(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮されたストリーム・データを受信して、復元されたビデオ出力を発生するビデオ・デコーダであって、
通常ストリーム部分とチャンネル変更ストリーム部分とを含む圧縮されたストリームを受信する受信機であって、前記通常ストリーム部分が、イントラ符号化ピクチャとインター符号化ピクチャとの両方を含み、前記チャンネル変更ストリーム部分が、前記通常ストリーム部分におけるイントラ符号化ピクチャよりも少ないビットで、かつ、前記通常ストリーム部分におけるイントラ符号化ピクチャよりも高い頻度で符号化されたイントラ符号化ピクチャを含み、前記通常ストリーム部分が、前記チャンネル変更ストリーム部分におけるよりも低い頻度で現れるイントラ符号化ピクチャを有し、前記通常ストリーム部分と前記チャンネル変更ストリーム部分とが、同一のビデオソースから生成されたビデオ・コンテンツを表す、前記受信機と、
前記受信機に接続され、特定のチャンネルをユーザーが選択することに応答して、前記圧縮されたストリームの所望の部分を選択するデマルチプレクサであって、前記圧縮されたストリームから前記通常ストリーム部分と前記チャンネル変更ストリーム部分を分離し、通常動作において、前記通常ストリーム部分のイントラ符号化ピクチャとインター符号化ピクチャを選択して通常デコーダに出力し、チャンネル変更において、前記通常ストリーム部分又は前記チャンネル変更ストリーム部分からチャンネル変更後に受信された最初のイントラ符号化ピクチャを選択して、通常動作に戻る前に通常デコーダに出力する前記デマルチプレクサと、
前記デマルチプレクサに接続され、前記デマルチプレクサによって選択された部分を受信して、復元されたピクチャを発生する通常デコーダと、
前記通常デコーダに接続され、復元されたピクチャを記憶する少なくとも１つの通常フレーム記憶装置と、
を備える前記ビデオ・デコーダ。
【請求項２】
デマルチプレクサに接続され、圧縮されたチャンネル変更ストリーム部分を受信する低解像度のデコーダと、
前記低解像度デコーダに接続され、参照画像を記憶する少なくとも１つのチャンネル変更フレーム記憶装置と、
前記低解像度デコーダに接続され、復元されたビデオ・データをアップサンプリングし、前記通常フレーム記憶装置とディスプレイのうち少なくとも１つに前記データを選択可能に出力するアップサンプリング・ユニットと、
を更に備える、請求項１記載のビデオ・デコーダ。
【請求項３】
前記通常デコーダに接続され、復元したビデオ・データを後処理し、前記少なくとも１つの通常フレーム記憶装置とディスプレイのうち少なくとも１つに前記データを選択可能に出力する後処理フィルタを更に備える、請求項１記載のビデオ・デコーダ。
【請求項４】
通常ストリーム部分とチャンネル変更ストリーム部分のうち１つから、復号化するための圧縮された画像を選択する手段を更に備える、請求項１記載のビデオ・デコーダ。
【請求項５】
低解像度のチャンネル変更ストリーム部分の画像をアップサンプリングする手段を更に備える、請求項４記載のビデオ・デコーダ。
【請求項６】
ＩＴＵ‐Ｔ  Ｈ．２６４[ＩＳＯ／ＩＥＣ  ＭＰＥＧ１４４９６‐１０]規格に従って、冗長画像のシンタクスを復号化する手段を更に備える、請求項１記載のビデオ・デコーダ。
【請求項７】
チャンネル変更画像を、対応する通常ストリーム画像のユーザ・データから復号化する手段を更に備える、請求項１記載のビデオ・デコーダ。
【請求項８】
通常ストリーム部分またはチャンネル変更ストリーム部分の画像を後続するチャンネル変更ストリームのイントラ符号化画像のために使用すべきかを表示する、エンコーダからの信号に応答する手段を更に備える、請求項１記載のビデオ・デコーダ
【請求項９】
通常デコーダの出力を後処理し、低画質の出力から通常画質の出力への急な移行を減じる手段を更に備える、請求項４記載のビデオ・デコーダ
【請求項１０】
圧縮されたストリーム・データを受信して、復元されたビデオ出力を発生する、ビデオ復号化方法であって、
圧縮されたストリーム・データを受信するステップであって、前記圧縮されたストリームが、通常ストリーム部分とチャンネル変更ストリーム部分とを含み、前記通常ストリーム部分が、イントラ符号化ピクチャとインター符号化ピクチャとの両方を含み、前記チャンネル変更ストリーム部分が、前記通常ストリーム部分におけるイントラ符号化ピクチャよりも少ないビットで、かつ、前記通常ストリーム部分におけるイントラ符号化ピクチャよりも高い頻度で符号化されたイントラ符号化ピクチャを含み、前記通常ストリーム部分が、前記チャンネル変更ストリーム部分におけるよりも低い頻度で現れるイントラ符号化ピクチャを有する、前記ステップと、
