における前記第１の複数のクロミナンス画素を前記マップに基づいてリオーダし、第１の複数の変換済みクロミナンスフレームを生成するステップと、
前記第１の変換済み輝度フレームと前記第１の複数の変換済みクロミナンスフレームとを一体化して、第１の変換済み出力フレームを生成するステップと、
第２の入力フレームを、第２の複数の輝度画素を有する第２の輝度フレームと、第２の複数のクロミナンス画素を有する第２の複数のクロミナンスフレームとに分解するステップと、
前記第２の複数の輝度画素を前記第１のマップに基づいてリオーダし、第２の変換済み輝度フレームを生成するステップと、
前記第１のマップに基づいて、前記第２の複数のクロミナンス画素を、前記第２の複数のクロミナンスフレームの各々に対してリオーダし、第２の複数の変換済みクロミナンスフレームを生成するステップと、
前記第２の変換済み輝度フレームと前記第２の複数の変換済みクロミナンスフレームとを一体化して、第２の変換済み出力フレームを生成するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
前記第１のマップを符号化して、第１の圧縮マップを生成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１のマップは、可変長符号化アルゴリズムを用いて符号化されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１のマップは、コンテンツ適応型可変長符号化アルゴリズム及びコンテンツ適応型２進算術符号化アルゴリズムの一方を用いて符号化されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１のマップを符号化して、第１の圧縮マップを生成するステップと、
前記第１の圧縮マップ及び前記第１の変換済み出力フレームをエンコーダへ送信するステップと、
前記第２の変換済み出力フレームをエンコーダへ送信するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
入力フレームを、第１のコンポーネントフレームと複数の追加コンポーネントフレームとに分解し、各々が複数の分解済み画素を有する複数のデータブロックを複数個、前記第１のコンポーネントフレームと複数の追加コンポーネントフレームの各々が有するようにするステップと、
前記第１のコンポーネントフレームの前記複数のデータブロックの各々に対して、前記第１のコンポーネントフレームの個々のデータブロックにおける前記複数の分解済み画素の関数であるデータブロック値を計算するステップと、
前記第１のコンポーネントフレームの前記複数のデータブロックの前記データブロック値に基づいて、前記第１のコンポーネントフレームの前記複数のデータブロックをリオーダし、複数の変換済みデータブロックを有する第１の変換済みフレームを生成するステップと、
前記第１のコンポーネントフレームの前記複数のデータブロックと、前記第１の変換済みフレームの前記複数の変換済みデータブロックとの間の関係を記述するマップを作成するステップと、
前記複数の追加コンポーネントフレームの各々の前記複数のデータブロックを前記マップに基づいてリオーダし、複数の追加の変換済みフレームを生成するステップと、
前記第１の変換済みフレームと前記複数の追加の変換済みフレームとを一体化して、変換済み出力フレームを生成するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２２】
前記第１のコンポーネントフレームの前記複数の分解済み画素は複数の輝度画素であることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記マップを符号化して、圧縮マップを生成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記マップは、可変長符号化アルゴリズムを用いて符号化されることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記マップを符号化して、圧縮マップを生成するステップと、
前記圧縮マップ及び前記変換済み出力フレームをエンコーダへ送信するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
入力フレームを、複数の輝度画素から構成される複数の輝度データブロックを有する輝度フレームと、複数のクロミナンスデータブロックを有する２つのクロミナンスフレームとに分解するステップと、
前記複数の輝度データブロックに対して、個々の輝度データブロックにおける前記複数の輝度画素の関数である複数のデータブロック値を計算するステップと、
前記複数のデータブロック値に基づいて前記複数の輝度データブロックをリオーダし、複数の変換済み輝度データブロックを有する変換済み輝度フレームを生成するステップと、
前記輝度フレームの前記複数の輝度データブロックと、前記変換済み輝度フレームの前記複数の変換済み輝度データブロックとの間の関係を記述するマップを作成するステップと、
前記２つのクロミナンスフレームの各々における前記複数のクロミナンスデータブロックを前記マップに基づいてリオーダし、２つの変換済みクロミナンスフレームを生成するステップと、
前記変換済み輝度フレームと前記２つの変換済みクロミナンスフレームとを一体化して、変換済み出力フレームを生成するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２７】
前記マップを符号化して、圧縮マップを生成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記マップは、可変長符号化アルゴリズムを用いて符号化されることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記マップを符号化して、圧縮マップを生成するステップと、
前記圧縮マップ及び前記変換済み出力フレームをエンコーダへ送信するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
処理ユニットを有する装置が利用するための製造の物品であって、該製造の物品は、
少なくとも１つの内蔵されたコンピュータプログラムを含む少なくとも１つのコンピュータ使用可能媒体を含み、前記少なくとも１つのコンピュータプログラムは、
入力フレームを、複数の輝度画素から構成される複数の輝度データブロックを有する輝度フレームと、複数のクロミナンスデータブロックを有する２つのクロミナンスフレームとに分解するステップと、
前記複数の輝度データブロックに対して、個々の輝度データブロックにおける前記複数の輝度画素の関数である複数のデータブロック値を計算するステップと、
前記複数のデータブロック値に基づいて前記複数の輝度データブロックをリオーダし、複数の変換済み輝度データブロックを有する変換済み輝度フレームを生成するステップと、
