(57)【要約】記録媒体（１２６）上で基本層（１１２）に拡張層（１２４）を多重化することにより、ディジタル記録の複数のバージョンを提供する方法。基本層（１１２）は、ディジタル記録の第１のバージョンを表す基本データを有することができ、拡張層（１２４）は、基本データと組み合わされてディジタル記録の第２のバージョンを表すことのできる拡張データを有する。ディジタル記録の第１のバージョンは、標準精細度のプログラム・コンテンツを含み、ディジタル記録の第２のバージョンは、高精細度のプログラム・コンテンツを含んでいる。基本層（１１２）と拡張層（１２４）はインターリーブする。
2005533336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディジタル記録の複数のバージョンを提供する方法であって、基本層に拡張層を多重化するステップを含み、
前記基本層は、前記ディジタル記録の第１のバージョンを表す基本データを有し、
前記拡張層は、前記基本データと組み合わされて前記ディジタル記録の第２のバージョンを表すことのできる拡張データを有する、前記方法。
【請求項２】
前記多重化するステップが、前記基本層に前記拡張層をインターリーブするステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記インターリーブするステップが更に、
前記基本層内のビデオ・オブジェクトを基本インターリーブ・ユニットに分割するステップと、
前記拡張層内のビデオ・オブジェクトを拡張インターリーブ・ユニットに分割するステップと、
前記基本インターリーブ・ユニットと前記拡張インターリーブ・ユニットを交互方式で記録するステップとを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記基本インターリーブ・ユニットの数が、前記拡張インターリーブ・ユニットの数とほぼ等しい、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記基本インターリーブ・ユニットに関する再生時間が、前記拡張インターリーブ・ユニットに関する再生時間とほぼ等しい、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記基本インターリーブ・ユニットに関連するセルを共にリンクする第１のプログラム・チェーンを提供するステップと、
前記第１のプログラム・チェーンと組み合わされてハイブリッド・プログラム・チェーンを形成することのできる第２のプログラム・チェーンを提供するステップとを更に含み、前記ハイブリッド・プログラム・チェーンが、前記基本インターリーブ・ユニットに関連するセルと前記拡張インターリーブ・ユニットに関連するセルを、前記ディジタル記録の前記第２のバージョンを生成するのに適当な順序で共にリンクする、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記基本インターリーブ・ユニットに関連するセルを共にリンクして第１のビットストリームを生成する第１のプログラム・チェーンを提供するステップと、
前記拡張インターリーブ・ユニットに関連するセルを共にリンクして第２のビットストリームを生成する第２のプログラム・チェーンを提供するステップと、
再生中に前記第１と第２のビットストリームを組み合わせて前記ディジタル記録の前記第２のバージョンを生成するステップとを更に含む、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
前記基本データをＭＰＥＧ−２とほぼ同様のフォーマットで符号化するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記拡張データをＨ．２６４とほぼ同様のフォーマットで符号化するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記ディジタル記録の前記第２のバージョンが、高精細度プログラム・コンテンツを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記基本層と前記拡張層が、記録媒体の単一面に記録される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記記録媒体が、ディジタル・ビデオ・ディスク（ＤＶＤ）である、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも１つのタイム・スタンプを、前記基本層と前記拡張層のうちの少なくとも一方に追加するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのタイム・スタンプが、デコーダ・タイム・スタンプとプレゼンテーション・タイム・スタンプのうちの少なくとも一方を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
ディジタル記録の第１のバージョンを表す基本データを含む基本層と、
前記基本データと組み合わされて前記ディジタル記録の第２のバージョンを表すことのできる拡張データを含む拡張層とを備えるＤＶＤ媒体であって、
