(57)【要約】  グラフィックとビデオとの混合信号を圧縮するためのシステムおよび方法。システムは、グラフィックとビデオとの混合画素ブロック（５６）を圧縮するエンコーダ（１４）と、エンコーダから埋込通信チャネルにより受け取った圧縮済みの画素ブロックを復号するデコーダ（１８）と、を有している。エンコーダは、入力された画素のブロックの各々を、複数の固有の形式のブロックのうちの一つのブロックに分類する分類システム（２２）、複数のエンコーダ・サブシステム（３２，３４，３６，３８）、および圧縮されたブロックのストリームに対して目標圧縮レートを達成するためのレート制御システム（５４）、を有している。複数のエンコーダ・サブシステムの各々は、固有の形式のブロックを圧縮するものであり、デコーダは、複数のデコーダ・サブシステム（６２，６４，６６，６８）を有しており、複数のデコーダ・サブシステムの各々は、圧縮された固有の形式のブロックを解凍する。
2008510349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラフィックとビデオとの混合信号を圧縮するエンコーダであって、
前記エンコーダは、
入力された画素データのブロックを、複数の固有の形式のブロックのうちの一つのブロックに分類する分類システム、
複数のエンコーダ・サブシステム、および
圧縮されたブロックのストリームに対して目標圧縮レートを達成するためのレート制御システム、
を有し、
前記複数のエンコーダ・サブシステムの各々は、固有の形式のブロックを圧縮するものである、エンコーダ。
【請求項２】
前記複数の固有の形式のブロックは、純粋グラフィックブロック、平坦領域ブロック、急峻遷移ブロック、および通常のビデオブロック、を含んでいる、請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項３】
前記複数のエンコーダ・サブシステムは、
純粋グラフィック・エンコーダを有する第１のサブシステム、
予測器とGolumb-Rice符号化システムとを有する第２のサブシステム、
アダマール変換と固定均一量子化器とを有する第３のサブシステム、および
アダマール変換と適応型不均一量子化器とを有する第４のサブシステム、
を有する請求項２に記載のエンコーダ。
【請求項４】
前記目標圧縮レートは２：１である、請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項５】
入力された画素データの各ブロックは、１ｘ８の画素データのブロックから成る、請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項６】
圧縮された各ブロックは、ブロックを圧縮するのにどのエンコーダ・サブシステムが使用されたのかを表すヘッダを有する、請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項７】
前記ヘッダは、前記圧縮されたブロックが移行ブロックであるか又は継続ブロックであるかを表す、請求項６に記載のエンコーダ。
【請求項８】
前記画素データのブロックはＲＧＢデータを有する、請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項９】
前記レート制御システムは、一つの行を構成する複数のブロックに対して目標圧縮レートを達成する、請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項１０】
グラフィックとビデオとの混合信号を処理するビデオ処理システムであって、
前記ビデオ処理システムは、グラフィックとビデオとの混合信号を圧縮するエンコーダと、前記エンコーダから埋込通信チャネルにより受け取った圧縮済みの画素ブロックを復号するデコーダと、を有し、
前記エンコーダは、
入力された画素のブロックの各々を、複数の固有の形式のブロックのうちの一つのブロックに分類する分類システム、
複数のエンコーダ・サブシステム、および
圧縮されたブロックのストリームに対して目標圧縮レートを達成するためのレート制御システム、
を有し、
前記複数のエンコーダ・サブシステムの各々は、固有の形式のブロックを圧縮するものであり、
前記デコーダは、複数のデコーダ・サブシステムを有しており、
前記複数のデコーダ・サブシステムの各々は、圧縮された固有の形式のブロックを解凍する、ビデオ処理システム。
【請求項１１】
