(57)【要約】パーソナルテレビシステムをモデル化するための方法、システムおよびコンピュータ読取可能な媒体が提供される。パーソナルテレビシステムにより受信映像信号に実行される処理工程を含む、映像処理チェーンのコンピュータ実装モデルが形成され、パーソナルテレビシステム内における記憶前の映像信号の符号化に相当する第１の機能部分と、パーソナルテレビシステム内における記憶された符号化済映像データの復号に相当する第２の機能部分とを含む、１つまたは複数の追加機能が、そのモデルに挿入される。
2005535200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パーソナルテレビシステムをモデル化する方法であって、
（ａ）前記パーソナルテレビシステムにより受信映像信号に実行される処理工程を含む、映像処理チェーンのコンピュータ実装モデルを形成する工程と、
（ｂ）前記パーソナルテレビシステム内における記憶前の前記映像信号の符号化に相当する第１の機能部分と、前記パーソナルテレビシステム内における記憶された符号化済映像データの復号に相当する第２の機能部分とを含む、１つまたは複数の追加機能を、前記モデルに挿入する工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１の機能部分が、前記パーソナルテレビシステム内に含まれる所与のエンコーダに対応する、エンコーダ固有のモデルを含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第２の機能部分が、ＭＰＥＧ１形式のデコーダ・モデルまたはＭＰＥＧ２形式のデコーダ・モデルを含んでいることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記第１の機能部分と前記第２の機能部分とが、単一の機能の中に含まれていることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記モデルが、前記パーソナルテレビシステム内における、前記符号化済映像信号の記憶および取出しを無視したものであることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
記憶された前記符号化済映像信号の圧縮比が、前記単一の機能を調整するためのパラメータとして使用されることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項７】
（ｃ）前記工程（ｂ）の後に、前記コンピュータ実装モデルを実行する工程と、
（ｄ）前記工程（ｃ）により生成された出力に基づいて、前記映像処理チェーンの該モデルを調整する工程とをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記工程（ｄ）が、遺伝アルゴリズムを使用して前記調整を選択する工程を含むことを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
客観的画質測定基準を用いて、前記工程（ｃ）により生成された出力を評価する工程をさらに含むことを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１０】
コンピュータ・プログラム・コードがプロセッサにより実行されると、該プロセッサが、パーソナルテレビシステム内の映像処理チェーンをモデル化する方法を実行するような、該コンピュータ・プログラム・コードが符号化され記憶されたコンピュータ読取可能な媒体であって、前記方法が、
（ａ）前記パーソナルテレビシステムにより受信映像信号に実行される処理工程を含む、映像処理チェーンのコンピュータ実装モデルを形成する工程と、
（ｂ）前記パーソナルテレビシステム内における記憶前の前記映像信号の符号化に相当する第１の機能部分と、前記パーソナルテレビシステム内における記憶された符号化済映像データの復号に相当する第２の機能部分とを含む、１つまたは複数の追加機能を、前記モデルに挿入する工程とを含むものであることを特徴とするコンピュータ読取可能な媒体。
【請求項１１】