前記基本層と前記拡張層がインターリーブされた、ＤＶＤ媒体。
【請求項１６】
前記基本層内のビデオ・オブジェクトが、基本インターリーブ・ユニットに分割され、
前記拡張層内のビデオ・オブジェクトが、拡張インターリーブ・ユニットに分割され、
前記基本インターリーブ・ユニットと前記拡張インターリーブ・ユニットが、交互方式で前記記録媒体に記録された、請求項１５に記載のＤＶＤ媒体。
【請求項１７】
前記基本インターリーブ・ユニットの数が、前記拡張インターリーブ・ユニットの数とほぼ等しい、請求項１６に記載のＤＶＤ媒体。
【請求項１８】
前記基本インターリーブ・ユニットに関する再生時間が、前記拡張インターリーブ・ユニットに関する再生時間とほぼ等しい、請求項１６に記載のＤＶＤ媒体。
【請求項１９】
前記基本インターリーブ・ユニットに関連するセルを共にリンクする第１のプログラム・チェーンと、
前記第１のプログラム・チェーンと組み合わされてハイブリッド・プログラム・チェーンを形成することのできる第２のプログラム・チェーンとを更に備え、
前記ハイブリッド・プログラム・チェーンが、前記基本インターリーブ・ユニットに関連する前記セルと前記拡張インターリーブ・ユニットに関連するセルを、前記ディジタル記録の前記第２のバージョンを生成するのに適当な順序で共にリンクする、請求項１６に記載のＤＶＤ媒体。
【請求項２０】
前記基本インターリーブ・ユニットに関連するセルを共にリンクして第１のビットストリームを生成する第１のプログラム・チェーンと、
前記拡張インターリーブ・ユニットに関連するセルを共にリンクして第２のビットストリームを生成する第２のプログラム・チェーンとを更に備え、
前記第１と第２のビットストリームが、再生中に組み合わされて前記ディジタル記録の前記第２のバージョンが生成される、請求項１６に記載のＤＶＤ媒体。
【請求項２１】
前記基本データが、ＭＰＥＧ−２とほぼ同様のフォーマットで記録された、請求項１６に記載のＤＶＤ媒体。
【請求項２２】
前記拡張データが、Ｈ．２６４とほぼ同様のフォーマットで提供された、請求項１５に記載のＤＶＤ媒体。
【請求項２３】
前記ディジタル記録の前記第２のバージョンが、高精細度プログラム・コンテンツを含む、請求項１５に記載のＤＶＤ媒体。
【請求項２４】
前記基本層と前記拡張層が、前記第１の記録媒体の単一面に記録された、請求項１５に記載のＤＶＤ媒体。
【請求項２５】
前記第１の記録媒体が、ディジタル・ビデオ・ディスク（ＤＶＤ）である、請求項１５に記載のＤＶＤ媒体。
【請求項２６】
前記基本層と前記拡張層のうちの少なくとも一方が、少なくとも１つのタイム・スタンプを備える、請求項１５に記載のＤＶＤ媒体。
【請求項２７】
前記少なくとも１つのタイム・スタンプが、デコーダ・タイム・スタンプとプレゼンテーション・タイム・スタンプのうちの少なくとも一方を含む、請求項２６に記載のＤＶＤ媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、ビデオ・システムのための方法および装置に関し、より詳細には、ディジタル・ビデオ・ディスク（ＤＶＤ）記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、２００２年７月１６日に出願された「Ｈｙｂｒｉｄ  ＭＰＥＧ−２／Ｈ．２６Ｌ  Ｓｃａｌａｂｉｌｉｔｙ  ｆｏｒ  ＨＤ−ＤＶＤ」という名称の米国仮特許出願第６０／３９６，３９７号と、２００２年１２月３日に出願された「Ｈｙｂｒｉｄ  Ｓｃａｌａｂｌｅ  ＣＯＤＥＣ  Ｆｏｒ  Ｓｉｎｇｌｅ  Ｄｉｓｃ  ＳＤ／ＨＤ−ＤＶＤ」という名称の米国仮特許出願第６０／４３０，５５８号の利益を主張するものである。
【０００３】
ＤＶＤ（ディジタル・ビデオ・ディスクまたはディジタル多用途ディスク）は、ＣＤ−ＲＯＭよりもずっと多くのデータを記録することのできる光ディスク媒体である。具体的には、通常の赤色レーザ技術を使用して、単層ＤＶＤは、その２つの面それぞれに４．７ＧＢのデータを記録することができ、２層ＤＶＤは、その２つの面それぞれに９．０ＧＢのデータを記録する。これに比べて、ＣＤ−ＲＯＭは約６００ＭＢのデータを記録する。ＤＶＤは、その記録容量の大きさと使用の便利さにより、急速にビデオ再生用に使われる記録媒体になってきており、ビデオ・カセット・テープとレーザ・ディスクの両方に取って代わるようになった。具体的には、通常のＤＶＤビデオは、ＭＰＥＧ−２ファイル圧縮技術を使用して、その２つの面の一方に１３３分の映画（ｍｏｖｉｅ：ムービー、動画）を記録する。ＤＶＤの他方の面は、しばしばＤＶＤ識別および標識化（ラベリング）の目的に使用される。
【０００４】