前記複数の固有の形式のブロックは、純粋グラフィックブロック、平坦領域ブロック、急峻遷移ブロック、および通常のビデオブロック、を含んでいる、請求項１０に記載のビデオ処理システム。
【請求項１２】
前記複数のエンコーダ・サブシステムは、
純粋グラフィック・エンコーダを有する第１のサブシステム、
予測器とGolumb-Rice符号化システムとを有する第２のサブシステム、
アダマール変換と固定均一量子化器とを有する第３のサブシステム、および
アダマール変換と適応型不均一量子化器とを有する第４のサブシステム、
を有する請求項１１に記載のビデオ処理システム。
【請求項１３】
前記目標圧縮レートは２：１である、請求項１０に記載のビデオ処理システム。
【請求項１４】
入力された画素データの各ブロックは、１ｘ８の画素データのブロックから成る、請求項１０に記載のビデオ処理システム。
【請求項１５】
圧縮された各ブロックは、ブロックを圧縮するのにどのエンコーダ・サブシステムが使用されたのかを表すヘッダを有する、請求項１０に記載のビデオ処理システム。
【請求項１６】
前記ヘッダは、前記圧縮されたブロックが移行ブロックであるか又は継続ブロックであるかを表す、請求項１５に記載のビデオ処理システム。
【請求項１７】
前記画素データのブロックはＲＧＢデータを有する、請求項１０に記載のビデオ処理システム。
【請求項１８】
前記レート制御システムは、一つの行を構成する複数の入力ブロックに対して目標圧縮レートを達成する、請求項１０に記載のビデオ処理システム。
【請求項１９】
前記エンコーダはディスプレイドライバに含まれており、前記デコーダはディスプレイに含まれている、請求項１０に記載のビデオ処理システム。
【請求項２０】
グラフィックとビデオとの混合信号を圧縮する方法であって、
前記方法は、
入力された画素のブロックを、複数の所定の形式のブロックから選択された固有の形式のブロックに分類するステップ、
複数のエンコーダ・サブシステムのうちの選択された一つのエンコーダ・サブシステムによって、入力された画素のブロックを符号化するステップ、
圧縮されたブロックのストリームに対して目標圧縮レートを達成するためのレート制御方策を使用するステップ、
を有し、
前記選択された一つのエンコーダ・サブシステムは前記ブロックの形式によって決定され、
前記複数のエンコーダ・サブシステムの各々は、固有の形式のブロックを圧縮するものである、方法。
【請求項２１】
前記複数の固有の形式のブロックは、純粋グラフィックブロック、平坦領域ブロック、急峻遷移ブロック、および通常のビデオブロック、を含んでいる、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記複数のエンコーダ・サブシステムは、
純粋グラフィック・エンコーダを有する第１のサブシステム、
予測器とGolumb-Rice符号化システムとを有する第２のサブシステム、
アダマール変換と固定均一量子化器とを有する第３のサブシステム、および
アダマール変換と適応型不均一量子化器とを有する第４のサブシステム、
を有する請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記目標圧縮レートは２：１である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
入力された画素の各ブロックは、１ｘ８の画素データのブロックから成る、請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
圧縮された各ブロックは、ブロックを圧縮するのにどのエンコーダ・サブシステムが使用されたのかを表すヘッダを有する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２６】
前記ヘッダは、前記圧縮されたブロックが移行ブロックであるか又は継続ブロックであるかを表す、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記入力された画素の各ブロックはＲＧＢデータを有する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２８】