前記チャンネル変更ストリーム部分から前記通常ストリーム部分を分離するステップであって、通常動作において、前記通常ストリーム部分のイントラ符号化ピクチャとインター符号化ピクチャを選択して出力し、チャンネル変更において、前記通常ストリーム部分又は前記チャンネル変更ストリーム部分からチャンネル変更後に受信された最初のイントラ符号化ピクチャを選択して、通常動作に戻る前に出力する前記ステップと、
前記選択されたピクチャを受信して復号化し、復元されたピクチャを発生するステップと、
復元されたピクチャを記憶するステップと、
を備える前記方法。
【請求項１１】
通常ストリーム部分とチャンネル変更ストリーム部分のうちの１つから、復号化するための圧縮された画像を選択するステップ、
低解像度のチャンネル変更ストリーム部分の画像をアップサンプリングするステップ、
ＪＶＴ規格に従う冗長画像のシンタクスを復号化するステップ、
チャンネル変更画像を対応する通常ストリーム部分の画像のユーザ・データから復号化するステップ、
通常ストリーム部分またはチャンネル変更ストリーム部分の画像を、後続するチャンネル変更ストリーム部分のイントラ符号化画像のために使用すべきかを表示するエンコーダからの信号に応答するステップ、および
通常デコーダの出力を後処理し、低画質から通常画質の出力への急な移行を減じるステップ、
のうちの少なくとも１つを更に備える、請求項１０記載のビデオ復号化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビデオ・エンコーダ／デコーダ（ＣＯＤＥＣ）に関し、特に、チャンネル変更後の最初の復号化ビデオ内容の表示に知覚される遅延を減じる装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＰＥＧ２およびＪＶＴ／Ｈ．２６４／ＭＰＥＧ  ＡＶＣのような、一般に普及しているビデオ圧縮規格はイントラ（ｉｎｔｒａ）／インター（ｉｎｔｅｒ）符号化を使用する。適正な復号化を行うために、デコーダはイントラ符号化画像（Ｉピクチャ）で始まる圧縮されたビデオ・シーケンスを復号化してから、後続するインター符号化画像（ＰピクチャとＢピクチャ）を復号化する。ＧＯＰ（Ｇｒｏｕｐ  ｏｆ  Ｐｉｃｔｕｒｅｓ：画像グループ）には、Ｉピクチャおよび後続する複数のＰおよびＢピクチャが含まれる。Ｉピクチャは典型的に、同等画質のＰピクチャまたはＢピクチャよりも多数のビットを必要とする。
【０００３】
受信機は、チャンネルを変更後または初めてスイッチを入れたときのように、あるチャンネルの番組を最初に受信し始める際、適正な復号化を始めるためにＩピクチャが受信されるまで待たねばならず、このため、遅延を生じる。ディジタル・ビデオ放送システムにおいてチャンネルの変更による遅延を最小限度にするために、Ｉピクチャは頻繁に（Ｎ画像毎に）送信される。例えば、システムのビデオ復元部分で遅延を１／２秒にするために、３０ｆｐｓに対しＮ＝１５を使用するのが一般的である。圧縮されたＩピクチャは、圧縮されたＰ／Ｂピクチャよりもビットレートがずっと大きいので、Ｉピクチャをそれほど頻繁に挿入しないときよりも、かなり多くのビットレートを要する。
【０００４】
放送システムでは大抵、ビデオ復号化システムによるチャンネル変更の遅延時間を制限するために、Ｉピクチャを頻繁に（例えば、１／２秒毎に）送信する。フルＩピクチャを頻繁に送信せずに画像のセクションがイントラ符号化される、「プログレッシブ・リフレッシュ」と呼ばれる技術を使用するシステムもある。典型的に、画像内のすべてのマクロブロックは、Ｎ画像期間中に少なくとも一度はイントラ符号化される。
【０００５】
ＪＶＴ／Ｈ．２６４／ＭＰＥＧ  ＡＶＣの圧縮規格では、多数の参照画像（先行するＩピクチャの前の画像を含む）を使用して、ＰおよびＢピクチャが予測される。この規格では、ランダムなアクセス・ポイントをＩＤＲ（Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ（ｏｒ  Ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ）  Ｄｅｃｏｄｅｒ  Ｒｅｆｒｅｓｈ）として識別し、各ＩＤＲの前の参照画像がそのＩＤＲの後の画像の予測に使用されないように制約する。
【０００６】