ＤＶＤに記録される映画には、潜在的に２つの主要な表示フォーマット（形式）がある。即ち、１６：９と４：３のどちらかのアスペクト比（縦横比）を有する標準精細度（ＳＤ：Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）と、１６：９のアスペクト比を有する高精細度（ＨＤ：Ｈｉｇｈ  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）である。しかし、通常の単層ＤＶＤは片面に１３３分までのＳＤ映画しか記録することができないので、ＤＶＤビデオは普通、２つの表示フォーマットのうちの一方だけで提供される。しかし場合によっては、ＤＶＤの両面を使用して両方の表示フォーマットが提供される。具体的には、標準精細度バージョンの映画をＤＶＤの片面に提供し、高精細度バージョンの映画を他方の面に提供する。残念ながら、ＤＶＤの両面がデータ記録に使用されたとき、ＤＶＤ識別および標識化のための空間がほとんどない。従って、ＳＤとＨＤの両方のバージョンの映画をＤＶＤの単一面に記録するのに使用することのできるＤＶＤ記録技術が必要とされている。更に、このようなＤＶＤは、現存のＳＤ−ＤＶＤプレーヤと互換性があるべきである。
【発明の開示】
【０００５】
（発明の概要）
本発明は、記録媒体上で基本層（ｂａｓｅ  ｌａｙｅｒ：ベース・レイヤ）に拡張層（ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  ｌａｙｅｒ：エンハンスメント・レイヤ）を多重化することにより、ディジタル記録の複数のバージョン（ｖｅｒｓｉｏｎ：版）を提供する方法に関する。基本層は、ディジタル記録の第１のバージョンを表す基本データを有し、拡張層は、基本データと組み合わされて、ディジタル記録の第２のバージョンを表すことのできる拡張データを有する。ディジタル記録の第１のバージョンは、標準精細度（ＳＤ）のプログラム・コンテンツを含むものであり、ディジタル記録の第２のバージョンは、高精細度（ＨＤ）のプログラム・コンテンツを含むものである。
【０００６】
多重化するステップは、基本層に拡張層をインターリーブ（ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ：交互配置）するステップを含むものである。インターリーブするステップは更に、基本層内のビデオ・オブジェクトを基本インターリーブ・ユニットに分割するステップと、拡張層内のビデオ・オブジェクトを拡張インターリーブ・ユニットに分割するステップを含むものである。基本インターリーブ・ユニットと拡張インターリーブ・ユニットは、交互になるように記録媒体に記録する。基本層と拡張層は更に、記録媒体の単一面に記録することができ、記録媒体はディジタル・ビデオ・ディスク（ＤＶＤ）とする。
【０００７】
基本層に関連する基本インターリーブ・ユニットの数は、拡張層に関連する拡張インターリーブ・ユニットの数とほぼ同じとする。また、基本インターリーブ・ユニットに関する再生時間は、拡張インターリーブ・ユニットに関する再生時間とほぼ同じとする。
【０００８】
基本データは、ＭＰＥＧ−２とほぼ同様のフォーマット（形式）で記録することができ、拡張データは、Ｈ．２６４とほぼ同様のフォーマットで記録する。更に、基本層には、１つまたは複数のタイム・スタンプが設けられる。例えば、デコーダ・タイム・スタンプおよびプレゼンテーション・タイム・スタンプを基本層に設ける。タイム・スタンプはまた、拡張層にも設けられる。
【０００９】
この方法は、基本インターリーブ・ユニットに関連するセルを共にリンクする第１のプログラム・チェーンを提供するステップを含んでいてもよい。更に、第１のプログラム・チェーンと組み合わされてハイブリッド・プログラム・チェーンを形成することのできる第２のプログラム・チェーンも提供する。ハイブリッド・プログラム・チェーンは、基本インターリーブ・ユニットに関連するセルと、拡張インターリーブ・ユニットに関連するセルを、ディジタル記録の第２のバージョンを生成するのに適当な順序で共にリンクする。
【００１０】
別法として、基本インターリーブ・ユニットに関連するセルを共にリンクして、第１のビットストリームを生成する第１のプログラム・チェーンを生成する。更に、拡張インターリーブ・ユニットに関連するセルを共にリンクして、第２のビットストリームを生成する第２のプログラム・チェーンも生成する。第１と第２のビットストリームを再生中に組み合わせて、ディジタル記録の第２のバージョンを生成する。
【００１１】
本発明は、基本層および拡張層を備えるＤＶＤ媒体にも関する。基本層は、ディジタル記録の第１のバージョンを表す基本データを含んでいてもよく、拡張層は、基本データと組み合わされてディジタル記録の第２のバージョンを表すことのできる拡張データを含んでいてもよい。ディジタル記録の第２のバージョンは、高精細度（ＨＤ）のプログラム・コンテンツを含んでいる。基本層と拡張層は、交互に配置（インターリーブ）する。
【００１２】
基本層内のビデオ・オブジェクトは、基本インターリーブ・ユニットに分割することができ、拡張層内のビデオ・オブジェクトは、拡張インターリーブ・ユニットに分割する。基本インターリーブ・ユニットと拡張インターリーブ・ユニットは、交互になるように記録媒体に記録される。基本インターリーブ・ユニットの数は、拡張インターリーブ・ユニットの数とほぼ同じとする。更に、基本インターリーブ・ユニットに関する再生時間は、拡張インターリーブ・ユニットに関する再生時間とほぼ同じとする。
【００１３】
基本データは、ＭＰＥＧ−２とほぼ同様のフォーマットでＤＶＤ媒体に記録され、拡張データは、Ｈ．２６４とほぼ同様のフォーマットでＤＶＤ媒体に記録される。更に、基本層と拡張層は、ＤＶＤ媒体の単一面に記録される。基本層および拡張層は、少なくとも１つのタイム・スタンプ、例えばデコーダ・タイム・スタンプおよび／またはプレゼンテーション・タイム・スタンプを含んでいてもよい。