前記第１の機能部分が、前記パーソナルテレビシステム内に含まれる所与のエンコーダに対応する、エンコーダ固有のモデルを含んでいることを特徴とする請求項１０記載のコンピュータ読取可能な媒体。
【請求項１２】
前記第２の機能部分が、ＭＰＥＧ１形式のデコーダ・モデルまたはＭＰＥＧ２形式のデコーダ・モデルを含んでいることを特徴とする請求項１１記載のコンピュータ読取可能な媒体。
【請求項１３】
前記第１の機能部分と前記第２の機能部分とが、単一の機能の中に含まれていることを特徴とする請求項１０記載のコンピュータ読取可能な媒体。
【請求項１４】
前記モデルが、前記パーソナルテレビシステム内における、前記符号化済映像信号の記憶および取出しを無視したものであることを特徴とする請求項１３記載のコンピュータ読取可能な媒体。
【請求項１５】
記憶された前記符号化済映像信号の圧縮比が、前記単一の機能を調整するためのパラメータとして使用されることを特徴とする請求項１３記載のコンピュータ読取可能な媒体。
【請求項１６】
前記方法が、
（ｃ）前記工程（ｂ）の後に、前記コンピュータ実装モデルを実行する工程と、
（ｄ）前記工程（ｃ）により生成された出力に基づいて、前記映像処理チェーンの該モデルを調整する工程とをさらに含むことを特徴とする請求項１０記載のコンピュータ読取可能な媒体。
【請求項１７】
前記工程（ｄ）が、遺伝アルゴリズムを使用して前記調整を選択する工程を含むことを特徴とする請求項１６記載のコンピュータ読取可能な媒体。
【請求項１８】
前記方法が、客観的画質測定基準を用いて、前記工程（ｃ）により生成された出力を評価する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１６記載のコンピュータ読取可能な媒体。
【請求項１９】
パーソナルテレビシステムをモデル化するシステムであって、
前記パーソナルテレビシステムにより受信映像信号に実行される処理工程を含む、映像処理チェーンのモデルがプログラムされたコンピュータを含み、
該コンピュータが、前記モデル内に、前記パーソナルテレビシステム内における記憶前の前記映像信号の符号化に相当する第１の機能部分と、前記パーソナルテレビシステム内における記憶された符号化済映像データの復号に相当する第２の機能部分とを含む、１つまたは複数の追加機能を含んでいることを特徴とするシステム。
【請求項２０】
前記第１の機能部分が、前記パーソナルテレビシステム内に含まれる所与のエンコーダに対応する、エンコーダ固有のモデルを含んでいることを特徴とする請求項１９記載のシステム。
【請求項２１】
前記第２の機能部分が、ＭＰＥＧ１形式のデコーダ・モデルまたはＭＰＥＧ２形式のデコーダ・モデルを含んでいることを特徴とする請求項２０記載のシステム。
【請求項２２】
前記第１の機能部分と前記第２の機能部分とが、単一の機能の中に含まれていることを特徴とする請求項１９記載のシステム。
【請求項２３】
前記モデルが、前記パーソナルテレビシステム内における、前記符号化済映像信号の記憶および取出しを無視したものであることを特徴とする請求項２２記載のシステム。
【請求項２４】
記憶された前記符号化済映像信号の圧縮比が、前記単一の機能を調整するためのパラメータとして使用されることを特徴とする請求項２２記載のシステム。
【請求項２５】
前記モデルを実行することにより生成された出力に基づいて、前記映像処理チェーンの前記モデルを調整する自動手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１９記載のシステム。
【請求項２６】
前記自動手段が、遺伝アルゴリズムを使用して前記調整を選択することを特徴とする請求項２５記載のシステム。
【請求項２７】