前記輝度フレームの前記複数の輝度データブロックと、前記変換済み輝度フレームの前記複数の変換済み輝度データブロックとの間の関係を記述するマップを作成するステップと、
前記２つのクロミナンスフレームの各々における前記複数のクロミナンスデータブロックを前記マップに基づいてリオーダし、２つの変換済みクロミナンスフレームを生成するステップと、
前記変換済み輝度フレームと前記２つの変換済みクロミナンスフレームとを一体化して、変換済み出力フレームを生成するステップと、
を前記装置に実行させるようにされた
ことを特徴とする製造の物品。
【請求項３１】
ソフトウェアのルーチンを実行することができる処理ユニットと、該処理ユニットにより実行されるプログラム論理回路とを有する装置を備えたシステムであって、前記プログラム論理回路は、
入力フレームを、複数の輝度画素から構成される複数の輝度データブロックを有する輝度フレームと、複数のクロミナンスデータブロックを有する２つのクロミナンスフレームとに分解する手段と、
前記複数の輝度データブロックに対して、個々の輝度データブロックにおける前記複数の輝度画素の関数である複数のデータブロック値を計算する手段と、
前記複数のデータブロック値に基づいて前記複数の輝度データブロックをリオーダし、複数の変換済み輝度データブロックを有する変換済み輝度フレームを生成する手段と、
前記輝度フレームの前記複数の輝度データブロックと、前記変換済み輝度フレームの前記複数の変換済み輝度データブロックとの間の関係を記述するマップを作成する手段と、
前記２つのクロミナンスフレームの各々における前記複数のクロミナンスデータブロックを前記マップに基づいてリオーダし、２つの変換済みクロミナンスフレームを生成する手段と、
前記変換済み輝度フレームと前記２つの変換済みクロミナンスフレームとを一体化して、変換済み出力フレームを生成する手段と、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項３２】
変換済みデータフレームを、画素の輝度値に基づいて個々のフレーム内でソートされた変換済み画素データを含む変換済み輝度フレームと、画素の輝度値に基づいて個々のフレーム内でソートされた変換済み画素データを含む２つの変換済みクロミナンスフレームとに分解するステップと、
前記変換済み輝度フレームと前記２つの変換済みクロミナンスフレームとを、前記変換済み輝度フレームの前記変換済み画素データと、原輝度フレームの原画素データとの間の関係を記述するマップに基づいて逆変換し、再構成済み輝度フレームと２つの再構成済みクロミナンスフレームとを作成するステップと、
前記再構成済み輝度フレームと前記２つの再構成済みクロミナンスフレームとを一体化して、再構成済み一体型フレームを生成するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３３】
前記マップは復号化済みマップであり、前記方法は、圧縮マップを復号化して、前記復号化済みマップを生成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記圧縮マップは、可変長復号化アルゴリズムを用いて復号化されることを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記圧縮マップは、コンテンツ適応型可変長復号化アルゴリズム及びコンテンツ適応型２進算術復号化アルゴリズムの一方を用いて復号化されることを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
処理ユニットを有する装置が利用するための製造の物品であって、該製造の物品は、
少なくとも１つの内蔵されたコンピュータプログラムを含む少なくとも１つのコンピュータ使用可能媒体を含み、前記少なくとも１つのコンピュータプログラムは、
変換済みデータフレームを、画素の輝度値に基づいて個々のフレーム内でソートされた変換済み画素データを含む変換済み輝度フレームと、画素の輝度値に基づいて個々のフレーム内でソートされた変換済み画素データを各々が含む２つの変換済みクロミナンスフレームとに分解するステップと、
前記変換済み輝度フレームと前記２つの変換済みクロミナンスフレームとを、前記変換済み輝度フレームの前記変換済み画素データと、原輝度フレームの原画素データとの間の関係を記述するマップに基づいて逆変換し、再構成済み輝度フレームと、２つの再構成済みクロミナンスフレームとを作成するステップと、
前記再構成済み輝度フレームと前記２つの再構成済みクロミナンスフレームとを一体化して、再構成済み一体型フレームを生成するステップと、
を前記装置に実行させるようにされた
ことを特徴とする製造の物品。
【請求項３７】
ソフトウェアのルーチンを実行することができる処理ユニットと、該処理ユニットにより実行されるプログラム論理回路とを有する装置を備えたシステムであって、前記プログラム論理回路は、
変換済みデータフレームを、画素の輝度値に基づいて個々のフレーム内でソートされた変換済み画素データを含む変換済み輝度フレームと、画素の輝度値に基づいて個々のフレーム内でソートされた変換済み画素データを各々が含む２つの変換済みクロミナンスフレームとに分解する手段と、
前記変換済み輝度フレームと前記２つの変換済みクロミナンスフレームとを、前記変換済み輝度フレームの前記変換済み画素データと、原輝度フレームの原画素データとの間の関係を記述するマップに基づいて逆変換し、再構成済み輝度フレームと、２つの再構成済みクロミナンスフレームとを作成する手段と、
前記再構成済み輝度フレームと前記２つの再構成済みクロミナンスフレームとを一体化して、再構成済み一体型フレームを生成する手段と、
を備えることを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルコンテンツ及びデジタルデータの配信に関する。特に、本発明は、デジタルコンテンツ及びデジタルデータを圧縮して配信するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル画像とは、２次元画像を画像素子すなわち画素と呼ばれるデジタル値の集合として表現したものである。画素は、多くの場合、小さな整数の２次元配列であるラスタ画像としてコンピュータのメモリに格納される。通常、画像の個々の画素は、ある２次元領域における特定の「位置」と関連づけられ、その位置に関連する１又はそれ以上の数量（サンプル）から構成される値を有する。
【０００３】
デジタルカラー画像は個々の画素にカラー情報を含む。視覚的に満足な結果を得るためには、通常、個々の画素には、少なくとも３色のサンプル（色チャネル）が与えられる必要があり、これらのサンプルは、ある色空間における座標であると解釈される。コンピュータのディスプレイには、一般にＲＧＢ色空間が用いられるが、他のコンテキストでは、ＹＵＶ及びＨＳＶなどの別の色空間が用いられることが多い。
【０００４】