ＪＶＴ／Ｈ．２６４／ＭＰＥＧ  ＡＶＣ圧縮規格は冗長画像と呼ばれるツールを含み、これは以下のように定義される。
冗長符号化画像（ｒｅｄｕｎｄａｎｔ  ｃｏｄｅｄ  ｐｉｃｔｕｒｅ）：画像または画像の一部の符号化（コード化）された表示。冗長符号化画像の内容は、この勧告｜国際規格に従うビットストリームのための復号化プロセスによって使用されない。冗長符号化画像は、一次（プライマリ）符号化画像内のすべてのマクロブロックを含むことを要求されない。冗長符号化画像は、復号化プロセスに規準となる効果を及ぼさない。一次符号化画像も参照のこと。
【０００７】
スライス・ヘッダはｒｅｄｕｎｄａｎｔ＿ｐｉｃ＿ｃｎｔフィールドを含み、そのセマンティクス（ｓｅｍａｎｔｉｃｓ：意味）は以下のように定義される。
一次符号化画像に属するスライスとスライス・データの区画（パーティション）に対するｒｅｄｕｎｄａｎｔ＿ｐｉｃ＿ｃｎｔは０に等しい。冗長符号化画像内の符号化スライスと符号化スライス・データの区画に対するｒｅｄｕｎｄａｎｔ＿ｐｉｃ＿ｃｎｔは０より大きい。ｒｅｄｕｎｄａｎｔ＿ｐｉｃ＿ｃｎｔが存在しなければその値は０に等しいと推測される。ｒｅｄｕｎｄａｎｔ＿ｐｉｃ＿ｃｎｔの値は０〜１２７の範囲にある。
−  もしスライス・データの区画（Ａ  ＲＢＳＰ）のシンタクス（ｓｙｎｔａｘ：構文）要素が、そのスライス・データ内にカテゴリ３のシンタクス要素の存在を示すなら、スライス・データの区画（Ｂ  ＲＢＳＰ）が存在し、スライス・データの区画（Ａ  ＲＢＳＰ）におけるのと同じ値のｓｌｉｃｅ＿ｉｄおよびｒｅｄｕｎｄａｎｔ＿ｐｉｃ＿ｃｎｔを有する。  
−  もしそうでなければ（スライス・データの区画Ａ  ＲＢＳＰのシンタクス要素が、そのスライス・データ内にカテゴリ３のシンタクス要素の存在を示さなければ）、スライス・データの区画（Ａ  ＲＢＳＰ）と同じ値のｓｌｉｃｅ＿ｉｄとｒｅｄｕｎｄａｎｔ＿ｐｉｃ＿ｃｎｔを有するスライス・データの区画（Ｂ ＲＢＳＰ）は存在しない。
【０００８】
従って、チャンネル変更後の最初の復号化ビデオ内容の表示に感知される遅延を減じるための装置と方法が必要とされる。
【発明の開示】
【０００９】
（発明の概要）
従来技術のこれらのおよびその他の欠点および不利な点は、圧縮されたビデオの高速チャンネル変更を行う装置と方法により対処される。
【００１０】
圧縮されたストリーム・データを受信し、復元されたビデオ出力を発生するビデオ・デコーダは、圧縮されたストリーム・データを受信し、通常ストリームとチャンネル変更ストリームを分離するデマルチプレクサ、デマルチプレクサに結合され、圧縮された通常ストリームとチャンネル変更ストリームを受信し、復元されたビデオ出力を発生する通常デコーダ、および通常デコーダに結合され、参照画像を記憶する通常フレーム記憶装置を具える。
【００１１】
本発明のこれらのおよびその他の態様、特徴および利点は、添付の図面に関連して読まれる実施例についての以下の説明から明らかとなる。
なお、特許請求の範囲と実施例との対応関係を図面で使われている参照番号で示すと次の通りである。
（１）  圧縮されたストリーム・データを受信し、復元されたビデオ出力を発生するビデオ・デコーダ２００であって、
圧縮されたストリーム・データを受信し、通常ストリームとチャンネル変更ストリームを分離するデマルチプレクサ２１０と、
前記デマルチプレクサに結合され、圧縮された通常ストリームとチャンネル変更ストリームのうち少なくとも１つを選択可能に受信し、復元されたビデオ出力を発生する通常デコーダ２１２と、
前記通常デコーダに結合され、参照画像を記憶する少なくとも１つの通常フレーム記憶装置と、から成る、前記ビデオ・デコーダ２００。
（２）  デマルチプレクサに結合され、圧縮されたチャンネル変更ストリームを受信する低解像度のデコーダ６１８と、
前記低解像度デコーダに結合され、参照画像を記憶する少なくとも１つのチャンネル変更フレーム記憶装置６２０と、
前記低解像度デコーダに結合され、復元されたビデオ・データをアップサンプリングし、前記通常フレーム記憶装置とディスプレイのうち少なくとも１つに前記データを選択可能に出力するアップサンプリング・ユニット６２２と、を更に具える、（１）記載のビデオ・デコーダ。
（３）  前記通常デコーダに接続され、復元したビデオ・データを後処理し、前記少なくとも１つの通常フレーム記憶装置とディスプレイのうち少なくとも１つに前記データを選択可能に出力する後処理フィルタ７１６を更に具える、（１）記載のビデオ・デコーダ。
（４）  通常ストリームとチャンネル変更ストリームのうち１つから復号化するための圧縮された画像を選択する手段を更に具える、（１）記載のビデオ・デコーダ。