客観的画質測定基準を用いて、前記モデルを実行することにより生成された出力を評価する手段をさらに含むことを特徴とする請求項２５記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレビのためのモデル化および最適化技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線送信されているかケーブルテレビ（ＣＡＴＶ）システムを介して配信されているかにかかわらず、アナログテレビ放送信号を受信することができ、後に視聴者が再生できるようにそれらを記録するため、デジタル圧縮および記憶技術を使用することができる、数多くの「パーソナルテレビ」（ＰＴＶ）システムが、市場に投入されている。３つのそのようなシステムとして、フィリップスおよびソニーが販売している「ＴｉＶｏＴＭ」、松下（パナソニック）が販売している「Ｒｅｐｌａｙ−ＴＶＴＭ」、およびマイクロソフトが販売している「Ｕｌｔｉｍａｔｅ−ＴＶＴＭ」が挙げられる。これらのシステムは、視聴者が従来はビデオ・カセット・レコーダー（ＶＣＲ）を用いてきた機能である同一の主機能、すなわち放送番組のタイムシフトを実行するが、視聴者が第２の番組を録画しながら第１の番組を見ることを可能にするというさらなる利点を提供し、また、直線的なビデオテープ内における録画された番組の位置や、新しい番組を録画できる使用可能なテープの位置および長さを覚えておくことから、ユーザーを解放するものである。そのため、これらのシステムは、ますます人気が出てきており、アナログ形式の放送映像の送信および配信が利用され続ける限り、この傾向はおそらく続くであろう。
【０００３】
ＰＴＶシステムは、典型的には、アナログ高周波（ＲＦ）放送信号を受信し（衛星テレビ・デコーダのアナログ出力を用いてもよいが）、それらの信号を、復調およびアナログ映像復号処理（ＮＴＳＣ、ＰＡＬ等）の後、デジタルフォーマットに変換する。これらの信号は、その後、ＭＰＥＧ１や２等の、損失を伴うデジタル映像圧縮方式を用いて圧縮され、高密度ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等の大量記憶装置に記録される。近年の記憶装置の高いデータ容量（時と共に非常に急速に増え続けている）と共に圧縮技術を使用することにより、何時間もの放送映像をＨＤＤに記録することが可能となり、それにより、アナログビデオ録画用テープの必要がなくなり、上記のデジタル記憶の利点が提供されるようになった。
【０００４】
一般的に、映像処理システムは、アナログ放送またはデジタル映像のいずれかとして送信されたが、両方としてではないソースの、画質を改善するように要請されている。アナログ放送映像の場合には、画質は、典型的には、たとえば、送信チャネルと映像信号の復調およびアナログ復号とによってスペクトル形状が決まるガウシアンノイズを含み得る、チャネルノイズによって劣化させられる。色精度や画像の鮮鋭度といった他の特徴も、この処理によって影響を受け得る。デジタル映像の場合には、ノイズは存在せず（映像信号のデジタル化前に取り込まれた少量のノイズを除く）、色精度は影響を受けない。しかしながら、損失を伴う圧縮およびそれに続く復号処理により、ブロック劣化（ｂｌｏｃｋ  ｉｍｐａｉｒｍｅｎｔ）等の多くの映像アーティファクトが取り込まれる可能性があり、また、画像の鮮鋭度も影響を受け得る。逆に、そのようなアーティファクトは、アナログ放送映像ソースには存在し得ない（そのソースがもとはデジタル形式である場合を除く。そのような場合、ソースは通常、低い圧縮比を用いて符号化されたものであり、したがって、高画質で、上記の画質劣化がほとんどないものである）。したがって、従来は、どちらか一方のカテゴリーの画質劣化のみが、受信された映像放送に現れ、両方が現れることはなかった。
【０００５】
しかしながら、ＰＴＶシステムでは、アナログ放送信号は、従来のやり方で復調および復号されるので、従来のアナログ形式の画質劣化のうち、任意のまたはすべての画質劣化を有し得る。その後、その信号は、可能な限り少ないＨＤＤ領域を使用するために、許容できる最も高い圧縮比で圧縮される。これにより、後に映像がＨＤＤから読み出され復号される際に、上記で述べたデジタル形式の画質劣化のうち、任意のまたはすべての画質劣化が映像に取り込まれる。かかる画像劣化は、これらのシステムで一般に使用される高い圧縮比では顕著となり得る。結果として、ユーザーが見る際には、同一の映像シーケンスが、アナログ放送の画質劣化とデジタル符号化の画質劣化との両方を持つこととなり、それらの画質劣化のいずれかまたは両方が極めて顕著なものとなるかもしれない。これは、従来の状況とは明らかに異なる状況である。
【０００６】