デジタルデータすなわちデジタルコンテンツ、特にデジタルカラー画像の配信時には、帯域が割増しとなる。ＭＰＥＧ１、ＪＰＥＧ、ＭＰＥＧ２、ＪＰＥＧ２Ｋ、クイックタイムなどの圧縮アルゴリズム規格が開発され、これらの規格が、メディアアプリケーション及びメディア装置による利用に採用されて、デジタルオーディオ／ビジュアル（ＡＶ）配信が可能となってきた。これらの圧縮規格により、人間の知覚特性に同調し、ビデオコンテンツの空間的及び時間的冗長性（又は、相関関係）を利用した種々の異なるアルゴリズムを通じて帯域圧縮が実現されている。
【０００５】
高解像度のデジタルメディア（高解像度（ＨＤ）ビデオ及びこれを上回る画質）に対する要望、及びさらに多くのコンテンツ（例えば、さらに多くのチャネル）に対する要望が、帯域要求を増大させている。この要求は、少なくとも２つの補完的な技術開発努力を用いることにより対処されている。第１の努力は、所定のメディアの利用可能な総帯域を増やすための（８０２．１１ｘ規格、ＭＩＭＯモードなどの）優れた変調方式の開発である。第２の努力は、ビデオをより高いレートで圧縮する（ＭＰＥＧ４、ＡＶＣ、ＶＣ１などの）新たな圧縮アルゴリズムの開発である。
【０００６】
例えば、標準解像度（ＳＤ）用の３００Ｍｂｐｓから高解像度（ＨＤ）用の２Ｇｂｐｓにわたるデジタルビデオを圧縮しないままにする場合には、その帯域要求は使用に耐えないものとなる。ビデオ圧縮アルゴリズムは、帯域要求を大幅に減少させることを可能にするものであり、また、このアルゴリズムは、多くの場合、帯域が制約された環境で動作する（例えば、電波／ケーブル／衛星を介したＴＶの放送、ストリーミング、保存などの）多くのビデオアプリケーションでは必須のコンポーネントである。
【０００７】
幸いにも、普通のビデオは、空間的及び時間的な冗長性又は相関関係に富むものである。全てではないにせよ、大半のビデオ圧縮アルゴリズムでは、この相関関係が利用されている。典型的な圧縮アルゴリズムの個々の符号化利得は、ビデオの空間的及び時間的相関関係を利用する際の有効性に大きく依存する。しかしながら、このアルゴリズムは、ビデオにおける知覚品質の損失を最小にしながら、上記相関関係を利用する必要がある。これは、圧縮の結果、ビデオにおける知覚品質の低下として、情報の損失が生じるという事実に起因するものである。好適な圧縮アルゴリズムは、大幅な圧縮を獲得する一方で、情報の損失を人間の視覚系が容易に感知しない範囲（高周波コンテンツなど）に限定することにより、その妥協点のバランスをとっている。
【０００８】
ＭＰＥＧ１、ＭＰＥＧ２及びＭＰＥＧ４は、メディアアプリケーションにおいて広く利用されているビデオ圧縮アルゴリズムのうちのいくつかである。台頭しつつあるアドバンスド・ビデオ・コーディング（ＡＶＣ）（ＭＰＥＧ４パート１０）は、次の主要なビデオアルゴリズムになり得るものである。個々のアルゴリズムは、ＭＰＥＧ２から始まり、符号化利得（圧縮）と画質という面でその先行するアルゴリズムから大幅に改善されてきた。例えば、台頭しつつあるＡＶＣアルゴリズムは、ほぼ同じ画質についてＭＰＥＧ２と比較して５０％改善された符号化利得を有することが可能である。これは、ＡＶＣの（４×４、８×８、４×８などの）可変データブロックサイズ変換の利用、及びＭＰＥＧ２と比較して高められた動き推定及び動き補償方法の利用に起因して可能となったことである。高められた動き推定及び動き補償により、時間的相関関係をより効果的に抽出できるようになる一方で、可変ブロックサイズは、空間的相関関係のより良好な活用を可能にする。要約すれば、ビデオ圧縮アルゴリズムは、進歩した画像処理技術に依拠して、より高い圧縮利得を得ることができるものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、データ圧縮におけるこれらの進歩にもかかわらず、この分野におけるさらなる改善の必要性が残っている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
追加のデータ圧縮は、ＭＰＥＧアルゴリズムのような符号化アルゴリズムへデータを送信する前に、前処理モジュールにおいてデータの空間的及び時間的相関関係を高めることにより実現される。入力データにおけるより高い空間的及び時間的相関関係により、より高い全体的圧縮及びより低い帯域要件が導き出される。
【００１１】
本発明の実施形態によれば、複数の画素から構成されるデータの入力フレームが、第１のコンポーネントフレームと複数の追加コンポーネントフレームとに分解される。この第１のコンポーネントフレームと複数の追加コンポーネントフレームとは、各々が複数の分解済み画素から構成されている。
【００１２】
第１のコンポーネントフレームの複数の分解済み画素は、この第１のコンポーネントフレームの複数の分解済み画素の各々に基づいてリオーダされ、複数の変換された分解済み画素を有する第１の変換済みフレームを生成する。
【００１３】
第１のコンポーネントフレームの複数の分解済み画素と、第１の変換済みフレームの複数の変換された分解済み画素との間の関係を記述するマップが作成される。複数の追加コンポーネントフレームの各々の複数の分解済み画素は、上記マップに基づいてリオーダされ、複数の追加変換済みフレームを生成する。第１の変換済みフレームと複数の追加変換済みフレームとは一体化されて、変換済み出力フレームが生成される。
【００１４】
１つの態様では、第１のコンポーネントフレームの複数の分解済み画素は輝度画素である。
【００１５】
別の態様では、可変長符号化アルゴリズムを用いてマップが符号化され、圧縮マップが生成される。
【００１６】
別の態様では、この圧縮マップと変換済み出力フレームとがエンコーダへ送信される。
【００１７】
さらに別の態様では、上記エンコーダは、ＭＰＥＧ１エンコーダ、ＭＰＥＧ２エンコーダ、ＭＰＥＧ４エンコーダ、又はＡＶＣエンコーダである。
【００１８】
本発明には追加の態様が存在する。従って、上記の態様は、本発明のいくつかの実施形態及び態様の単なる概要であると理解すべきである。追加の実施形態及び態様については以下に説明する。本発明の思想又は範囲から逸脱することなく、開示される実施形態に対して多くの変更が可能であることをさらに理解されたい。従って、上記の概要は、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。むしろ、本発明の範囲は、添付の請求項及びそれらの均等物により決定されるべきである。
【００１９】
本発明の上記態様及び／又は別の態様、及び利点は、添付図面と関連して行われる特定の実施形態についての以下の説明から明らかになると共に、さらに容易に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
添付図面に例が示されている本発明の実施形態について以下に詳細に説明するが、同一の参照番号は図面を通して同じ要素を示すものとする。本発明の範囲から逸脱することなく、別の実施形態の利用、及び、構造上及び処理上の変更も可能であると理解されたい。