前記レート制御システムは、一つの行を構成する複数のブロックに対して目標圧縮レートを達成する、請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、グラフィックとビデオとの混合シーケンスを処理するシステムに関し、より具体的には、グラフィックとビデオとの混合データを圧縮するための混合型符号・復号システムおよびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の電子機器製品には、高度なデジタル信号や画像処理技術がますます使用されており、これによって、メモリサイズの必要性やシステムの装置間の通信帯域幅の必要性が非常に高い。実際には、実現コストの条件に適合するようにメモリサイズを削減すること、又はシステムの条件に適合するように通信帯域幅を狭めることが、しばしば必要とされている。したがって、圧縮などの信号処理技術を使用してこれらの課題を処理しなければならない。
【０００３】
例えば、データを伝送しなければならない複雑な埋込アプリケーションでは（例えば、フィリップスのLCoS投影ディスプレイで使用されているドライバ電子回路と表示パネルとの間のデータ伝送）、Ｒ、Ｇ、Ｂの色空間、高い表示解像度、１８０Ｈｚの表示フレームレートが必要とされるなどの特徴のため、伝送しなければならない処理データ量が巨大である。これらの特徴および他の特徴により、メモリ帯域幅および伝送帯域幅が「障害（bottleneck）」になっている。
【０００４】
斯かる課題は、混合信号（例えば、ビデオ信号とグラフィック信号）を処理するシステムにおいて、さらに深刻なものとなる。信号源は変化する信号統計を有しているので、混合信号の処理は複雑な問題になり得る。グラフィックデータとビデオデータは特性が異なるので、グラフィックデータとビデオデータとを区別し、異なる処理を適用する必要がある。例えば、標準ビデオ圧縮技術では、しばしば、鮮明な輪郭が必要なところに、「ぶれ（blurring）」や「がたがた（rippling）」のアーチファクトが生じる。これらのアーチファクトは、たびたび現れ、図形にとってかなりやっかいである。したがって、或るタイプの信号（例えば、ビデオ信号）には特定の処理を適用し、他のタイプの信号（例えば、グラフィック信号）にはこの特定の処理を適用しないことが好ましい。
【０００５】
更に、データを伝送しなければならない複雑な埋込アプリケーションでは（例えば、フィリップスのLCoS投影ディスプレイで使用されているドライバ電子回路と表示パネルとの間のデータ伝送）、Ｒ、Ｇ、Ｂの色空間、高い表示解像度、１８０Ｈｚの表示フレームレートが必要とされるなどの特徴のため、伝送しなければならない処理データ量が巨大である。これらの特徴および他の特徴により、メモリ帯域幅および伝送帯域幅が「障害（bottleneck）」になっている。
【０００６】
種々の圧縮方法が提案されており、この圧縮方法には、「IBM J. Res. Develop., Vol. 43, No. 4」に記載されているLamらによる「Memory Reduction for HDTV Decoders」があり、これは、ＨＤ ＭＰＥＧ−２復号化器のメモリサイズを削減するためのロッシーアダマール変換型圧縮システムを提案している。この圧縮システムは、他の変換を利用した圧縮システムと比較して、計算量が少ない。しかし、計算量が少ないのは純粋なビデオソースに対してだけであり、ビデオフレームの或る領域（例えば、平坦な領域）ではその性能は十分ではない。同様に、Leeらによる「A low Complexity Frame Memory Compression Algorithm and its Implementation for MPEG-2 Video Decoder」では、ハイブリッド型圧縮システムが提案されているが、純粋なビデオ圧縮にしか適していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、ビデオとグラフィックとの混合信号を効率的に圧縮するシステムおよび方法の必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ビデオとグラフィックとの混合データを圧縮するハイブリッド型符号・復号システムおよびその方法を提供することによって、上記の問題および他の問題に対処している。このシステムは、ロッシー圧縮技術とロスレス圧縮技術とを組み合わせて、多様なソース（例えば、純粋なビデオ信号、純粋なグラフィック信号、ビデオ信号とグラフィック信号との混合信号）に対して視覚的に損失のない圧縮を実現する。このシステムは、分類情報に基づいて圧縮方法をブロックごとに適宜に変化させている。計算量は非常に少なく、高画質を実現しながら、リアルタイムによる実行を可能にしている。