（５）  低解像度のチャンネル変更ストリームの画像をアップサンプリングする手段を更に具える、（４）記載のビデオ・デコーダ。
（６）  ＩＴＵ‐ＴＨ．２６４[ＩＳＯ／ＩＥＣ  ＭＰＥＧ１４４９６‐１０？]規格に従う、冗長画像のシンタクスを復号化する手段を更に具える、（１）記載のビデオ・デコーダ。
（７）  チャンネル変更画像を、対応する通常ストリーム画像のユーザ・データから復号化する手段を更に具える、（１）記載のビデオ・デコーダ。
（８）  通常ストリームまたはチャンネル変更ストリームの画像を後続するチャンネル変更ストリームのイントラ符号化画像のために使用すべきかを表示する、エンコーダからの信号に応答する手段を更に具える、（１）記載のビデオ・デコーダ
（９）  通常デコーダの出力を後処理し、低画質の出力から通常画質の出力への急な移行を減じる手段を更に具える、（４）記載のビデオ・デコーダ
（１０）  圧縮されたストリーム・データを受信し復元されたビデオ出力を発生する、ビデオを復号化する方法９００であって、
圧縮されたストリーム・データを受信し９１２、通常ストリームとチャンネル変更ストリームを分離するステップ９１４と、
圧縮された通常ストリームとチャンネル変更ストリームのうち少なくとも１つを受信し復元されたビデオ出力を発生するステップ９１６と、
インター符号化された画像の復号化に使用する参照画像を記憶するステップ９１８と、から成る、前記ビデオ復号化方法９００。
（１１）  通常ストリームとチャンネル変更ストリームのうちの１つから復号化するための圧縮された画像を選択するステップ、
低解像度のチャンネル変更ストリームの画像をアップサンプリングするステップ、
ＪＶＴ規格に従う冗長画像のシンタクスを復号化するステップ、
チャンネル変更画像を対応する通常ストリームの画像のユーザ・データから復号化するステップ、
通常ストリームまたはチャンネル変更ストリームの画像を、後続するチャンネル変更ストリームのイントラ符号化画像のために使用すべきかを表示するエンコーダからの信号に応答するステップ、および
通常デコーダの出力を後処理し、低画質から通常画質の出力への急な移行を減じるステップ、のうちの少なくとも１つを更に含む、（１０）記載のビデオ復号化方法。
（１２）  通常画質のビデオ・ストリームに対応する、第１の複数のブロック変換係数と、
チャンネル変更ストリームに対応する、第２の複数のブロック変換係数と、から成る、圧縮されたディジタル・ビデオ信号。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施例により、従来技術の方法よりも、チャンネル変更の遅延が所望のレートで、より低いビットレートで行われる。すなわち、本発明により、圧縮ビデオ放送システムでチャンネル変更による遅延時間が低減され、低遅延でチャンネル変更を可能にする従来方式よりもビットレートを著しく減じる。ＪＶＴ／Ｈ．２６４／ＭＰＥＧ  ＡＶＣ規格において複数の異なるタイプのスライス（Ｉ、Ｐおよび／またはＢ）を使用して、個々のＰおよびＢピクチャが符号化（コード化）される。従って、以下の説明で、文脈および適用される規格に依り、用語「スライス」を「ピクチャ、画像」に代用する。従来技術のシステムでは、Ｉピクチャを頻繁に送信し、チャンネルの変更を、たとえば、Ｎ画像毎に可能にする。本発明の実施例で、通常のＩピクチャは比較的低い頻度で送信され、比較的低画質のＩピクチャが追加されて、より頻繁に送られる。
【００１３】
本発明の原理によれば、従来技術のシステムにおけるほど頻繁にＩピクチャを送る必要がなく、所望のチャンネル変更の遅延を達成できる。代りに、比較的低画質の符号化画像（本明細書中で「チャンネル変更ストリーム」と呼ばれるものの中に含まれる）が、通常画質の符号化画像に追加して送られる。このチャンネル変更ストリーム内で、比較的低画質のＩピクチャは望まれる頻度で送られ、チャンネル変更後の最初の期間にデコーダで使用される。通常画質のＩピクチャは比較的低い頻度で通常ストリーム内に送られ、デコーダにおいて利用される。
【００１４】
例えば、通常ストリーム内に、Ｎ＊Ｋ画像毎にＩピクチャを送り、チャンネル変更ストリーム内でＮ画像毎に比較的低画質のＩピクチャを送るシステムを考える。ここで、Ｋ＞１。チャンネル変更ストリーム内の各符号化画像は、通常ストリームの符号化画像に対応する。従って、１つの符号化された画像がチャンネル変更ストリーム内に存在すると、事実は、その画像の２つの符号化されたものが送られる。
【００１５】