【００２１】
追加のデータ圧縮を実現する方法及びシステムが開示される。本発明の実施形態は、ＭＰＥＧアルゴリズムのような符号化アルゴリズムへデータを送信する前に、前処理モジュールにおいてデータの空間的及び時間的相関関係を高めることにより上記圧縮を実現するものである。入力データにおけるより高い空間的及び時間的相関関係により、より高い全体的圧縮及びより低い帯域要件が導き出される。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態による高い符号化利得についての方法を示す簡略化された機能ブロック図である。前処理モジュール１０２は、ビデオデータのような未圧縮のデータ１０４を受信し、以下さらに詳細に説明するように、入力データの空間的及び時間的相関関係を高める。次いで、相関関係が高められたデータ１０６は、圧縮アルゴリズムすなわちエンコーダ１０８の中へ送出され、このエンコーダ１０８は、上記データをより効果的に圧縮して、相関関係が高められたデータ１１０を生成する。例示の圧縮アルゴリズムには、ＭＰＥＧ１、ＭＰＥＧ２、ＭＰＥＧ４、ＡＶＣなどが含まれる。上記方法による符号化利得は、（本発明の実施形態による）相関関係が高められたビデオデータと、未処理の（通常の）ビデオデータとの圧縮における差分となる。より高い空間的及び時間的相関関係が、改善された全体的圧縮を導き出すと考えれば、図１の方法は、大きな符号化利得をもたらすものである。
【００２３】
図２は、図１の実施形態によるデータの空間的及び時間的相関関係を高める方法を示す簡略化された処理図である。フレームの個々の画素の強度に基づくリオーダリングが利用される。入力データ（この場合、未圧縮のＹＵＶ形式のビデオデータのフレーム２０２）が、前処理モジュール１０２の中へ送出される。
【００２４】
ＹＵＶ形式では、１つの輝度成分及び２つのクロミナンス成分を用いて色空間が定義される。Ｙは輝度成分（明るさ）を表し、ＵとＶはクロミナンス（色）成分を表す。従って、フレーム内の個々の画素は、Ｙ成分を表す１つの値とＵ成分及びＶ成分を表す２つの値との３つの値から構成される。ＹＵＶ信号は、原ＲＧＢ（赤と緑と青）ソースから作成される。Ｒ、Ｇ及びＢの重み付け値が合計されて、フレーム全体の明るさ、すなわち輝度を表わす単一のＹ信号が生成される。次いで、原ＲＧＢの青信号からＹを減算し、その後、スケーリングを行うことにより、Ｕ信号が作成される。原ＲＧＢの赤信号からＹを減算し、その後、異なる係数によってスケーリングを行うことにより、Ｖ信号が作成される。例示の実施形態ではＹＵＶ形式のデータを利用しているが、別の実施形態では同様に別のデータ形式を利用してもよい。
【００２５】
未圧縮のＹＵＶデータのフレーム２０２が、前処理モジュール１０２により受信された後、このフレーム２０２は、最初に明度／彩度分離器２０４へ送られる。明度／彩度分離器２０４は、 このフレーム２０２を、複数の輝度画素を有する輝度フレーム（Ｙ）２０６と、各々が複数のクロミナンス画素を有する２つのクロミナンスフレーム（Ｕ、Ｖ）２０８、２１０とに分解する。次に、輝度フレーム２０６内の複数の輝度画素は、個々の輝度画素の各々に基づいて変換される。この変換は、着信する輝度フレーム２０６内において輝度画素のリオーダリングを介して行われ、複数の変換済み輝度画素を有する変換済み輝度フレーム（Ｙ）２１２が生成される。換言すれば、例えば、着信するビデオフレーム２０２内のロケーション０，０における画素は、輝度値を有することができるため、フレーム２０２内のその他の画素の輝度値に関して上記値に基づいてリオーダされた場合、この画素の輝度成分は、リオーダ済み、又は変換済み輝度フレーム（Ｙ）２１２内のロケーション８，８に配置されることになる。
【００２６】
図５は、このリオーダリング処理の実施形態を示す図である。図２の輝度フレーム２０６（Ｙ）の左下部分が図示されている。２４０の値を有する例示的な輝度画素５０２が、（基準のＸ軸−Ｙ軸格子フレームに基づく）０，０の位置に配置されている。（８ビットの画素システムの場合、上記輝度値は、個々の画素に対して０から２５５までの範囲の値をとる。）輝度フレーム２０６内の輝度画素が自身の値に基づいてリオーダされた後、変換済み輝度フレーム２１２（Ｙ）（図２）が生成される。
【００２７】
図５には、上記変換済み輝度フレーム２１２の左下部分が、その輝度値２４０に基づいて異なる位置（この場合、８，８の位置）にリオーダ又は配置された例示的な輝度画素５０２と共に示されている。最高の輝度値を有する画素が、変換済みフレーム２１２の左下の位置（すなわち、０，０の位置）に、又はその近くに配置され、最低の輝度値を有する画素が、フレーム２１２の右上隅（図示せず）に、又はその近くに配置された場合の例示的なオーダーリングスキームでは、図５のこの場合、例示の画素５０２の上方かつ右側に位置する輝度画素は、例示の画素５０２の値２４０と同じか、それよりも小さな値を有することになる。一方、例示の画素５０２の下方かつ左側に位置する輝度画素は、２４０の値と同じか、それよりも大きな値を有することになる。
【００２８】
図２に戻ると、輝度フレーム２０６の複数の輝度画素と変換済み輝度フレーム２１２の複数の変換済み輝度画素との間の関係を記述するマップ２１４が作成される。換言すれば、例えば、当初０，０のロケーションに配置されていた輝度画素が、８，８の位置に変換された場合、所望の場合には、マップ２１４が情報を提供することにより、この輝度画素をその元の０，０の位置に復元できることになる。従って、上記処理は、損失の無い可逆的処理であり、これにより、変換済み輝度フレーム（Ｙ）２１２のデータとマップ２１４とを用いて、原画像フレーム（Ｙ）２０６を再現することが可能であると理解できることになる。マップ２１４は、テーブル、データベース、方程式、リスト等を含む任意の数のデータ構造又は関係式のうちの１又はそれ以上であってもよい。
【００２９】
クロミナンスフレーム（Ｕ、Ｖ）２０８、２１０も同様に変換されて、変換済みクロミナンスフレーム（Ｕ、Ｖ）２１６、２１８が生成される。すなわち、２つのクロミナンスフレームの各々において複数のクロミナンス画素がリオーダされる。この変換は、変換済み輝度フレーム（Ｙ）２１２に関して前回生成されたマップと同じマップ２１４に従うものである。換言すれば、例えば、当初ロケーション０，０にあった例示の輝度画素が、変換済み輝度フレーム２１２内のロケーション８，８に変換された場合、対応する同じ画素のＵ及びＶの値は、前回作成されたマップ２１４により指図されるように、それぞれの変換済みクロミナンスフレーム２１６、２１８内のロケーション８，８に同様に配置されることになる。
【００３０】