【０００９】
本発明を利用すると、視覚的に目立つアーチファクトをなくしたままで２：１の圧縮比を実現することができ、メモリの１ラインだけを使用して必要な計算をすることができる。本発明は、ソースの種類を予め知らなくても、純粋グラフィックソース、純粋ビデオソース、およびビデオソースとグラフィックソースとの混合ソースを処理することができる。このシステムを拡張して、ディスプレイシステムのメモリサイズを削減することもでき、これによって、更にコストを削減することができる。
【００１０】
第１の態様では、本発明は、グラフィックとビデオとの混合信号を圧縮するエンコーダを提供する。上記エンコーダは、入力された画素データのブロックを、複数の固有の形式のブロックのうちの一つのブロックに分類する分類システム、複数のエンコーダ・サブシステム、および圧縮されたブロックのストリームに対して目標圧縮レートを達成するためのレート制御システム、を有し、上記複数のエンコーダ・サブシステムの各々は、固有の形式のブロックを圧縮するものである。
【００１１】
第２の態様では、本発明は、グラフィックとビデオとの混合信号を処理するビデオ処理システムを提供する。上記ビデオ処理システムは、グラフィックとビデオとの混合信号を圧縮するエンコーダと、上記エンコーダから埋込通信チャネルにより受け取った圧縮済みの画素ブロックを復号するデコーダと、を有し、上記エンコーダは、入力された画素のブロックの各々を、複数の固有の形式のブロックのうちの一つのブロックに分類する分類システム、複数のエンコーダ・サブシステム、および圧縮されたブロックのストリームに対して目標圧縮レートを達成するためのレート制御システム、を有し、上記複数のエンコーダ・サブシステムの各々は、固有の形式のブロックを圧縮するものであり、上記デコーダは、複数のデコーダ・サブシステムを有しており、上記複数のデコーダ・サブシステムの各々は、圧縮された固有の形式のブロックを解凍する。
【００１２】
第３の態様では、本発明は、グラフィックとビデオとの混合信号を圧縮する方法を提供する。上記方法は、入力された画素のブロックを、複数の所定の形式のブロックから選択された固有の形式のブロックに分類するステップ、複数のエンコーダ・サブシステムのうちの選択された一つのエンコーダ・サブシステムによって、入力された画素のブロックを符号化するステップ、圧縮されたブロックのストリームに対して目標圧縮レートを達成するためのレート制御方策を使用するステップ、を有し、上記選択された一つのエンコーダ・サブシステムは上記ブロックの形式によって決定され、上記複数のエンコーダ・サブシステムの各々は、固有の形式のブロックを圧縮するものである。
【００１３】
本発明のこれらの特徴および他の特徴は、添付された図面に関連する本発明の種々の態様についての以下の詳細な記載から、さらに容易に理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１を参照すると、一つの例であるビデオ処理システム１０が示されている。このビデオ処理システム１０は、ディスプレイドライバ回路１２（「ドライバ」）とディスプレイ１６との間でデータを伝送する埋込伝送チャネル１５を有しており、このチャネル１５は高速データレートが要求される。内部のドライバ１２は伝送データを圧縮するエンコーダ１４であり、ディスプレイ１６は伝送データを解凍するデコーダ１８である。本発明は埋込ビデオアプリケーションにおいてデータを圧縮することについて記載されているが、本発明は、グラフィックとビデオとの混合信号を処理する任意のシステムに適用することができる。
【００１５】
以下に更に詳細に記載されているように、エンコーダ１４は適応型ハイブリッド符号化方式を使用し、デコーダ１６は逆のプロセスを実行する。一実施例では、エンコーダ１４は、入力信号の各行から得られる一次元（１Ｄ）１ｘ８ブロックセグメントに対して動作する。エンコーダ１４はこのブロックを検出し、検出したブロックを、純粋グラフィックブロック、急峻遷移ブロック、平坦領域ブロック、又は通常のビデオブロックに区別する。分類に基づいて、エンコーダ１４は、ブロックタイプに従って、４つの異なる符号化経路のうちの１つの符号化経路を利用する。
【００１６】