チャンネルの変更が行われると、復号化システムは、Ｉピクチャを受信すると直ちに、通常ストリームまたはチャンネル変更ストリームから、圧縮されたビデオを復号化し始める、最初に到着するＩピクチャが通常ストリームからであれば、デコーダは通常の動作を継続する。到着する最初のＩピクチャがチャンネル変更ストリームからの比較的低画質のＩピクチャであれば、デコーダはその低画質のＩピクチャを復号化し利用するので、通常画質のＩピクチャが到着するまでその比較的低画質のビデオが表示される。この比較的低画質のビデオの期間は、短期間であり、且つチャンネル変更の直後なので、視聴者にあまり気づかれない。人間の視覚は新しい場面に順応するまでに少し時間がかかる。
【００１６】
チャンネル変更ストリームには、低画質のＩピクチャのみ、または低画質のＩピクチャとＰおよびＢピクチャを含んでいる。チャンネル変更ストリームの画像レートは、通常ストリームの画像レートよりも低い。低画質の画像は通常の画像と同じ解像度で、より低いビットレートで符号化されるか、または通常画像よりも解像度が低い。チャンネル変更ストリーム内の低画質の符号化されたＩピクチャのビットストリームは、通常ストリーム内の通常画質の符号化されたＩピクチャよりもサイズが小さい。従って、通常画質のＰピクチャまたはＢピクチャに低画質のＩピクチャを加えたものは、通常画質のＩピクチャだけのものよりもサイズが著しく小さいので、同じ画像の符号化されたものを追加的に送信していても、全体としてビットレートが節約される。
【００１７】
チャンネル変更ストリームに低画質のＩ、ＰおよびＢピクチャが含まれると、チャンネルの変更後にデコーダは、低画質のＩピクチャの到着を待ち、通常画質のＩピクチャを受信するまで、チャンネル変更ストームからの低画質の画像を復号化し表示し、通常画質のＩピクチャを受信すると、デコーダは通常画質のストリームにスイッチする。
【００１８】
もしチャンネル変更ストリームがＩピクチャのみを含むならばデコーダは、チャンネル変更後、通常ストリームまたはチャンネル変更ストリーム内のＩピクチャの到着を待つ。もし到着する最初のＩピクチャがチャンネル変更ストリーム内にあれば、デコーダはその比較的低画質のＩピクチャを復号化して表示する。この低画質の画像は通常デコーダの画像ストア（記憶装置）に記憶される。デコーダは、そのチャンネル変更ストリームからの低画質のＩピクチャを参照基準として、後続する通常ストリームのＰおよびＢピクチャを復号化し始める。これらの通常画質のＰ／Ｂピクチャは、チャンネル変更ストリームからの低画質のＩピクチャではなく通常ストリーム内の先行する画像に基づくインター符号化（ｉｎｔｅｒ‐ｃｏｄｅｄ）画像なので、復号化のドリフトをある程度生じる。
【００１９】
しかしながら、このようなドリフトの視覚的インパクトは、ほんの短期間しか持続せずそしてチャンネル変更に対応する場面の変化の直後に起こるので、小さいことが実験的に示されている。エンコーダは、生じるドリフトの程度を管理し、通常ストリームまたはチャンネル変更ストリームの符号化パラメータを、ドリフトが合理的な限度を超えないように適正に調節することができる。
【００２０】
この説明は本発明の原理を例示するものであり、従って、本明細書中に明記されていないが、当業者は、本発明の原理を具現化し且つ本発明の技術思想と範囲内に含まれる種々の構成を工夫することができる。
【００２１】
本明細書中に記載するすべての実施例は、当技術推進のために発明者より寄せられるコンセプトおよび本発明の原理を読者が理解するのを助ける意図のものであって、特定して記述されるそのような実施例および条件に制限されないものと解釈すべきである。
【００２２】
本発明の原理、態様および実施例についての記載、並びに特定の実例は、構造上および機能上本発明と同等のものを包含する。このような同等物には、現在知られているものおよび将来開発されるもの（構造に関りなく、開発されて同一の機能を実行するあらゆる要素）が含まれる。
【００２３】
従って、本明細書中に示すブロック図は、本発明の原理を具現化する例示的回路の概念図を表す。同様に、フローチャート、流れ図、状態遷移図、擬似コードなどは、種々のプロセスを表し、これらはコンピュータで読み出されるメディア内に表され、コンピュータまたはプロセッサ（明示されていると否とに関らず）によって実行される。
【００２４】