映像処理システムにおいて画質を最適化するため、多くの方法が提案されてきた。自動映像チェーン最適化のための一般的な方法が、Ｖａｎ  Ｚｏｎ，ＫｅｅｓならびにＡｌｉ，Ｗａｌｉｄの「自動映像チェーン最適化（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｖｉｄｅｏ  Ｃｈａｉｎ  Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ）」、コンシューマー・エレクトロニクス国際会議（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｃｏｎｓｕｍｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ；ＩＣＣＥ）、２００１年、および、Ａｌｉ，ＷａｌｉｄならびにＶａｎ  Ｚｏｎ，Ｋｅｅｓの「並列的な進化モデル化による、直列接続された映像処理モジュールのランダムなシステムの最適化（Ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ  ａ  Ｒａｎｄｏｍ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｏｆ  Ｃａｓｃａｄｅｄ  Ｖｉｄｅｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｍｏｄｕｌｅｓ  ｂｙ  Ｐａｒａｌｌｅｌ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅｌｉｎｇ）」、画像処理国際会議（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｉｍａｇｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）、２００１年に記載されている。これらの文献はいずれも、参照によりその全内容が本明細書に含まれているものとする。参照映像シーケンスが、処理動作の初期映像処理チェーンを用いて処理され、画質が測定される。通常、大きなパラメータ探索空間に亘って全体的な最適化を行うことを可能とする遺伝アルゴリズム等の最適化技術が、結果として得られる映像の客観的画質（ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ  ｉｍａｇｅ  ｑｕａｌｉｔｙ；ＯＩＱ）を特定する方法と共に適用される。かかる方法は、アナログ放送映像の画質を改善するように設計されたアナログ映像処理システム、またはデジタル符号化された映像用に設計されたデジタル映像システムに、適用または提案されてきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
アナログ映像の場合、チャネルノイズ低減（時間的および／または空間的）や、鮮鋭度強調のためのピーキング（水平方向、および場合によっては垂直方向）といった技術が、画質の改善によく用いられ、典型的には、映像処理の「チェーン」がこれらおよびその他のビデオ機能を実施する。そのようなチェーンの最適化は、所与の機能に対して可能な限りの最良の画質を同時にもたらすような、これらすべての機能についてのパラメータの設定を必要とする。
【０００８】
デジタル映像については、異なる画像の対応領域間にノイズの結果として微小差分（ｓｍａｌｌ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｓ）が現れるというよく知られた現象があり、それがやはり符号化を免れず、それにより限られたデータ帯域幅を無駄にしてしまうため、圧縮符号化に先立って何らかの形式のノイズ低減が使用されることが多い。ノイズの保持に加えてのこの結果は、有効符号化データレートを減少させることと等価であり、さらには圧縮比を増大させることと等価である。通常、かかる低いノイズレベルの直接的な結果である画質の視覚上の劣化は、これらのシステムにおいて考えるべき副次的な事項である。また、いくつかのシステムでは、復号後において高い圧縮比での符号化の結果として現れるブロック劣化の効果を、低減する方法が用いられている。やはりこれらの高い比において生じ得る高周波成分を破棄することにより、画像の鮮鋭度も顕著に減少し、何らかの形式の鮮鋭度強調が望ましくなる可能性がある。