図２は、エンコーダ１４を更に詳細に示す。混合信号の入力ブロック５６（例えば、１ｘ８のＲＧＢ画素データのブロックを有している）は、最初に分類システム２２によって処理される。この分類システム２２は、入力ブロックを、純粋グラフィックブロック２４、平坦領域ブロック２６、急峻遷移ブロック２８、又は通常のビデオブロック３０に分類する。ブロックを分類するどのような技術も使用することができる。例えば、２００４年８月１３日に出願され、出願番号が６０／６０１，４４６の発明の名称「ADAPTIVE CLASSIFICATION SYSTEM AND METHOD FOR MIXED GRAPHIC AND VIDEO SEQUENCES」の特許出願を参照することができ、この特許出願は、参照することにより本明細書に組み込まれる。
【００１７】
エンコーダ１４は、４つのエンコーダ・サブシステム３２、３４、３６、および３８を有している。分類システム２２がどの分類を選択したかに従って、４つのエンコーダ・サブシステムのうちの一つを利用してブロック５６が符号化される。したがって、ブロックが純粋グラフィックブロックに分類される場合は、サブシステム３２が利用される。ブロックが平坦領域ブロックに分類される場合、サブシステム３４が利用される。ブロックが急峻遷移ブロックに分類される場合、サブシステム３６が利用される。ブロックが通常のビデオブロックに分類される場合、サブシステム３８が利用される。
【００１８】
種々のエンコーダ・サブシステムを使用して特定の圧縮（例えば、２：１削減）を実現するために、レートコントロールシステム５４を使用して所定のビットレートの出力ストリーム５８を生成する。レートコントロールシステム５４の詳細は以下に記載されている。
【００１９】
第１のエンコーダ・サブシステム３２は、純粋グラフィックブロックを符号化する純粋グラフィックエンコーダ４０を有している。純粋グラフィックエンコーダ４０は、以下のように動作する。ブロックが二値である場合、即ち、全ての画素値が背景値又はテキスト値である場合、純粋グラフィックエンコーダ４０はこのブロックを表す２４ビットの値を伝送する。符号化された値には、８ビットの背景値（即ち、最小値）と、８ビットのテキスト値（即ち、最大値）と、８ビットのシンボルと、が含まれている。８ビットのシンボルは、ブロックの中の個々の画素位置をテキスト値が占めているのか又は背景値が占めているのかを表しており、例えば、「１」はテキストを表し、「０」は背景を表している。１ブロックの中の全ての画素が同一の値を有している場合、８ビットのみを使用して画素値を伝送することができる。
【００２０】
例えば、［１０ １０ １０ ２５５ ２５５ ２５５ １０ １０］の画素値を有する二値の純粋グラフィックブロックを符号化すると、背景＝１０＝００００１０１０Ｂ（Ｂは２進値であることを意味する）であり、テキスト値＝２５５＝１１１１１１１１Ｂである。シンボル値＝０００１１１００であり、したがって、符号化された２４ビットのブロック＝００００１０１０１１１１１１１１０００１１１００である。
【００２１】
第２のエンコーダ・サブシステム３４は、線形予測器４２とGolumb-Rice符号化システム４４とを有している。この場合、１ｘ８の画素のブロックが線形予測器に供給され、予測誤差が生成される。次いで、予測誤差は、Golomb-Rice符号化システム４４を通過する。各画素の予測は、最初の画素の予測を除いて、前の画素値から直接に得られるものである。１ブロックの中の最初の画素に対しては、前のブロックが「平坦領域」ブロックでなければ、この最初の画素自身の値が予測誤差として使用される。前のブロックが「平坦領域」ブロックの場合は、前のブロックの最後の画素が予測値として使用される。
【００２２】
Golomb-Rice符号化システム４４は可変長符号化方式を利用しており、この符号化では、大部分の数が小さければ、良好な圧縮を実現することができる。Golomb-Rice符号化はパラメータｍを使用する。ここで、ｍ＝２ｋであり、ｋはＬＳＢ（Least Significant bits）のビット数である。数ｘを符号化する手続きは、以下のように示される。
１．  ＭＳＢ（most significant bits）ｑ＝ｘ／ｍ（必要であれば、少数部は丸められる）を求め、ｑ個の二進数のゼロを出力する。
２．  二進数「１」を出力してＭＳＢ符号化の終了を示す。
３．  ｋビットのＬＳＢを追加する。
４．  符号用の１ビットを加える（正の値に対しては０、負の値に対しては１）。
【００２３】
例えば、ｘ＝１６＝１００００Ｂを符号化する場合、ｋ＝４、ＭＳＢ：ｘ／ｍ＝１６／（２＾４）＝１（注意することは、例えば、ｘ＝１５でありｍ＝２であれば、ＭＳＢ＝floor（１５／２）＝７となる）、およびＬＳＢ＝「００００」を用いる。Golomb-Rice符号化は次のようになる。ＭＳＢ符号（「０」）＋インジケータ（「１」）＋ＬＳＢ（「００００」）＋符号（「０」）＝０１０００００。