【００１４】
ＤＶＤ媒体は、基本インターリーブ・ユニットに関連するセルを共にリンクする第１のプログラム・チェーンを備えることができる。また、ＤＶＤ媒体は、第１のプログラム・チェーンと組み合わされてハイブリッド・プログラム・チェーンを形成することのできる第２のプログラム・チェーンも備えることができる。ハイブリッド・プログラム・チェーンは、基本インターリーブ・ユニットに関連するセルと、拡張インターリーブ・ユニットに関連するセルを、高精細度の再生に適当な順序で共にリンクする。
【００１５】
別法として、ＤＶＤ媒体は、基本インターリーブ・ユニットに関連するセルを共にリンクして第１のビットストリームを生成する第１のプログラム・チェーンを備えることができる。また、ＤＶＤ媒体は、拡張インターリーブ・ユニットに関連するセルを共にリンクして第２のビットストリームを生成する第２のプログラム・チェーンも備えることができる。第１と第２のビットストリームを再生中に組み合わせて、ディジタル記録の第２のバージョンを生成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の一実施例では、映画やその他の表示などのタイトル（題名）の複数のバージョンを単一の記録媒体に記録することを可能にする、スケーラブルな（ｓｃａｌａｂｌｅ：拡張性のある）ビデオ符号化方式について述べる。例えば、あるタイトルの１つの標準精細度（ＳＤ）バージョンと１つの高精細度（ＨＤ）バージョンを、単一のディジタル・ビデオ・ディスク（ＤＶＤ）に記録する。具体的には、現存のＳＤ−ＤＶＤプレーヤに適合する圧縮方式、例えばＭＰＥＧ−２を使用して、ＳＤバージョンを表すＳＤデータを符号化してＤＶＤに記録する。ＨＤバージョンは拡張データとして符号化することができ、これは、ＳＤデータと組み合わせられたとき、ハイブリッドＨＤ−ＤＶＤプレーヤ中でＨＤ再生を生成するのに使用する。従って、ＳＤ−ＤＶＤプレーヤとハイブリッドＨＤ−ＤＶＤプレーヤの両方に適合するＤＶＤを作成する。とりわけ、ＳＤデータは基本層としてＤＶＤ上に符号化することができ、拡張データは拡張層として符号化する。基本層と拡張層は、ＤＶＤのマルチアングル／シームレス分岐の機能を使用してインターリーブする。
【００１７】
図１を参照すると、ハイブリッド・スケーラブル・エンコーダ（符号器）１００の例示的なブロック図が示されており、エンコーダ１００は、ビデオ・タイトルなど元のＨＤシーケンスを、基本データ・ビットストリームと拡張データ・ビットストリームに解析する。エンコーダ１００は、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアの組合せにおいて実現する。例えば、エンコーダ１００は、プログラム・コードを実行し、データを処理する１つまたは複数の処理回路を備えることができる。このような処理回路は、中央処理装置（ＣＰＵ）、ディジタル信号処理回路（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、またはその他任意の適当な処理回路とする。エンコーダ１００は、分解ユニット１１０、基本エンコーダ１１２、ＳＤフレーム・バッファ１１４、補間回路１１６、合計ブロック１１８、クリッパ１２０、ＨＤフレーム・バッファ１２２、拡張エンコーダ１２４を備えることができる。
【００１８】
分解ユニット１１０は、元のＨＤシーケンスを基本ピクセルと拡張ピクセルに解析する。基本ピクセルは、シーケンスのＳＤバージョンを表すピクセル（ｐｉｘｅｌ：画素）とする。拡張ピクセルは、基本ピクセルと再結合してシーケンスのＨＤバージョンを表すことのできるピクセルとする。
【００１９】
基本エンコーダ１１２は、基本ピクセルを、ＳＤ−ＤＶＤにより認識可能なフォーマットに符号化し、基本データ・ビットストリームを出力する。同様に、拡張エンコーダ１２４は、適当な符号化方式を使用して拡張ピクセルを符号化し、拡張データ・ビットストリームを出力する。好ましい構成では、エンコーダ１１２、１２４により提供される圧縮方式は、ＳＤデータと拡張データの両方をＤＶＤの単一面に記録するのに十分な符号化効率をもたらすべきである。それにより、ＤＶＤの片面を標識化の目的に利用可能にする。例えば、基本エンコーダ１１２は、ＭＰＥＧ−２フォーマットを使用して基本ピクセルを符号化する。拡張データを符号化するのに使用できる圧縮方式は、ＪＶＴやＭＰＥＧ−４パート１０やＡＶＣとも呼ばれる、Ｈ．２６４の変更バージョン、或いはその他任意の適当な圧縮方式である。ＭＰＥＧ−２も拡張データの符号化に使用することができるが、ＭＰＥＧ−２は、Ｈ．２６４など他の圧縮方式ほどの圧縮をもたらさない場合がある。そのため、拡張データの符号化にＭＰＥＧ−２を使用すると、ＤＶＤに記録されるタイトルのＨＤバージョンの長さまたは品質が制限される場合がある。
【００２０】
Ｈ．２６４の変更バージョンが使用される場合、この変更には、動き補償中に使用することのできる追加の濾波ステップを含んでいる。更に、スケーラブルでないＨ．２６４の場合に変換係数が走査される順序とは異なる順序で、変換係数を走査する。新しい走査順序では、ピクセル・ブロックを表す基本層係数を、関連する拡張層係数の前に置くことができる。符号化モードに制限を設けることもできる。