上述のように、コンポーネントフレーム内の個々の分解済み画素は、個々の輝度画素の強度レベル又は値に基づいてリオーダされ、変換済みフレーム内に配置される。これに対して、代替の実施形態では、このリオーダリングが、個々の輝度画素ではなく、輝度画素のブロックに基づいて行われる。入力コンポーネントフレームが、例えば、４×４ブロック又は８×８ブロック等の画素のような複数のデータブロックとして処理される。上記ブロック内の個々の輝度画素の関数である単一のブロック値が計算される。この単一のブロック値は、ブロック内の個々の輝度画素の和、個々の輝度画素の平均値等であってもよい。次いで、個々の画素のリオーダリングを行うのではなく、計算された単一のブロック値に基づいてデータブロック自体がリオーダされ、変換済みフレーム内にデータブロックとして配置される。前回のように、コンポーネントフレームを再構成するためにマップが作成される。このアプローチの利点として、変換に用いるデータポイントがより少なくて済むため、処理がより高速になるという点が挙げられる。
【００３１】
図６ａ及び図６ｂは、上記ブロックベースの画素変換の実施形態を示す図である。入力フレームを輝度フレーム６０２と２つのクロミナンスフレーム（図示せず）とに分解することにより作成されたデータの輝度フレーム６０２（Ｙ）の左下部分が図示されている。例示のデータブロック６０４は、フレーム６０２における０，０の位置の上方向及び右方向へ伸長する４×４ブロックの輝度画素から構成される。本例では、例示のデータブロック６０４は、１９０から２４０までの値の範囲にわたる１６個の輝度画素から構成される（図６ｂ）。例示のブロック６０４における１６個の個々の輝度画素の関数である単一のブロック値が計算される。この場合、上記関数は追加の関数であるにすぎないため、ブロック全体を表す単一のブロック値は、これら１６個の値の和、又は３，３６０となる。
【００３２】
輝度フレーム６０２の残りは、４×４ブロックを使用して同様に処理され、これにより、１６個の輝度値を表す個々のブロックについて単一のデータブロック値が個々のブロック内で計算される。次いで、これらそれぞれのデータブロック値に従う４×４のデータブロックのリオーダリングに基づいて、変換済み輝度フレーム６０６が作成される。従って、原輝度フレーム６０２内の例示のデータブロック６０４は、変換済みフレーム６０６内の１２，１２の位置の上方向及び右方向へ伸長するロケーションに再配置されることになる。今回変換された例示のデータブロック６０４の上記ロケーションは、原フレーム６０２内のその他のブロックのデータブロック値に関連して、データブロック６０４のデータブロック値３，３６０に基づくものである。
【００３３】
従って、変換済みデータブロックが、左下の位置（すなわち０，０）又はその近くに配置された最高データブロック値と、変換済みフレーム６０６の右上隅（図示せず）又はその近くに配置された最低データブロック値とを用いてソートされるようなオーダリングシステムでは、図６ａの場合、変換済みの例示データブロック６０４の右上側に配置された変換済みデータブロックは３，３６０以下のデータブロック値を有するのに対し、変換済みの例示ブロックの左下側に配置された変換済みブロックは、３，３６０以上のデータブロック値を有することになる。しかしながら、個々の変換済みデータブロック内の個々の輝度画素は、新しいロケーションに変換されても（ブロック内での値と相対位置との両方に関して）元のままであることに留意されたい。
【００３４】
前回のように、輝度フレーム６０２の複数の輝度データブロックと、変換済み輝度フレーム６０６の複数の変換済み輝度データブロックとの間の関係を記述するマップ（図６ａには図示せず）が作成され、その結果、原輝度フレーム６０２を損失の無い態様で復元することができることになる。同様に、クロミナンスフレーム（Ｕ、Ｖ）が、同じマップにより指定されるデータブロックロケーションを用いて、この４×４データブロックの基礎上に変換される。すなわち、２つのクロミナンスフレームの各々における複数のクロミナンスデータブロックがこのマップに基づいてリオーダされ、２つの変換済みクロミナンスフレームが生成される。
【００３５】
再び図２に戻ると、変換済みフレーム（Ｙ、Ｕ及びＶ）２１２、２１６、２１８のすべては、次に、明度／彩度積分器２２０へ送られ、そこで、単一の変換されたビデオフレーム２２２内に一体化され、その結果、Ｙ、Ｕ及びＶ画素は再結合されるが、この再結合は、それらの変換されたロケーションにおいて行われることになる。この一体化は、データをエンコーダ１０８（図１）が利用可能な形式にするために必要である。
【００３６】
マップ２１４内のデータには、例えば、コンテンツ適応型可変長符号化（ＣＡＶＬＣ）アルゴリズム、又はコンテンツ適応型２進算術符号化（ＣＡＢＡＣ）アルゴリズムなどの可変長符号化（ＶＬＣ）アルゴリズム、すなわちエンコーダ２２４を用いた符号化（すなわち圧縮）が行われる。従って、前処理モジュール１０２の出力は、変換済みビデオフレーム２２２及びＶＬＣ符号化済みマップデータ２２６となり、これらすべてがエンコーダ１０８（図１）へ送信されることになる。このＶＬＣ符号化済みマップデータ２２６を、圧縮アルゴリズム１０８のユーザデータ（すなわち、いわゆる「個人」データ）セクションに含めることができるが、この圧縮アルゴリズム１０８は、上記データにさらなる処理を施すことなくこのデータを引き渡すことになる。例示の実施形態では、ＶＬＣエンコーダを利用してマップ２１４を符号化したが、別の実施形態では、他の種類のエンコーダすなわち圧縮アルゴリズムを利用することも可能である。
【００３７】
ＭＰＥＧ規格によれば、アルゴリズムが圧縮を行う対象のピクチャ又はフレームの単位は、ピクチャグループ（ＧＯＰ）として公知である。ＧＯＰ内の圧縮済みのピクチャは、空間的に及び時間的に（予測を通じて）相互に関連する。ＭＰＥＧ２においては、３つの「ピクチャタイプ」が定義される。このピクチャタイプは、個々のブロックを符号化するために、どの予測モードを利用できるかを定義するものである。
【００３８】
「イントラ」ピクチャ（Ｉ−ピクチャ）は他のピクチャと無関係に符号化される。空間的冗長性を低減することにより中程度の圧縮が実現されるが、時間的冗長性は低減されない。これらＩ−ピクチャを定期的に利用して、ビットストリーム内のアクセスポイントを提供し、そこで復号化を開始することができる。
【００３９】
「予測」ピクチャ（Ｐ−ピクチャ）は、動き補償のために前回のＩ−ピクチャ又はＰ−ピクチャを利用することができ、また、さらなる予測を行うための参照として利用することができる。Ｐ−ピクチャ内の個々のブロックに対して予測又はイントラ符号化のいずれかを行うことができる。Ｐ−ピクチャは、空間的及び時間的冗長性を低減させることにより、Ｉ−ピクチャと比べてさらに高い圧縮を提供するものである。
【００４０】
「双方向予測」ピクチャ（Ｂ−ピクチャ）は、動き補償のために前回の及び次のＩ−ピクチャ又はＰ−ピクチャを利用することができ、最高レベルの圧縮を提供する。
【００４１】
他のピクチャタイプは、通常、ＧＯＰの反復を連続して行う際に出現する。代表的なＧＯＰの表示順序は、
【００４２】
Ｂ１  Ｂ２  Ｉ３  Ｂ４  Ｂ５  Ｐ６  Ｂ７  Ｂ８  Ｐ９  Ｂ１０  Ｂ１１  Ｐ１２となる。
【００４３】