【００２４】
一般に、ｋの値が小さいと、小さい数は短くなり、大きい数は長くなる。ｋの値が大きいと、大きい数は比較的短くなり、一方、全ての小さい値はオーバヘッドが増加して長くなる。エンコーダ１４では、平坦領域ブロック２６の予測誤差は小さく、したがって、ｋを、例えば１に設定して、満足な圧縮を実現することができる。
【００２５】
第３のエンコーダ・サブシステム３６は、アダマール変換４６と固定の均一量子化器４８とを利用して、急峻遷移ブロック２８に対して動作する。アダマール変換４６は高エネルギー圧縮を有しており、基底ベクトルの要素は、２つの値＋１および−１のみをとる。したがって、計算の簡潔さが必要とされる埋込圧縮アルゴリズムに適している。８ｘ８のアダマール変換行列は、図４に示すように規定される。アダマール変換は、入力された１ｘ８のブロックをこのアダマール行列で行列乗算することによって実行され、１ｘ８のアダマール係数のブロックが得られる。
【００２６】
図示された実施例では、８ｘ８のアダマール行列を使用して１ｘ８の画素ブロックが８個のアダマール係数に変換される。目標の圧縮率と満足のできる画質を得るために、均一量子化器４８を、ビット割当て理論に基づいた通常のやり方で設計することができる。しかし、「急峻遷移」ブロックでは、急峻遷移のエッジによってスペクトルブロックにエネルギー拡散が生じ、通常の量子化器の設計では良好な画質を得ることができない。したがって、符号化効率を犠牲にすれば、斯かる画質の劣化を小さくすることは可能である。提案されたアルゴリズムでは、アダマール変換４６の後、ステップサイズが３２である４９ビット均一量子化器を使用して、急峻な遷移を急峻且つ適正に保つことができる。
【００２７】
第４のエンコーダ・サブシステム３８は、アダマール変換５０と適応型非均一量子化器５２を使用して、通常のビデオブロック３０を符号化する。入力ブロックの８個の画素はアダマール変換され、この結果得られた周波数係数が量子化される。均一量子化器は、アダマール変換係数の統計に従って、ＤＣ成分用に設計されている。ＡＣ成分に対しては、３５ビット、３１ビット、および３０ビットの非均一スカラー量子化器を使用することができる。これらの量子化器をビットレート制御の下で適切に使用して、１フレームの中の各行の目標とする圧縮（例えば、２：１）を達成する。
【００２８】
スカラー量子化は、計算コストが低く、実現しやすい。スカラー量子化を適切に使用すると、良好な圧縮性能を実現することができる。図示された一実施例では、以下の３つのステップ（１）〜（３）を使用してアダマール変換係数を圧縮するようにスカラー量子化を設計することができる。
（１）アダマール変換係数の統計的分析、（２）ビット割当て、および（３）量子化テーブルの設計。
【００２９】
アダマール変換５０の統計分析は、例えば、幾つかのＨＤ（high definition）シーケンスを調べて係数の幾つかの統計特性を得ることによって、実現することができる。統計データ（例えば、アダマール係数の確率密度関数を使用した統計データ）は、変換されたＡＣ係数が規格化の後はほぼ均一に分布しており、以下の式で規定されるラプラシアン密度関数に似ていることを示している。
【数１】
2008510349.tif 000003
ここで、σ２は分散を示している。
【００３０】
ＤＣ係数の分布は左右対称ではなく、分布の形はシーケンスの中の画像の輝度に依存する。これらの特性に基づいて、均一量子化器を使用してＤＣ係数を圧縮し、一組の非均一スカラー量子化器を使用してＡＣ係数を符号化することができる。
【００３１】
ビット割当ては、次のように決定することができる。情報速度歪み理論とビットレート制御によれば、分散が大きい係数にもっと多くのビットを割り当てることが提案されている。この最適ビット割当ては以下の式で与えられる。
【数２】
2008510349.tif 000004
ここで、Ｂは、利用可能なビットの総数、Ｋは係数の数、σｉ２＝var［Ｃｉ］は係数の分散である。経験的に計算された分散と組み合わされている上記の式を使用して計算を行った後、３２ビット量子化器のＲＧＢ成分に対する最適ビット割当てと同じものを得ることができる。３５ビット量子化器、３１ビット量子化器、および３０ビット量子化器に対しても同様のビット割当て結果を得ることができる。
【００３２】