【００２１】
音声／ビデオ圧縮方式は当業者に知られていることに留意されたい。とりわけ、ＭＰＥＧとＨ．２６ｘは両方とも、ビデオ音声圧縮のための発展中の標準方式セットである。ＭＰＥＧ標準方式は、国際標準化機構（ＩＳＯ）および国際電気標準会議（ＩＥＣ）により作られ、現在はＭＰＥＧ−１、ＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ−４、ＭＰＥＧ−７が含まれる。ＭＰＥＧ−２１が現在策定中である。Ｈ．２６ｘ標準方式は、国際電気通信連合−電気通信標準化部門（ＩＴＵ−Ｔ）により作られ、現在はＨ．２６１、Ｈ．２６２、Ｈ．２６３、Ｈ．２６４が含まれる。当然ながら、ビデオ音声符号化標準方式は継続的に発展している。従って、本発明が、本明細書に記載される特定の符号化標準方式に限定されないことは、当業者なら理解するであろう。
【００２２】
引き続き図１で、ＳＤフレーム・バッファ１１４は、基本エンコーダ１１２により生み出された再構成済み基本ピクセルを濾波するための、基本エンコーダ１１２に関連するデータ・バッファとする。このような再構成済み基本ピクセルは後で、基本エンコーダ１１２が、予測フレームおよび双方向フレームを有するピクチャ・グループ（ＧＯＰ）を生成するときに参照する。更に、ＳＤフレーム・バッファ１１４は、再構成済み基本ピクセルを、エンコーダ１００内の他の構成要素に転送されるまで一時的に記録することもできる。
【００２３】
補間回路１１６は、再構成済み基本ピクセルのブロックを、ＨＤピクセル・ブロックに適合するサイズのピクセル・ブロックに補間する。例えば、補間回路１１６は、１１×９ブロックの再構成済み基本ピクセルを、１６×１６ブロックの再構成済み基本ピクセルに補間する。次いで、分解ユニット１１０は、１６×１６ブロックの再構成済み基本ピクセルを、元のＨＤシーケンス中の相関するピクセル・ブロックから引いて、拡張ピクセルを生成する。
【００２４】
更に、合計ブロック１１８は、１６×１６ブロックの再構成済み基本ピクセルを、拡張エンコーダ１２４により生成された再構成済み拡張ピクセル・ブロックと合計して、合計ピクセル・ブロックを生成する。合計ピクセル・ブロックは、クリッパ１２０により、利用可能な値に調整する。例えばクリッパ１２０は、８ビットの合計ピクセルを−１２８と１２７の間の値に制限する。ＨＤフレーム・バッファ１２２は、拡張エンコーダ１２４が拡張データ・ビットストリーム中のピクチャ・グループを生み出す際に使用できるように、合計ピクセル・ブロックをバッファリングする。
【００２５】
最後に、基本データ・ビットストリームおよび拡張データ・ビットストリームを記録するためのデータ記憶１２６を提供する。データ記憶１２６は、光記録媒体、磁気記録媒体、光磁気記録媒体、電子記録媒体とすることができ、或いはディジタル・データを記録することのできるその他任意の記録媒体とする。例えば一構成では、データ記憶１２６はＤＶＤとする。ＤＶＤは単層でも多層でもよい。更に、ＤＶＤは、片面または両面にデータを収録する。別の構成では、データ記憶１２６は、ハード・ディスク・ドライブ（ＨＤＤ）やＲＡＭなど、別の記録タイプとする。このような構成では、基本および拡張データ・ストリームをデータ記憶１２６から１つまたは複数のＤＶＤに転送する。
【００２６】
基本データ・ビットストリームは、基本層としてＤＶＤに記録することができ、拡張データ・ビットストリームは、拡張層としてＤＶＤに記録する。基本層と拡張層は、ＳＤ−ＤＶＤプレーヤが基本層を読み取って復号することができるように、且つハイブリッドＨＤ−ＤＶＤプレーヤが両方の層を読み取って復号することができるように、多重化する。
【００２７】
好ましい一構成では、基本層と拡張層は、インターリーブすることにより多重化する。図２を参照すると、基本層内のビデオ・オブジェクト（ＶＯＢＢ）２０５を、基本インターリーブ・ユニット（ＩＬＶＵＢ）に分割することができ、拡張層内のビデオ・オブジェクト（ＶＯＢＥ）２１０を、拡張インターリーブ・ユニット（ＩＬＶＵＥ）に分割する。とりわけ、各インターリーブ・ユニットは、１つまたは複数のビデオ・オブジェクト・ユニット（ＶＯＢＵ）を有する。基本インターリーブ・ユニットと拡張インターリーブ・ユニットを交互になるようにＤＶＤに記録して、インターリーブされた一連のビデオ・オブジェクト２１５を生み出すことができる。明らかなことであるが、基本インターリーブ・ユニットと拡張インターリーブ・ユニットは、ほぼ同数あることが好ましい。インターリーブ・ユニットのシームレスな再生を達成するのに必要なバッファリングおよび処理の量を削減するために、基本インターリーブ・ユニットに関連する再生時間は、拡張インターリーブ・ユニットに関連する再生時間とほぼ等しいことが好ましい。
【００２８】
例えば、基本層内のビデオ・オブジェクトは、基本インターリーブ・ユニットＩＬＶＵＢ１、ＩＬＶＵＢ２、ＩＬＶＵＢ３などを含むものとする。同様に、拡張層内のビデオ・オブジェクトは、拡張インターリーブ・ユニットＩＬＶＵＥ１、ＩＬＶＵＥ２、ＩＬＶＵＥ３などを含むものとする。このような場合、インターリーブ・ユニットは、ＩＬＶＵＢ１、ＩＬＶＵＥ１、ＩＬＶＵＢ２、ＩＬＶＵＥ２、ＩＬＶＵＢ３、ＩＬＶＵＥ３の順にインターリーブする。