図面に示す種々の要素の機能は、専用のハードウェアと、該当するソフトウェアを実行できるハードウェアとを使用して提供される。これらの機能は、単一の専用プロセッサにより、単一の共有プロセッサにより、あるいは複数の個々のプロセッサ（そのうち幾つかは共有される）により、提供される。「プロセッサ」または「コントローラ」という用語には、ソフトウェアを実行できるハードウェアだけを指すのではなく、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ソフトウェアを記憶する読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセス・メモリ（ＲＡＭ）、および非揮発性蓄積装置も含まれる。
【００２５】
他のハードウェア（従来の、または注文による）も含まれる。同様に、図面に示すスイッチは概念的なものにすぎない。これらの機能は、プログラム・ロジックの動作により、専用のロジックにより、プログラム・コントロールと専用ロジックの相互作用により、あるいは手動により実行され、その特定の技術は、文脈から理解されるように、実施者によって選択可能である。
【００２６】
本発明の特許請求の範囲で、特定の機能を実行する手段として表される要素には、その機能を実行する方法が含まれ、ａ）その機能を実行する回路要素の組合せ、あるいはｂ）その機能を実行するためにソフトウェアを実行する回路と組み合わせられる、ファームウェア、マイクロコードなどを含む、ソフトウェアが含まれる。特許請求の範囲で規定される本発明は、記載される種々の手段により提供される機能が組み合わされ、特許請求の範囲で要求されるように統合されることに存する。従って、出願人は、それらの機能を提供できるあらゆる手段を、本明細書中で示すものと同等のものと見なす。
【００２７】
図１に、本発明の原理によるエンコーダを全体として参照番号１００で示す。エンコーダ１００は、通常ストリームとチャンネル変更ストリームの各々に対し同じ解像度を使用し、通常ストリームを発生する通常エンコーダ１３０、およびチャンネル変更ストリームを発生する低画質エンコーダ１４０（それぞれ同じ解像度の入力画像を受信する）を具える。通常コンコーダ１３０と低画質エンコーダ１４０はそれぞれ、ＭＵＸ（マルチプレクサ）１５０に結合され、通常ストリームとチャンネル変更ストリームをＭＵＸ１５０に供給し、送信する。
【００２８】
図２に、本発明の原理によるデコーダを、全体として参照番号２００で示す。デコーダ２００では、通常ストリームとチャンネル変更ストリームの各々について同じ解像度を使用し、圧縮されたビデオ・データを受信し通常ストリームとチャンネル変更ストリーム（各ストリームは通常デコーダ２１２と選択可能に結合される）を受信してデマルチプレクスするＤＥＭＵＸ（デマルチプレクサ）２１０を具える。通常デコーダ２１２はフレーム記憶装置２１４に結合され、復号化されたビデオをディスプレイに出力する。
【００２９】
従って、図１は符号化するシステムを示し、図２は復号化するシステムを示し、各システムは、通常ストリームとチャンネル変更ストリームに対し同じ解像度を使用する。動作中、通常エンコーダは、通常ストリームに対し通常画質の圧縮されたビデオ画像を発生し、並列の低画質エンコーダは、チャンネル変更ストリームに対し比較的低画質の圧縮されたビデオ画像を発生する。エンコーダ１００は、２つのエンコーダ・ブロックを別個に具えるが、当業者に認識されるように、この２つのエンコーダの機能は、１つのエンコーダでも実行できる。通常ストリームとチャンネル変更ストリームは、必要なら、共に多重され送信される。この復号化システム２００において、ＤＥＭＵＸ２１０は通常ストリームとチャンネル変更ストリームを分離し、デコーダに通常ストリームからの画像を、それともチャンネル変更ストリームからの画像を、送るべきかについて選択がなされる。
【００３０】
図３に本発明の原理によるエンコーダを全体として参照番号３００で示す。エンコーダ３００は、通常ストリームを発生する通常エンコーダ３３０と、低画質エンコーダ３４０に結合され、濾波済みのチャンネル変更ストリームを発生する低域フィルタ３３２とを具える。通常エンコーダ３３０と低画質エンコーダ３４０はそれぞれ、ＭＵＸ３５０に結合され、通常ストリームとチャンネル変更ストリームをＭＵＸ３５０に供給し出力する。
【００３１】
従って図３は、低画質エンコーダ３４０に先立ち、低域フィルタを入力画像に使用する別の符号化システムを示す。チャンネル変更ストリーム内の画像は比較的低いビットレートで符号化されるので、目に見える符号化（ｃｏｄｉｎｇ）のアーティファクトを含むこともある。符号化に先立ち画像を低域フィルタに通すことにより、これらの目に見える符号化アーティファクトはある程度除去される。