量子化テーブルの設計は、次のようにして実現することができる。ＤＣ成分に対しては、均一量子化器が利用される。アダマール変換後のＤＣ係数は０から２０４０に変化し、したがって、均一量子化器を以下のように設計することができる。
【数３】
2008510349.tif 000005
【数４】
2008510349.tif 000006
ここで、ｍは量子化器のビット数であり、ｔｋは識別レベル（decision level）であり、ｒｋは復元レベル（reconstruction level）である。
【００３３】
ＡＣ成分に対しては、非均一量子化器５２を利用することができる。量子化器の数をできるだけ少なくするために、７個のＡＣ係数を、４個のグループの中で、対応する４個の量子化器（Ｑ１（５ビット，３１レベル），Ｑ２（４ビット，１５レベル），Ｑ３（３ビット，７レベル），Ｑ４（３ビット，３レベル））と組み合わせることができる。Lloyd-Max量子化器を使用することができる。この量子化器は、平均２乗誤差を最小にするために、望ましい識別レベルｔｋと復元レベルｒｋとを発見する。
【００３４】
図５を参照すると、エンコーダ１４によって作成される一例のビットストリーム構造が示されている。ビットストリームは、ブロックごと且つラインごとに伝送される。符号化された各ブロックは、ヘッダとペイロードとを有している。ヘッダは、デコーダ１８に、ペイロードの復号化の仕方を知らせる。２つの異なる種類のヘッダが使用されている。「移行ブロック」ヘッダは３ビットであるが、「継続ブロック」ヘッダは１ビットである。移行ブロックは、現在のブロックが前のブロックとは異なるタイプであることを意味している。移行ブロックを表す「１」が送られ、続いて、ブロックタイプの情報を担持する追加の２ビットが送られる。継続ブロックは、現在のブロックが前のブロックと同じタイプであることを意味している。
【００３５】
図６は、ビット構造の作成の一例のフローチャートを更に詳細に示している。純粋グラフィックブロックに対しては、前のブロックが純粋グラフィックブロックであった場合は「１００」が伝送され、前のブロックが純粋グラフィックブロックでなかった場合は「０」が伝送される。全ての画素が同一の値を有している場合、ブロックが８ビットに圧縮されることを示す追加のビット「１」が伝送される。全ての画素が同一の値を有していない場合、上記のように、ブロックが２４ビットに圧縮されることを示す追加のビット「０」が伝送される。ブロックが平坦領域ブロックである場合、前のブロックが平坦領域ブロックであったときは「１０１」が伝送され、前のブロックが平坦領域ブロックでなかったときはゼロが伝送される。ブロックが急峻遷移ブロックである場合、前のブロックが急峻遷移ブロックであったときは「１０１」が伝送され、前のブロックが急峻遷移ブロックでなかったときはゼロが伝送される。最後に、ブロックが通常のビデオブロックである場合、前のブロックが通常のビデオブロックであったときは「１１１」が伝送され、前のブロックが通常のビデオブロックでなかったときはゼロが伝送される。明らかに、本発明の範囲から逸脱しない範囲で、異なる方法を利用することができる。
【００３６】
目標とする圧縮を実現するために、ビットレート制御システム５４（図２）が備えられている。この実施例では、目標とする圧縮が２：１の場合が記載されている。しかし、本発明の範囲を逸脱しない範囲で、目標とする圧縮を変更することもできる。ビットレート制御は、次のように実現することができる。４つの異なる圧縮技術により、異なる圧縮データ長が得られる。加えて、Golomb-Rice符号化はそれ自体が可変長符号化であり、したがって、各行を固定ビット長にするためにビットレート制御方法が利用される。多くの継続ブロックが、一つの行の前半部分で、平坦領域ブロック又は純粋グラフィックブロックに分類される場合、圧縮率は一般的には当該行の前半が終了するまでは２：１より大きく、したがって、当該行の残りの部分において、アダマール係数の量子化にもっと多くのビットを使用することができる。
【００３７】
全体として、異なる圧縮方法は、ビットレート制御方法に基づいて、お互いから恩恵を受け、１フレームの全体の画質を最良にすることができる。ビットレート制御の詳細は、以下のように要約することができる。
（１）  圧縮されない１ｘ８ブロックは、６４ビットである。２：１の圧縮であれば、圧縮された１ｘ８ブロックは、３２ビットのビット配分である。
（２）  Ｂは、Ｎ個のブロックを符号化するための目標ビット配分であり、Ｂ＝３２＊Ｎである。