【００２９】
基本層および拡張層には、タイム・スタンプを追加する。例えば、デコーダ・タイム・スタンプ（ＤＴＳ）を基本層および拡張層に追加する。ＤＴＳは、ビデオを適切な時間に再生できることを確実にするために、ビデオの復号を同期させることができる。プレゼンテーション・タイム・スタンプ（ＰＴＳ）を基本層および拡張層に追加することもできる。ＰＴＳは、ビデオ・ストリーム内のピクチャの表示を調整するのに使用する。それにより、ビデオの表示を、タイトルの相関する音声部分と同期させることができる。ＤＴＳおよびＰＴＳタイム・スタンプは、パケット化エレメンタリ・ストリーム（ＰＥＳ：Ｐａｃｋｅｔｉｚｅｄ  Ｅｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｓｔｒｅａｍ）のそれぞれのヘッダに記録する。記録媒体の各物理セクタにつき、関連する１つのヘッダがあるものとする。これらのタイム・スタンプは、相関するイントラ（Ｉ）ピクチャに関連付けることができる。
【００３０】
ＤＶＤのシームレス分岐およびマルチアングルの特徴は、通常、複数のプログラム・チェーン（ｐｒｏｇｒａｍ  ｃｈａｉｎ）を提供することにより機能する。各プログラム・チェーンは、ビデオ再生の代替バージョンを提供する。プログラム・チェーンは通常、ビデオ・オブジェクト内のセルへのポインタの順序付けられた集合であるプログラムを含んでいる。各セルは、１つまたは複数のインターリーブ・ユニットに関連付けることができる。プログラム・チェーンは、セルを共にリンクし、セルがどのような順序で再生されるかを指示する。重要なこととして、個々のセルを複数のプログラム・チェーンが使用する。
【００３１】
本発明では、少なくとも２つのプログラム・チェーン（ＰＧＣ：ＰｒｏＧｒａｍ  Ｃｈａｉｎ）を生み出すことができ、１つはＤＶＤのＳＤ再生用であり、１つはＤＶＤのＨＤ再生に使用することのできる拡張プログラム・チェーンである。ＳＤプログラム・チェーンは、ＳＤ−ＤＶＤプレーヤにより認識可能なものとすることができ、基本インターリーブ・ユニットに関連するセルを共にリンクする。従って、ＳＤプログラム・チェーンを使用して、再生のためのＳＤビットストリームを生成する。
【００３２】
拡張プログラム・チェーンは、ハイブリッドＨＤ−ＤＶＤプレーヤにより認識する。一構成では、拡張プログラム・チェーンは、エントリ・ポイントを割り当てずに提供する。拡張プログラム・チェーンは、ＳＤプログラム・チェーンと組み合わせてハイブリッド・プログラム・チェーンを形成することができるように設計する。ハイブリッド・プログラム・チェーンは、特定のディスクがハイブリッドＨＤ−ＤＶＤであることをＨＤ−ＤＶＤプレーヤが認識すると、形成されるものとする。この構成では、ハイブリッド・プログラム・チェーンは、基本インターリーブ・ユニットに関連するセルと、拡張インターリーブ・ユニットに関連するセルを、ＨＤ再生に適当な順序で共にリンクする。
【００３３】
別の構成では、拡張プログラム・チェーンは、拡張インターリーブ・ユニットに関連するセルを共にリンクすることができ、拡張ビットストリームを生成するのに使用する。拡張ビットストリームをＳＤビットストリームと組み合わせて、ＨＤ再生のためのＨＤビットストリームを生成する。
【００３４】
図３を参照すると、基本ピクセルを生成するために分解ユニットが実施することのできるダウンサンプリング・アルゴリズム３００が示されている。模式的に、Ａ１６×１６として表す元のＨＤブロック３１０を、４つの８×８サブブロック３２０、３３０、３４０、３５０にそれぞれ分割する。８×８整数変換器３２１、３３１、３４１、３５１がそれぞれ、８×８整数変換を各サブブロックに並行して適用する。次に、低周波数サブブロック抽出回路３２２、３３２、３４２、３５２がそれぞれ、変換された各サブブロックに対して低域通過濾波を実施する。低域通過濾波は、８×８サブブロックから低周波数の変換係数を抽出する。次いで、ゼロパディング・ブロック３２３、３３３、３４３、３５３がそれぞれ、低域通過濾波されたサブブロックを５×４サブブロックにゼロパディングする（即ち、０で埋める）。次いで、５×４逆変換器３２４、３３４、３４４、３５４がそれぞれ、ゼロパディングされた各サブブロックに逆変換を適用して、新しいブロック３１２を構成する新しいサブブロック３２５、３３５、３４５、３５５を提供する。次いで、１０×８整数変換器３１４が、新しいブロック３１２に整数変換を適用することができ、この１０×８整数変換器３１４は、１１×９のゼロパダー３１６に結合させることができる。ゼロパダー３１６は、１１×９逆変換器３１８に結合させることができ、この１１×９逆変換器３１８は、Ｂ１１×９として表す基本層ピクセルを提供する。
【００３５】
図３に示す変換は全て、単一の行列変換として符号化することができ、それにより、この手順を２ステップの処理として実施する。２ステップの処理は、水平ダウンサンプリングのための第１のダウンサンプリング行列による後乗算を含み、その後に、垂直ダウンサンプリングのための第２のダウンサンプリング行列による前乗算が続く。或いは、前乗算を最初に実施し、それに続いて後乗算を実施してもよい。この２ステップの分解は、拡張層と基本層との間の解像度の比において、より多くの柔軟性をもたらす。