【０００９】
したがって、ＰＴＶのための最適化方法が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
パーソナルテレビシステムをモデル化するための方法、システムおよびコンピュータ読取可能な媒体が提供される。パーソナルテレビシステムにより受信映像信号に実行される処理工程を含む、映像処理チェーンのコンピュータ実装モデルが形成され、パーソナルテレビシステム内における記憶前の映像信号の符号化に相当する第１の機能部分と、パーソナルテレビシステム内における記憶された符号化済映像データの復号に相当する第２の機能部分とを含む、１つまたは複数の追加機能が上記のモデルに挿入される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
デジタル映像の符号化、記憶、読出し、復号および処理の機能を有する完全なＰＴＶシステムは、上記の最初から４つ目までの要素（ＰＴＶ内における符号化、記憶、読出しおよび復号）を映像処理チェーンの一部として取り扱うことにより、アナログ映像システムについて上記に述べたことに基づく技術を用いて最適化することができる。特に符号化は、典型的には、主たる（かつ、オプションとして唯一の）システムパラメータとして、所望のデータレート（または圧縮比）を用いて行われる。一方、復号は、あくまで取り出された映像データストリームの関数であって、したがって、調整可能なパラメータを有さない。
【００１２】
最後に、最近ますます一般的となってきているように、映像データのデータフロー表現が当該最適化方法で使用される場合には、記憶媒体の書込みおよび読出しは、単に映像データストリームの時間遅延を構成するものであり、したがって完全に無視できる。ＭＰＥＧ形式の符号化および復号は、この最適化の状況においてそれとしてモデル化され得るデジタル処理アルゴリズムであるが、それに加えて、この方法はデータ主導の方法であるので、ハードディスクにデータを記憶させてその後データを読み出す際には、時間の概念がない。したがって、後に読出しが続くデータの書込みは、時間遅延に過ぎない。符号化、記憶、読出しおよび復号は、常に直接連続したものとして実行されるので、デジタル処理システムのこれら４つの要素を、単一の機能として取り扱うことが可能である。
【００１３】
さらには、ＰＴＶの符号化、記憶、読出しおよび復号の処理動作の比較的単純なモデルでは、最適化処理中において単一のパラメータを変化させて、有効な最適化をもたらすことが可能である。かかる単一のパラメータの一例は、圧縮比である。圧縮比とデータレートとの間には１対１の関係があるので、圧縮比の代わりとしてデータレートを用いてもよい。あるいは、最適化処理中において２つ以上のパラメータを変化させる、より複雑なＰＴＶの符号化、記憶、読出しおよび復号の処理動作のモデルを用いてもよい。図１は、ＰＴＶシステムの最適化のためのシステムを示したブロック図である。
【００１４】
ＰＴＶシステムは、各タイプのシステム（すなわち、アナログおよびデジタル）について上記に述べたそれぞれの機能の組合せを用いて、モデル化され得る。しかしながら、ＰＴＶシステムでは、ノイズ低減は、アナログチャネルノイズの低減とデジタル符号化効率の改善との２つの機能を果たす。また、鮮鋭度強調は、チャネル、復調および復号によるアナログ周波数の歪みと、デジタル圧縮による高周波情報の破棄との、両方の効果を打ち消す必要がある。
【００１５】
そのようなシステムの適切な最適化は、アナログシステムとデジタルシステムとの個々の最適化を、単純に組み合わせるだけよりも多くの要請を必然的に伴う。映像処理チェーン内で実行される機能は非直線的であるので、モデル内において複数の機能が実行される順序は、実際の映像処理チェーン内でそれらの機能が実行される順序を反映したものとされるべきであり、処理動作の順序（それらのアルゴリズム・パラメータおよびデータビット精度に加えて）は最適化され得る。ＰＴＶシステムは、従来型の映像処理チェーンの要素、すなわち、符号化、記憶、読出しおよび復号機能の要素に対して、たった１つの追加要素を加えることによって、モデル化することができる。この要素はまた、たった１つのパラメータ（具体的には圧縮比）しか有していない。したがって、最適化の複雑さを著しく増大させることなく、従来型の映像処理チェーンにおいて提案され使用されてきたモデル化方法を変更して、ＰＴＶシステムをモデル化することができる。そのため、かかる方法を用いて、商業的意義がますます増大していると見られるタイプの映像処理システムの、全体的な画質を最適化することができる。