（３）  Ｃは、ブロックＮを符号化する前に、Ｎ−１個のブロックにより消費されたビットの合計である。
（４）  Ｒは、ブロックＮを符号化する場合のビット配分の残りであり、Ｒ＝Ｂ−Ｃである。Ｒ＞th1（例えば、th1＝４５）の場合は３５ビット量子化が適用され、Ｒ＞th2（例えば、th2＝３１）の場合は、３１ビット量子化か、３０ビット量子化が適用される。本発明の範囲から逸脱せずに、異なる方法を利用できることは明らかである。
【００３８】
図３は、デコーダ１８を更に詳細に示している。デコーダ１８は、符号化されたデータ５８のストリームをヘッダ復号化システム６０で受け取る。（上記の）ヘッダを調べることによって、ヘッダ復号化システム６０は、可能性のある４つの復号化手段のうちの一つの復号化手段に引き継ぐ。すなわち、デコーダ１８は、純粋グラフィックデータを復号化するための純粋グラフィックデコーダ６２と、平坦領域データを復号化するためのGolumb-Riceデコーダ６４およびＤＰＣＭデコーダ７０と、急峻遷移データを復号化するための逆均一量子化器６６および逆アダマール変換器７２と、通常のビデオデータを復号化するための逆非均一量子化器６８および逆アダマール変換器７２と、を有している。復号化した後、マルチプレクサ７４を使用して、異なるデコーダ経路から得られた復号化データを再構成して、出力７６を生成する。
【００３９】
尚、本明細書に記載されているシステム、機能、メカニズム、方法、エンジン、およびモジュールは、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアとの組合せによって実現することができる。本明細書に記載されているシステム、機能、メカニズム、方法、エンジン、およびモジュールは、本明細書に記載されている方法を実行するのに適している任意の型式のコンピュータシステム又は他の装置によって実現することができる。ハードウェアとソフトウェアとの典型的な組合せは、コンピュータプログラムがロードされ実行されたときに、コンピュータシステムが本明細書に記載された方法を実行するようにコンピュータシステムを制御するような、コンピュータプログラムを備えた汎用コンピュータシステムである。あるいは、本発明の一つ以上の機能タスクを実行する専用ハードウェアを含む特別用途コンピュータを利用することができる。他の実施例では、本発明の全て又は一部は、分散方式によって（例えば、インターネットなどのネットワーク上で）実現することができる。
【００４０】
本発明は、明細書に記載されている方法および機能を実現することができる全ての特徴を有しているコンピュータプログラムプロダクトであって、プログラムがコンピュータシステムにロードされたときにこれらの方法および機能を実行することができるコンピュータプログラムプロダクトに埋め込むこともできる。本発明において、コンピュータプログラム、ソフトウェアプログラム、プログラム、プログラムプロダクト、ソフトウェアなどの用語は、情報処理能力を有するシステムが、特別の機能を、直接に実行するための又は（ａ）別の言語、別のコード、若しくは別の表記への変換と（ｂ）異なるデータ形式での再生とのうちの一方若しくは両方の後に実行するための命令の集合を、任意の言語、任意のコード、又は任意の表記で表したものであることを意味する。
【００４１】
本発明の上述の記載は、図示と記述とを行う目的で提示されている。上述に記載された例は、本発明を網羅したものではなく、又は開示された形式そのもに本発明を制限するものでもなく、明らかに、多くの修正例および変形例が可能である。当業者に明らかな斯かる修正例および変形例は、添付された特許請求の範囲に規定された本発明の範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施例によるビデオ処理システムを示す図である。
【図２】本発明の一実施例によるエンコーダを示す図である。
【図３】本発明の一実施例によるデコーダを示す図である。
【図４】アダマール行列を示す図である。
【図５】本発明における、ヘッダ情報を有する圧縮されたビットストリームのパケット構造を示す図である。
【図６】本発明における、ヘッダ情報を発生させるための一実施例のフロー図である。
【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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