【００３２】
マルチプレクサは、チャンネル変更ストリームのＩピクチャが通常ストリームの符号化（ｃｏｄｅｄ）画像に組み入れられるように符号化画像の送信時間を調整する。チャンネル変更ストリームの符号化画像は、同じ入力画像に対応する通常ストリームの画像が送信される時間の付近で、且つその画像に関しインター予測される通常ストリームの画像の前に、送信されるのが好ましい。
【００３３】
図４に、Ｉピクチャのみがチャンネル変更ストリリーム内に含まれる場合についての画像パターンを、全体として参照番号４００で示す。ここで、Ｎ＝１２、Ｋ＝３。例えば、２４ｆｐｓシーケンスで、チャンネル変更の開始期間として１／２秒が望まれる場合、比較的低画質のＩピクチャが、１２画像毎にチャンネル変更ストリーム内に挿入される。通常画質のＩピクチャは、３６画像毎に通常ストリーム内に挿入される。
【００３４】
受信機がチャンネルに同調し、画像５が受信されている場合を考える。受信機は、どちらかのストリームで、最初のＩピクチャ（本例では、チャンネル変更ストリームで、１２）が到着するまで待ち、それを復号化し表示する。チャンネル変更ストリームからのこの復号化された低画質のＩピクチャ１２は、次に、デコーダの画像ストア内に入れられ、通常ストリームからの画像１２〜２３の復号化に使用される。これらの復号化された画像にはドリフトが含まれる。通常画質のＰピクチャが通常ストリーム内に到着すると、受信機は、通常ストリームのＰピクチャ２４を復号化するか、それともチャンネル変更ストリームのＩピクチャ２４を復号化するかを選択する。これが受信機の最終決定となるか、または生じるドリフトが少ない方の画像に基づく選択がエンコーダから信号で合図される。通常ストリームの画像２５〜３５は復号化されるが、やはりドリフトを有する。通常ストリームの画像３６（Ｉピクチャ）が受信されると、後続する画像についてドリフトが追加されることなく、デコーダは復号化を適正に開始できる。視聴者の見るところ、チャンネル変更後の短期間（この場合、最大約１．５秒間）、低画質のビデオが表示され、それから通常画質が表示される。
【００３５】
ビットレートの大きい通常ストリームのＩピクチャは、従来技術のシステムほどには頻繁に送られないので、ビットレートが節約される。チャンネル変更ストリーム内で送られる低画質のＩピクチャは、通常画質のＩピクチャよりもずっと小さい。符号化システムは、チャンネル変更ストリーム内で低画質のＩピクチャを望まれる頻度で且つ如何なるパターンでも送れる。通常ストリーム内のＩピクチャも規則正しいパターンに従う必要はなく、例えば、場面の変化が起こるといつでも挿入される。通常ストリーム内のＩピクチャ間の距離が希望の値を超えなければ、符号化システムはチャンネル変更ストリームのＩピクチャを挿入する必要はない。所望のチャンネル変更遅延限度に関連する、Ｉピクチャの最大スペースを維持するために、必要な場合はいつでも、符号化システムはＩピクチャをチャンネル変更ストリーム内に挿入することを選択できる。
【００３６】
チャンネル変更ストリームには、解像度の異なる画像が含まれる。例えば、チャンネル変更ストリーム内のＩピクチャのうち、通常ストリームと同じ解像度のものもあり、それよりも解像度の低いものもある。あるいは、チャンネル変更ストリーム内の画像について、２つ以上の異なる、より低い解像度も使用される。
【００３７】
チャンネル変更ストリームの画像を予測子として使用して通常ストリーム画像の復号化のときに生じるドリフトを減じるために、エンコーダは、チャンネル変更ストリームのＩピクチャに対応する通常ストリーム画像の後に続くＰおよびＢピクチャに許容される参照画像の範囲を制限することができる。ＪＶＴ／Ｈ．２６４ビデオ圧縮規格において、複数の参照画像を使用してＰ／Ｂピクチャを予測することにより単一の参照画像を使用するよりも有利な符号化能率が得られる。図４の例で、通常ストリーム内の画像１２〜２３が、画像１２より前の参照画像を使用しないように制限が課される。この制限が課されなければ、チャンネルの変更後に、より多くのドリフトが生じる。例えば、もし画像１５が画像１２と９から予測され、画像５が受信されている間にチャンネルの変更が行われると、復号化システムは、チャンネル変更ストリームのＩピクチャ１２から、画像１２の表示されたものを得るが、画像９の表示されたものは得られない。このため、画像１３〜２３を復号化する際、視覚上画質が著しく低下するが、画像１５が画像１２からのみ予測されるという制限が課されると、この著しいドリフトは避けられ、画像１５の符号化能率におけるペナルティは小さい。