【００１６】
図１を参照すると、例示的な最適化システムが示されている。このシステムは、映像処理チェーン・シミュレータ１００を含んでいる。シミュレータ１００は、イベント主導のシミュレーションとは対照的に、データ主導のものである。シミュレータ１００は、入力参照映像に対して、ＰＴＶ内の実際の映像処理システムが実行する処理動作と実質的に同一のデジタル信号処理動作を実行する。ただし、シミュレータ１００は、それらの処理動作をリアルタイムで実行しなくてもよい点のみが、実際の映像処理システムと異なる。
【００１７】
映像処理チェーン・シミュレータ１００に入力されるデータは、デジタルフォーマットのデータである。ＰＴＶがアナログ送信信号を受信する場合は、映像入力データは、ベース帯域映像信号への復調とデジタル化とが実行された後のアナログ送信信号を表すものとなる。最適化の際には、反復モデル化および最適化の処理全体に亘って、同一の映像シーケンスが入力として用いられる。
【００１８】
映像処理チェーン・シミュレータ１００は、複数の映像処理アルゴリズム１１０ａ−１１０ｎを含んでいる。たとえば、アルゴリズム１（ブロック１１０ａ）はノイズ低減であってもよく、アルゴリズム２（ブロック１１０ｂ）は鮮鋭度強調であってもよく、そのようにしてアルゴリズムＮ（ブロック１１０ｎ）まで続き、アルゴリズムＮ（ブロック１１０ｎ）はＭＰＥＧブロッキング効果の除去であってもよい。アルゴリズムの選択は、モデル化されるべきＰＴＶシステム内で用いられているアルゴリズムに主導される。
【００１９】
符号化、記憶、読出しおよび復号機能の間に実行される処理を表すため、少なくとも１つの追加機能１２０が追加される。この機能１２０の符号化部分は、最適化されたＰＴＶシステム内で使用される実際の符号化ハードウェアをモデル化したものとされるべきである。実際には、ＭＰＥＧ形式のエンコーダ・チップが使用され得る。かかるチップは、ある決まった符号化アルゴリズムを用いるものであるので、そのチップにより実装されるアルゴリズムのソフトウェアモデルが用いられる。ＭＰＥＧの１つの目的はできるだけ良好な圧縮を得ること、すなわちできるだけ良好な画像の忠実度を得ることであるので、ＭＰＥＧ形式のエンコーダを用いた、種々の異なるモデルが存在する。このことは、できるだけ多くの画素を効率的に処理すること、すなわち、最小限の数の符号化されたビットを用いてできるだけ多くの画素情報を処理することを必要とする。任意の映像シーケンスに対して、可能かつ適正な符号化は多数存在する。そのため、エンコーダ・モデルは、システム内で使用される実際のハードウェアをモデル化したものとされるべきである。
【００２０】
機能１２０のデコーダ部分は、ＭＰＥＧ１規格（ＩＳＯ／ＩＥＣ  １１１７２−１（から−５まで）：１９９３）またはＭＰＥＧＩＩ規格（ＩＳＯ／ＩＥＣ  １３８１８−４：１９９８／Ａｍｄ２：２０００）から直接実装されたものであってもよい。これらの規格は、参照により、その内容が本明細書に含まれているものとする。ＭＰＥＧ規格の様々な部分は、Ｃコードのセグメントまたはブロックとして規定されているので、当業者においては、ＭＰＥＧデコーダをモデル化するためのデコーダ・Ｃコードを容易に採用できるであろう。
【００２１】
上記に述べたように、記憶および取出しの処理動作は遅延に相当するのみであり、シミュレーション中ではモデル化されない。いずれの処理動作も、データを変換したり、画質に影響を与えたりするものではない。映像処理チェーン・シミュレータ１００からの復号された出力データは、客観的画質測定ブロック１３０へと供給される。客観的画質測定基準は、典型的には、予め決められた画像または映像シーケンスの組を用いた画像または映像シーケンスについての、客観的測定基準により与えられた画質尺度と、視聴者の集団による主観的な画像評価との間に、良好な相関付けを与えることにより、選択され調整される。客観的画質測定基準は、たとえば、アナログノイズ、ブロッキング、リンギング、モスキート状アーティファクトおよびその他のタイプのアーティファクトを考慮に入れた、画質の尺度を付与するものであってもよい。この測定基準は、上記の要素の各々が画質に及ぼす影響に対する互いに異なる重み付けにも適用可能なものである。その場合、重みを調整することにより、客観的な測定基準と主観的な評価とによって与えられた尺度の間の相関付けを、改善することができる。