【００３６】
水平および垂直のダウンサンプリングのために提供される行列は、どのような係数が基本層に符号化されるかにより決まる。従って、係数選択が適応的である場合は、行列の複数のバージョンが必要になるか、ダウンサンプリングを完了させるために追加の処理ステップが必要になるかのどちらかである。
【００３７】
次に図４を参照すると、図３のサブブロック３２０、３３０、３４０、３５０に対応する、変換係数の８×８サブブロック４００が示されている。８×８サブブロック４００は左上部分４１０を含んでいるが、この部分は、低周波数サブブロックにより抽出される最上位変換係数を含んでいる。残りの変換係数は、拡張層４１２を生み出すのに使用する。一構成では、左上部分は、変換係数の５×４サブブロックとする。ただし、左上部分は、５×４サブブロックよりも小さいものとすることもできる。従って、基本層で使用される可能性の高い符号化方式よりも効率的な符号化方式を使用して、拡張層で８×８サブブロック４００のより大きい部分を符号化する。更に、より少数の基本層係数を符号化して、所定の基本層ビット・レートの場合に基本層でより高い精度をもたらすことができる。従って、これらの係数を拡張層中で洗練する必要がなくて済む。とりわけ、基本層に対する係数の選択は、予め定められていてもよく、或いは適応させるものでもよい。
【００３８】
図５を参照すると、再構成された基本ピクセルのブロックをＨＤピクセル・ブロックに適合するサイズのピクセル・ブロックに変換するために補間回路が実施することのできる補間アルゴリズム５００が示されている。アルゴリズム５００は、Ｂ′１１×９として示す、Ｂ１１×９の再構成バージョンを変換するための１１×９整数変換器５１０を含んでいる。ブロック５１０は、１０×８打切りブロック５１２に結合させることができ、１０×８打切りブロック５１２は、Ｂ′１１×９中のピクセル値を打ち切る。中間ブロック５１６を出力する１０×８逆変換ブロック５１４も提供する。中間ブロック５１６は、４つの細分サブブロック５６０、５７０、５８０、５９０をそれぞれ含んでいる。５×４整数変換器５６２、５７２、５８２、５９２がそれぞれ、これらの各サブブロックに整数変換を適用する。次に、８×８のゼロパダー（ｚｅｒｏ−ｐａｄｄｅｒ）５６４、５７４、５８４、５９４がそれぞれ、変換されたサブブロックをゼロパディングする（ｚｅｒｏ−ｐａｄｄｉｎｇ：ゼロで埋める、ゼロで補填する）。次いで、８×８逆変換器５６６、５７６、５８６、５９６がそれぞれ、ゼロパディングされた変換済みサブブロックを逆変換して、対応する新しいサブブロック５６８、５７８、５８８、５９８を形成する。新しいサブブロック５６８、５７８、５８８、５９８は全体で、Ｂ′１６×１６として表すブロック５１８を構成する。
【００３９】
分解と同様、補間も、行列変換を使用して２ステップで提供する。第１のステップは、垂直に補間するための第１の補間行列による前乗算を含み、次いで、水平に補間するための第２の補間行列による後乗算を含む第２のステップを実施する。この２ステップの処理は、拡張層と基本層との間の解像度の比において、より多くのフレキシビリティをもたらす。前乗算と後乗算は任意の順序で実施することができるが、乗算を実施する順序は、エンコーダとデコーダの両方で同じであるべきである。この場合もやはり、係数選択が適応的である場合は、行列の複数のバージョンが必要になるか、補間を完了させるために追加の処理ステップが必要になるかのどちらかである。
【００４０】
図６を参照すると、ハイブリッド・スケーラブル・デコーダ（デコーダ）６００が示されている。デコーダ６００を使用して、基本データ・ビットストリームおよび拡張データ・ビットストリームを復号してＳＤおよびＨＤビデオ・ストリームを生成することができ、これらのビデオ・ストリームは、１つまたは複数のビデオ表示装置に転送する。デコーダ６００は、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアの組合せにおいて実現する。例えば、デコーダ６００は、プログラム・コードを実行しデータを処理する１つまたは複数の処理回路を備えることができる。このような処理回路は、中央処理装置（ＣＰＵ）、ディジタル信号処理回路（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、またはその他任意の適当な処理回路とする。デコーダ６００は、基本デコーダ６１０、ＳＤフレーム・バッファ６１２、補間回路６１４、拡張デコーダ６１６、合計ブロック６１８、クリッパ６２０、ＨＤフレーム・バッファ６２２を備えることができる。
【００４１】