対応するビットストリームの順序は、
【００４４】
Ｉ３  Ｂ１  Ｂ２  Ｐ６  Ｂ４  Ｂ５  Ｐ９  Ｂ７  Ｂ８  Ｐ１２  Ｂ１０  Ｂ１１となる。
【００４５】
通常のＧＯＰ構造は、ＧＯＰにおけるフレーム又はピクチャの数であるＮと、Ｐ−ピクチャの間隔であるＭとの２つのパラメータで記述することができる。上記の例におけるＧＯＰはＮ＝１２かつＭ＝３として記述される。
【００４６】
本発明の実施形態によれば、ＧＯＰ構造がＮ個のフレームから構成される場合、第１のビデオフレーム、（フレーム番号１（すなわち、上記に特定されるフレーム「Ｉ３」））は、変換済みのビデオフレーム番号１とマップとを生成するための上記記載のステップを受けることになる。これに対して、ＧＯＰ内の残りのフレーム、すなわち、ビデオフレーム２〜Ｎは、別のマップを生成することはなく、以下のステップに従って変換のみを受けることになる。最初に、フレーム番号２が明度／彩度分解を受けて、輝度フレーム及びクロミナンスフレームが作成される。次に、これらのフレームの各々が、ビデオフレーム番号１に対して生成されたマップに基づいて強度変換される。その後、輝度フレーム及びクロミナンスフレームが再結合されて、変換済みのビデオフレーム番号２が生成される。この処理は、残りの入力ビデオフレーム３の各々に対して、ＧＯＰのＮ個を通して繰り返され、その結果、個々のフレームが、フレーム番号１に対して生成されたマップを用いて変換される。ＧＯＰの個々のフレームに対して同じマップを用いることにより、データ伝送時における大幅な短縮が実現される。
【００４７】
ここで図３を参照すると、本発明の１実施形態による復号化処理の簡略図が示されている。前述の態様などで前処理され、その後、ＭＰＥＧなどの圧縮アルゴリズムを介して符号化された圧縮ビデオデータ３０２が、データを符号化したアルゴリズムと一致する第１のデコーダ３０４の中へ取り込まれる。例示のアルゴリズムは、ＭＰＥＧ１、ＭＰＥＧ２、ＭＰＥＧ４、ＡＶＣ等を含むものであってもよい。次いで、復号化済みフレームのデータ３０６並びにマップデータ３０８が後処理モジュール３１０へ送信されるが、この後処理モジュール３１０は、基本的に、上述した前処理方法を逆方向にたどり、復号化済みフレーム３０６とマップ３０８とに基づいて個々の着信フレームを再構成し、表示用ビデオ３１２を生成する。
【００４８】
図４は、本発明の１実施形態による図３の後処理モジュール３１０の処理フローを示す図である。ＶＬＣ符号化済みマップデータ３０８が後処理モジュール３１０により受信され、そこで、このマップデータはＶＬＣデコーダ４０２へ送られて、復号化された又は未圧縮の原マップ４０４が復元される。このビデオデータがＮ個のフレームから成るＧＯＰであると想定すると、第１のデコーダ３０４（図３）は、Ｎ個のフレームの変換済みフレーム１（３０６）を出力し、この変換済みフレーム３０６を明度／彩度分離器４０６へ送る。（前述したように、個々のフレームは、個々の輝度画素に基づいて個々のフレーム内でリオーダされた画素データを含むため、この時点で、フレーム及びそれらのデータは「変換済み」と呼ばれる。）明度／彩度分離器４０６は、変換済みフレーム番号１（３０６）を、変換済み輝度画素から構成される１つの変換済み輝度フレーム（Ｙ）４０８と、変換済みクロミナンス画素の２つの変換済みクロミナンスフレーム（Ｕ、Ｖ）４１０、４１２とに分解する。
【００４９】
未圧縮のマップ４０４は、変換済み輝度フレーム及び変換済みクロミナンスフレーム（Ｙ、Ｕ、Ｖ）４０８、４１０、４１２の各々の逆変換に用いられて、再構成済み輝度フレーム及び再構成済みクロミナンスフレーム（Ｙ、Ｕ、Ｖ）４１４、４１６、４１８が作成される。その後、これらの再構成済み輝度フレーム及び再構成済みクロミナンスフレームは、明度／彩度積分器４２０へ送られ、この明度／彩度積分器４２０は、これらのフレームを合成又は一体化して、後処理モジュール３１０の出力として表示フレーム３１２を生成する。ＧＯＰの残りの番号２〜Ｎの変換済みフレームに対しては、さらなるマップデータの受信又は復号化が行われないことを除き、上述の処理が繰り返される。換言すれば、フレーム番号１の逆変換に用いられた同じマップ４０４が、このＧＯＰの残りの番号２〜Ｎの変換済みフレームの逆変換にも用いられることになる。しかしながら、次のＧＯＰの最初の変換済みフレームに対しては、新しいマップデータが受信され、処理され、その際、上述の処理が繰り返される。
【００５０】
前述したように、例示の実施形態では、ＹＵＶ形式のデータを利用しているが、別の実施形態では、同様に別のデータ形式を利用することもできる。従って、データの空間的及び時間的相関関係を高める方法の代替の実施形態について説明することにする。複数の画素から構成されるデータの入力フレームは、第１のコンポーネントフレームと複数の追加コンポーネントフレームとに分解される。この第１のコンポーネントフレームと複数の追加コンポーネントフレームは、各々が複数の分解済み画素から構成される。
【００５１】
第１のコンポーネントフレームの複数の分解済み画素は、この第１のコンポーネントフレームの複数の分解済み画素の各々に基づいてリオーダされ、複数の変換された分解済み画素を有する第１の変換済みフレームを生成する。第１のコンポーネントフレームの複数の分解済み画素と第１の変換済みフレームの複数の変換された分解済み画素との間の関係を記述するマップが作成される。複数の追加コンポーネントフレームの各々の複数の分解済み画素は、このマップに基づいてリオーダされ、複数の追加の変換済みフレームを生成する。最終的に、第１の変換済みフレームと複数の追加の変換済みフレームとが一体化されて、変換済み出力フレームを生成する。
【００５２】
さらに、データブロックベースのデータ変換において、ＹＵＶ形式以外のデータ形式を利用することもできる。従って、例えば、代替の実施形態では、データの入力フレームが、第１のコンポーネントフレームと複数の追加コンポーネントフレームとに分解され、これらのフレームの各々が複数のデータブロックを有するようになる。複数のデータブロックの各々は、複数の分解済み画素を有することになる。
【００５３】
第１のコンポーネントフレームの複数のデータブロックの各々に対してデータブロック値が計算される。個々のデータブロック値は、第１のコンポーネントフレームのデータブロックであるという点で、複数の分解済み画素の関数となる。第１のコンポーネントフレームの複数のデータブロックは、データブロック値の各々に基づいてリオーダされ、第１の複数の変換済みデータブロックを有する第１の変換済みフレームが生成される。
【００５４】
第１のコンポーネントフレームの複数のデータのブロックと第１の変換済みフレームの第１の複数の変換済みデータブロックとの間の関係を記述するマップが作成される。複数の追加コンポーネントフレームの各々の複数のデータブロックは上記マップに基づいてリオーダされ、複数の追加の変換済みフレームが生成される。最終的に、第１の変換済みフレームと複数の追加の変換済みフレームとが一体化されて、変換済み出力フレームが生成される。