【００２２】
アルゴリズム・パラメータ、処理の順序付け、データビット精度、および結果として得られる客観的画質測定値が、最適化の目的に関係するパラメータである。実際の映像出力データは、最適化目的のために記憶されなくてもよい。
【００２３】
ブロック１４０は、映像処理システム最適化ブロックである。この最適化ブロック１４０の望ましい属性には、精度とスピードが含まれる。パラメータ値と処理の順序付けとの異なる組合せは極めて多数存在するので、全体的な最適条件を見つけるために１つ１つすべての組合せを実行してみるのは現実的でない。一方、より大きな全体的な最大値またはより小さな全体的な最小値がある場合でも、極大値または極小値に収束する傾向のあるアルゴリズム（たとえばニュートン法）も、使用されるべきではない。
【００２４】
遺伝アルゴリズムは、映像処理チェーン最適化ブロック１４０のための、１つの好ましいアプローチである。遺伝アルゴリズムは、探索空間に関する事前情報を要さずに、全体的な最適条件に向かって進化していくことのできる、進化論に基づいた反復的かつ非限定的なアプローチを用いている。遺伝アルゴリズムは、それぞれが複数の「遺伝子」からなる「染色体」と呼ばれる解候補の組を生成する。各遺伝子は、特定のアルゴリズム・パラメータ値（またはアルゴリズム・パラメータ値のサブセット）、処理の順序付け、またはデータビット精度に対応する。
【００２５】
１つの世代内の各染色体について、映像チェーンが形成される。これは、所与の所望の順序に並べられたすべてのブロック、所与のデータビット精度値の組、および所与のアルゴリズム・パラメータ値の組が選択され、シミュレーション１００が実行され、客観的画質測定１３０の番号（「適合値（ｆｉｔｎｅｓｓ  ｖａｌｕｅ）」）がその遺伝アルゴリズムに与えられることを意味する。客観的画質測定１３０の値に基づいて、最適な画質測定値を有する染色体のサブセットが選択され、「クロスオーバー」によって組み合わされて、次の世代が形成される。クロスオーバーでは、アルゴリズム・パラメータ値のサブセット、パラメータの順序付け、およびデータビット精度（すなわち遺伝子のサブセット）が、染色体間で交換される。その後、ユーザー定義された何らかの（通常は低い）確率によって遺伝子のいくつかを乱すことにより、「変異（ｍｕｔａｔｉｏｎ）」が導入される。変異は、探索空間において探索される可能性がゼロである部分がなくなるように保証し、それによって、よりよい全体的な最適条件の解が存在しているときに極小値または極大値に収束してしまう可能性を低減させる。次の世代の染色体の全体の組は、直ちに処理され評価される準備が整っている。
【００２６】
次の世代に使用される値が選択されると、映像処理チェーン制御ブロック１５０が、処理の順序付けおよびデータビット精度に加え、映像処理アルゴリズム１１０ａ−１１０ｎのそれぞれについて、さらに符号化、記憶、読出しおよび復号機能１２０について、パラメータ値を設定する。これにより、次の世代の染色体のそれぞれについて、同一の入力映像データの組を用いて、映像処理チェーン・シミュレータ１００を再実行させることが可能となる。
【００２７】
反復処理の終了基準は、許容できる近似解または安定解への到達に基づく基準であってもよいし、予め決められた回数の変異分の反復や、予め決められた数の世代分の反復等に基づく基準であってもよい。
【００２８】
遺伝アルゴリズムは、探索空間全体の比較的小さな部分の評価しか必要としないにもかかわらず（その結果、早い収束をもたらす）、精確な結果を与えるので、魅力的である。しかしながら、当業者においては、映像処理システム最適化ブロック１４０に、他の最適化アルゴリズムを使用することもできるであろう。
【００２９】