基本デコーダ６１０は、例えば基本データ・ビットストリームが再生インタフェースによりＤＶＤから読み取られた後で、基本データ・ビットストリームを受け取り、圧縮されていないフォーマットに復号する。例えば、基本デコーダ６１０は、基本データ・ビットストリームをＭＰＥＧ−２フォーマットから復号して、復号処理で再構成されたピクセルで形成されるＳＤフレームを有するルミナンスおよびクロミナンス・ビデオ・ストリームにする。次いで、ルミナンスおよびクロミナンス・ビデオ・ストリームは、表示装置に転送することもでき、或いは更に別のフォーマット、例えばＮＴＳＣ、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ、Ｓビデオ、またはその他任意の適当なフォーマットに符号化することもできる。基本デコーダ６１０は、復号処理の間に標準精細度フレームをバッファリングするために、ＳＤフレーム・バッファ６１２に結合させることができる。ＳＤフレーム・バッファ６１２は更に、ＳＤ表示に適当な出力を提供することもできる。
【００４２】
拡張デコーダ６１６は、例えば拡張データ・ビットストリームが再生インタフェースによりＤＶＤから読み取られた後で、拡張データ・ビットストリームを受け取り、圧縮されていないフォーマットに復号する。例えば、拡張デコーダ６１６は、拡張データ・ビットストリームをＨ．２６４フォーマットから拡張ピクセルのブロックに復号することができ、これらのブロックは、ＨＤビデオ・ストリームを生成する際に使用するために再構成済みＳＤピクセルのブロックと結合する。
【００４３】
補間回路６１４は、再構成済み基本ピクセルを基本デコーダ６１０から受け取り、再構成済み基本ピクセルのブロックを、ＨＤピクセル・ブロックに適合するサイズのピクセル・ブロックに補間する。例えば、補間回路６１４は、１１×９ブロックの基本ピクセルを１６×１６ブロックの基本ピクセルに補間する。この補間処理は、図５で述べた補間処理とほぼ同じ補間アルゴリズムに従うことができる。
【００４４】
合計ブロック６１８は、補間回路６１４により生成された基本ピクセルのブロックを、拡張エンコーダ６１６により生成されたピクセル・ブロックと合計して、再構成済みＨＤフレームを生成する。再構成済みＨＤフレーム内のピクセル値は、クリッパ６２０により、利用可能な値に調整する。例えばクリッパ６２０は、８ビットのピクセルを−１２８と１２７の間の値に制限する。ＨＤフレーム・バッファ６２２は、拡張デコーダ６１６が復号処理の間に拡張ピクセルを生み出す際に使用できるように、再構成済みＨＤフレームをバッファリングする。ＨＤフレーム・バッファは、ＨＤ表示に適当な出力を生成することもできる。例えば出力は、再構成済みＨＤフレームを有するルミナンスおよびクロミナンス・ビデオ・ストリームを提供する。
【００４５】
本発明は、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアの組合せにおいて実現する。本発明は、１つのコンピュータ・システム中で集中方式で実現することもでき、或いは、相互接続された複数のコンピュータ・システムに亘って様々な要素が散在する分散方式で実現することもできる。本明細書に述べた方法を実施するように適合されたものならどのような種類のコンピュータ・システムまたはその他の装置も適する。ハードウェアとソフトウェアの典型的な組合せは、コンピュータ・プログラムを備える汎用コンピュータ・システムとすることができ、コンピュータ・プログラムは、ロードされて実行されると、本明細書に述べた方法を実施するようにコンピュータ・システムを制御する。
【００４６】
本発明はコンピュータ・プログラム製品に組み込むこともでき、このコンピュータ・プログラム製品は、本明細書に述べた方法の実施を可能にする全ての特徴を備え、また、コンピュータ・システムにロードされると、これらの方法を実施する。本明細書におけるコンピュータ・プログラムとは、情報処理機能を有するシステムに特定の機能を実施させるように意図された命令セットを任意の言語、コード、または表記法で任意に表現したものを意味し、命令セットは、特定の機能を直接に実施させるか、ａ）別の言語、コード、または表記法に変換された後、或いはｂ）異なる材料形式に再生された後、の一方または両方で実施させる。
【００４７】
本発明は、その趣旨または本質的な属性を逸脱することなく他の形式で具体化することもできる。従って、本発明の範囲を示すものとしては、前述の明細書ではなく特許請求の範囲を参照すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明を理解するのに役立つ、ハイブリッド・スケーラブル・エンコーダを示すブロック図である。
【図２】標準精細度のビデオ・データに拡張ビデオ・データをインターリーブする方法を示す概念図である。
【図３】図１のエンコーダで使用可能なダウンサンプリング・アルゴリズムに関するブロック図である。
【図４】図１のエンコーダで使用可能な変換係数に関するブロック図である。
【図５】図１のエンコーダで使用可能な補間アルゴリズムに関するブロック図である。
【図６】本発明を理解するのに役立つ、ハイブリッド・スケーラブル・デコーダを示すブロック図である。
【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６】
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【国際調査報告】
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