【００５５】
図７及び図８は、本発明の実施形態が動作可能な例示的なハードウェア環境を示す図である。セットトップボックス７００である例示的な受信装置が図７に示されている。このセットトップボックス７００は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）７０２と、（ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、又はフラッシュメモリなどの）メモリ７０４と、ハードディスクドライブ、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、光ディスクドライブなどのディスクドライブ７０５とを備え、或いは、他の大容量記憶装置又は電子記憶媒体に対応することもできる。このようなメモリ及び記憶媒体は、データ、並びにＣＰＵ７０２により実行される処理のためのプログラム命令を格納するのに適したものである。任意の適当な伝送媒体を介して、電子記憶媒体又はメモリに記憶された情報及びプログラムを転送することもできる。
【００５６】
セットトップボックス７００は、音声の復号化及び処理、動画専門家グループ（ＭＰＥＧ）規格のような圧縮規格に従う圧縮済みのビデオデータの復号化及び別の処理に適した回路を含む。これらのコンポーネントをテレビ（図示せず）に内蔵することにより、セットトップボックス７００を除外することも可能であることを付記しておく。さらに、コンピュータを、テレビ又はセットトップボックス７００、又はその両方の代用とすることもできる。コンピュータは、デジタルネットワーク、ケーブルテレビネットワーク、又はＤＳＳ（デジタル衛星システム）ネットワークに接続されたチューナカードを含むビデオメディアを生成することが可能な種々の装置を含むものであってもよい。
【００５７】
セットトップボックス７００は、リモコン、赤外線受信機、無線周波数受信機、有線接続インタフェース、個人用情報端末、ラップトップコンピュータ、キーボード、又はコンピュータマウスなどの、セットトップボックス７００の制御に適した任意の装置と共に使用することができる入出力インタフェース７０６を含む。さらに、テレビ又はセットトップボックス７００上に位置するコントロールパネル（図示せず）の形の入力装置を提供することもできる。
【００５８】
セットトップボックス７００を、ダイアルアップ接続、ＤＳＬ（デジタル加入者回線）又は（ケーブルモデムなどを用いて）チューナ７１０に接続されている伝送媒体７０８を含む適当な接続により、インターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）ホストに接続して、ＩＳＰ及びインターネットからサービス及びコンテンツへのアクセスを提供することもできる。セットトップボックス７００をインターネットアクセス装置として利用し、インターネットを介してリモートサーバから情報及びコンテンツを取得することもできる。
【００５９】
さらに図７を参照すると、セットトップボックス７００は、復調器７１２、デマルチプレクサ／デスクランブラ７１４、オーディオデコーダ７１６、変調器７１８、ビデオデコーダ７２０、後処理モジュール７２１、データデコーダ７２２、システムバス７２４、及びグラフィックプロセッサ７２６をさらに含む。同軸ケーブルなどの伝送媒体７０８は、適当なインタフェースによりチューナ７１０と接続される。チューナ７１０は、コンテンツを受信するための放送帯域内チューナ、データ送信を受信するための帯域外（「ＯＯＢ」）チューナ、及びアウトバウンドデータにＯＯＢリターンパスを提供するためのリターンパスチューナを含むことができる。従来方式のＲＦ放送テレビチャネルを受信するための独立チューナ（図示せず）を設けることもできる。
【００６０】
復調器７１２は、チューナ７１０から得られるＭＰＥＧ−２フォーマットのデータのような任意の変調された情報を復調することができる。デマルチプレクサ／デスクランブラ回路７１４は、復調された情報を番組の個別チャネルに分離する。番組は複数のパケットに分割され、個々のパケットは、（音声、ビデオ、及びデータなどの）特定の種類のデータを含むパケットを識別するパケットＩＤ（ＰＩＤ）値を有する。デマルチプレクサ／デスクランブラ回路７１４はまた、解読アルゴリズムに従って暗号化情報を解読し、番組コンテンツなどへの不正アクセスを防止する。
【００６１】
デマルチプレクサ／デスクランブラ回路７１４からの（音声ＰＩＤで識別された）音声パケットは、解読されて、オーディオデコーダ７１６へ転送される。このオーディオデコーダ７１６は、音声パケットをアナログ音声に変換して、（ステレオ又はホームシアタ用マルチチャネルオーディオシステムなどの）スピーカシステムや、又は（ステレオ又はホームシアタマルチチャネル増幅器及びスピーカシステムなどの）別のオーディオシステムを駆動させるか、或いは単に復号化済みの音声出力を供給することができる。デマルチプレクサ／デスクランブラ回路７１４からの（ビデオＰＩＤで識別された）ビデオパケットは、解読されて、ビデオデコーダ７２０へ転送される。同様に、デマルチプレクサ／デスクランブラ回路７１４からの（データＰＩＤで識別された）データパケットは、解読されて、データデコーダ７２２へ転送される。
【００６２】
データデコーダ７２２は、復号化済みのデータパケットをシステムバス７２４を介してＣＰＵ７０２へ送る。復号化済みデータパケット内に位置する圧縮マップデータは、ＣＰＵ７０２により識別され、システムバス７２４を介してビデオデコーダ７２０へ送られる。ビデオデコーダ７２０は、圧縮マップデータ及びビデオデータを変換済みビデオフレームの形で後処理モジュール７２１へ渡し、この後処理モジュール７２１は、この圧縮マップデータを利用して、一般に、図３及び図４を参照しながら上記説明したように変換済みビデオフレームを再構成する。その後、ビデオフレームは、グラフィック情報を迅速に処理するようにコンピュータで最適化されたグラフィックプロセッサ７２６へ送られる。このグラフィックプロセッサ７２６もシステムバス７２４に接続されており、ＣＰＵ７０２の制御下で動作する。
【００６３】
セットトップボックス７００は、複数のＩ／Ｏ（入出力）信号のうちの任意の信号を、他の装置と相互接続するためのＩ／Ｏインタフェース７０６に含むことができる。例として、１つのポートにシリアルＲＳ−２３２信号を提供して、セットトップボックスの内部ソフトウェアによりサポートされている任意の適当なシリアル装置への相互接続を可能にすることができるが、これに限定されるわけではない。同様に、イーサネット（登録商標）ポート、ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）ポート、ＩＥＥＥ１３９４（ファイアワイア又はＩ−リンク）ポート、Ｓ−ビデオポート、又は赤外線ポートを介して、適当に互換性を有する装置との通信をＩ／Ｏインタフェースに提供することもできる。これらのインタフェースを利用して、セットトップボックス７００を、記憶装置、オーディオ／ビジュアル装置、ゲーム用装置及びインターネット機器（図示せず）のような様々な装置のうちのいずれかと相互に接続してもよい。