図２は、パーソナルテレビシステムをモデル化するための１つの方法を示している。
【００３０】
ステップ２００において、パーソナルテレビシステムにより受信映像信号に実行される処理工程１１０ａ−１１０ｎを含む、映像処理チェーンのコンピュータ実装モデル１００が形成される。このモデルは、アルゴリズム・パラメータ、処理の順序付けおよびデータビット精度の、調整を許容するものである。
【００３１】
ステップ２０２では、パーソナルテレビシステム内における記憶前の映像信号の符号化に相当する、エンコーダ固有の機能部分が、映像処理チェーン・モデル１００に挿入される。
【００３２】
ステップ２０４では、シミュレーションは、記憶および取出しを無視することができる。これは、これらの処理動作のいずれも、画像データを変換したり、画質に影響を与えたりしないためである。
【００３３】
ステップ２０６では、ＰＴＶ内に記憶されているデータの、ＭＰＥＧ１形式またはＭＥＰＧ２形式の復号に相当する機能部分が、映像処理チェーン・モデル１００に挿入される。実施形態によっては、ステップ２０２および２０６が統合されて、符号化および復号に相当する単一の機能が形成され、記憶および読出しは無視される。
【００３４】
ステップ２０８−２１４は、反復による最適化を提供する。ステップ２０８では、映像処理チェーン・モデル１００が実行される。
【００３５】
ステップ２１０では、客観的画質測定基準と対照して、シミュレーションの結果が評価される。
【００３６】
ステップ２１２では、たとえば遺伝アルゴリズムであってもよい最適化アルゴリズムに従って、モデルが調整される。この調整は、ステップ２１４において、調整パラメータとして圧縮比（またはデータレート）を用いた符号化／復号機能の調整であって、この圧縮比（またはデータレート）が唯一の調整パラメータであってもよい調整を含んでいてもよい。
【００３７】
ステップ２０８−２１４は、終了基準が満たされるまで繰り返される。
【００３８】
本発明は、コンピュータ実装された処理、およびそれらの処理を実行するための装置の形態で、実施されてもよい。本発明はまた、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、フロッピー・ディスク、読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ハードドライブ、高密度（たとえば「ＺＩＰＴＭ」または「ＪＡＺＺＴＭ」）リムーバブル・ディスク、または、コンピュータがその媒体からコンピュータ・プログラム・コードをロードし実行すると、そのコンピュータが本発明を実施する装置となるような、その他の任意のコンピュータ読取可能な記憶媒体といった、有形の媒体内に組み入れられたコンピュータ・プログラム・コードの形態で実施されてもよい。本発明はまた、たとえば、記憶媒体に記憶されたものであるか、コンピュータによりロードおよび／または実行されるものであるか、電気的な導線またはケーブル、光ファイバー、または電磁放射といった、何らかの伝送媒体を介して伝送されるものであるかにかかわらず、コンピュータがそのコンピュータ・プログラム・コードをロードし実行すると、そのコンピュータが本発明を実施する装置となるような、コンピュータ・プログラム・コードの形態で実施されてもよい。汎用プロセッサに実装される場合には、コンピュータ・プログラム・コードのセグメントによって、特定の論理回路が形成されるように、そのプロセッサが設定される。本発明は、例示的な実施形態の形で説明されてきたが、それらの形態に限定されるものではない。むしろ、本発明の範囲およびその均等の範囲から逸脱することなく当業者が考えつくであろう、本発明の他のバリエーションおよび実施形態を包含するように、各請求項は広く解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】パーソナルテレビの映像処理チェーンを最適化するシステムのブロック図
【図２】パーソナルテレビの映像処理チェーンを最適化する処理のフローチャート
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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