【００６４】
Ｉ／Ｏインタフェース７０６は、ＰＳ／２、又はポートに接続されて、セットトップボックス７００内へのデータエントリを可能にするために利用できる他のキーボード／マウス／ジョイスティックをさらに含むことができる。セットトップボックス７００は、テレビ受信機に直接接続するための基本ビデオ出力ポートを含むこともできる。いくつかの実施形態では、図７に示すようにシステムバス７２４を通すのではなく、ビデオ出力ポートをグラフィックプロセッサ７２６又はデマルチプレクサ／デスクランブラ７１４に直接接続することができる。
【００６５】
入出力インタフェース７０６は赤外線ポートを含むことができ、この赤外線ポートを赤外線受信機として実現させ、赤外線リモコン、赤外線キーボード又は他の赤外線制御装置から命令を受信するようにできる。図示してはいないが、いくつかの実施形態では、フロントパネル制御を利用して、Ｉ／Ｏインタフェース７０６に接続されたフロントパネル制御インタフェースを介してセットトップボックス７００の動作を直接制御することもできる。上述のような選択されたインタフェース及び他のインタフェースを、要求又は要望に応じて様々な組み合わせでセットトップボックス７００内に設けることができる。
【００６６】
セットトップボックス７００はまた、コンテンツ及びデータの保存、並びにＣＰＵ７０２を動作させるためのプログラム（ソフトウェアコード）の保存を行うためのディスクドライブ７０５を含む。セットトップボックス７００は、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、ＣＤ  ＲＯＭドライブ、ＣＤ  Ｒ／Ｗドライブ、ＤＶＤドライブ及び他の駆動装置などの他の記憶媒体を含むこともできる。ＣＰＵ７０２は、システムバス７２４を介してメモリ７０４に接続される。メモリ７０４は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、電気的に消去可能でプログラム可能なリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、及び他のメモリを含む任意の適当なメモリ技術を含むことができる。
【００６７】
ここで図８を参照すると、本発明の実施形態による、オーディオ／ビデオトランスポートストリームの生成に適した回路８００の高いレベルのブロック図が示されている。この回路８００は、前処理モジュール８０１を含み、該前処理モジュール８０１は、図１及び図２に関連して一般的に上述したように、未圧縮のオーディオ／ビデオデータを受信し、このデータの空間的及び時間的相関関係を高めるものである。前処理モジュール８０１は、変換済みフレームと圧縮マップデータ８０５とを１又はそれ以上のエンコーダ８０２へ送信し、該エンコーダ８０２は、ＭＰＥＧ−２オーディオ／ビデオ圧縮規格に従って変換済みフレームのデータを符号化する。エンコーダ８０２は、ＭＰＥＧ−２規格に従って、音声、データ及びビデオを符号化し、符号化済みビデオ、符号化済み音声又は他の符号化済みビットストリームを少なくとも１つの基本ストリーム（ＥＳ）８０６として出力する回路であってもよい。ソースマテリアル８０４は、映画、テレビ番組、音楽ビデオ、コンピュータゲーム、又はＭＰＥＧ−２符号化に適した他のソースマテリアルであってもよい。
【００６８】
基本ストリーム（ＥＳ）８０６は、１又はそれ以上のパケット化装置８０８（通常は、音声パケット化装置及びビデオパケット化装置）へ配信され、該パケット化装置は、基本ストリーム（ＥＳ）８０６をパケット化して、パケット化済み基本ストリーム（ＰＥＳ）８１０に変換する。このパケット化済み基本ストリーム（ＰＥＳ）８１０は、トランスポートストリーム（ＴＳ）マルチプレクサ８１２へ配信され、該ＴＳマルチプレクサは、個々のパケット化済み基本ストリーム（ＰＥＳ）８１０を相互に、及び（ビデオ及び音声基本ストリーム（ＥＳ）の識別子、前処理モジュール８０１により生成されたマップデータ、及びプログラムを分離し、表示するために受信装置により必要とされる他の情報を含むテーブルなどの）任意の番組特定情報（ＰＳＩ）テーブル８１４を用いて多重化し、トランスポートストリーム（ＴＳ）８１６を生成する。
【００６９】
このように、追加のデータ圧縮を実現するための方法及びシステムが開示される。本発明の実施形態は、データをＭＰＥＧアルゴリズムなどの符号化アルゴリズムへ送信する前に、前処理モジュールにおいてデータの空間的及び時間的相関関係を高めることにより上記を実現するものである。入力データにおけるより高い空間的及び時間的相関関係は、より高い全体的圧縮及びより低い帯域要件を導き出すことになる。
【００７０】
上記説明は、本発明の特定の実施形態に関するものであるが、本発明の思想から逸脱することなく多くの変更を行うことが可能であることは理解されよう。請求の範囲は、本発明の真の範囲及び思想に含まれる変更を網羅することを意図するものである。従って、本明細書で開示される実施形態は全ての点で例示的なものであると考えるべきであり、上述の説明よりはむしろ請求項によって示される本発明の範囲を限定するものではなく、請求項の意味する範囲及びそれと均等の範囲に属するすべての変更は、本発明に含まれることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施形態による、高い符号化利得についての方法を示す簡略化された機能ブロック図である。
【図２】図１の実施形態による、データの空間的及び時間的相関関係を高める方法を示す簡略化された処理図である。
【図３】本発明の１実施形態による、復号化処理を示す簡略化された機能ブロック図である。
【図４】図３の実施形態による、空間的及び時間的に相関づけられたデータを再構成する方法を示す簡略化された処理図である。
【図５】本発明の１実施形態による、データフレームの変換を示す簡略図である。
【図６ａ】本発明の代替の実施形態による、データフレームの変換を示す簡略図である。
【図６ｂ】本発明の代替の実施形態による、データフレームの変換を示す簡略図である。
【図７】本発明の１実施形態による受信装置を示す簡略ブロック図である。
【図８】本発明の１実施形態による、オーディオ／ビデオトランスポートストリームの生成回路を示す簡略ブロック図である。
【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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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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