【００３８】
図５に、本発明の原理によるエンコーダを全体として参照番号５００で示す。エンコーダ５００では、ダウンサンプリングしたデータをチャンネル変更ストリームに使用しており、通常ストリームを発生する通常エンコーダ５３０と、低画質エンコーダ５４０に結合され濾波済みのチャンネル変更ストリームを発生するダウンサンプラ５３４とを具える。通常エンコーダ５３０と低画質エンコーダ５４０はそれぞれ、ＭＵＸ５５０に結合され、通常ストリームとチャンネル変更ストリームをＭＵＸ５５０に供給し出力する。
【００３９】
図６に、本発明の原理によるデコーダを（全体として参照番号６００で）示す。デコーダ６００は、ダウンサンプリングしたデータをチャンネル変更ストリームに使用し、圧縮されたビデオ・データ（通常デコーダ６１２と低解像度デコーダ６１８に結合される）を受信するＤＥＭＵＸ６１０を具える。通常デコーダ６１２は、フレーム記憶装置６１４に結合され、復号化されたビデオをディスプレイおよびフレーム記憶装置６１４に選択可能に出力する。低解像度デコーダ６１８はフレーム記憶装置６２０に結合され、復号化されたビデオをアップサンプラ６２２に出力し、アップサンプラ６２２は、アップサンプリングされた復号化ビデオをディスプレイとフレーム記憶装置６１４に選択可能に出力する。
【００４０】
従って、図５は符号化するシステムを示し、図６は復号化するシステムを示し、各システムは、通常の画像に対するよりも低い解像度を、チャンネル変更ストリーム内の低画質の画像に対して使用する。例えば、通常画像には７０４ｘ４８０画素が使用され、チャンネル変更ストリームの画像には３５２ｘ２４０画素が使用される。入力画像は普通、通常ストリームに対して符号化され、より低い解像度にリサイズ（ｒｅｓｉｚｅ）され、その低い解像度でチャンネル変更ストリームに対して符号化される。通常ストリームとチャンネル変更ストリームは共に多重されて送信される。この復号化システムで、ＤＥＭＵＸは通常ストリームとチャンネル変更ストリームを分離し、通常ストリームからの画像を、それともチャンネル変更ストリームからの画像を、復号化し表示すべきかについて選択がなされる。チャンネル変更ストリームが復号化され表示されると、この復号化画像は、通常ストリームのデコーダの画像ストアに入れられ、後続する通常ストリームの符号化画像の復号化に使用される。図で、通常デコーダと低画質デコーダは別個のブロックで示されているが、両デコーダの機能は、当業者に認識されるように、単一の装置でも実行される。
【００４１】
この復号化システムにおいて、チャンネルの変更後に、低画質のビデオが最初に表示され、通常ストリーム内のＩピクチャが受信されると、通常画質のビデオの表示が開始される。低画質から通常画質への急な移行は、低画質それ自体よりも視聴者に目立ちやすい。急な移行を減じるために、デコーダのあとにポストプロセッサが追加され、復号化された画像をフィルタで濾波する。フィルタの強度は幾つかの画像について調節され、復号化された画像の解像度または画質を徐々に高める。
【００４２】
図７に、本発明の原理によるデコーダを（全体として参照番号７００で）示す。デコーダ７００では、ダウンサンプリングされたデータをチャンネル変更ストリームに使用し、圧縮されたビデオ・データ（通常デコーダ７１２と低解像度デコーダ７１８に結合される）を受信するＤＥＭＵＸ７１０を具える。通常デコーダ７１２は、フレーム記憶装置７１４に結合されて、復号化（ｄｅｃｏｄｅｄ）ビデオをディスプレイとフレーム記憶装置７１４に選択可能に出力する。通常デコーダ７１２は更に、後処理フィルタ７１６に結合され、後処理フィルタ７１６は、後処理した復号化ビデオをディスプレイとフレーム記憶装置７１４に選択可能に出力する。低解像度デコーダ７１８は、フレーム記憶装置７２０に結合されて、復号化ビデオをアップサンプラ７２２に出力する。アップサンプラ７２２は、アップサンプリングした復号化デオをディスプレイとフレーム記憶装置７１４に選択可能に出力する。
【００４３】
従って、図７は後処理（ｐｏｓｔ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）フィルタを組み入れている復号化システムを示す。圧縮アーティファクトを隠すために、後処理機能を低画質デコーダのあとに追加することもできる。
【００４４】
図８に、入力画像を受信し圧縮されたストリーム・データ供給する、ビデオ符号化方法（全体として参照番号８００）を示す。スタート（開始）ブロック８１０で、コントロールを入力ブロック８１２に伝達する。ブロック８１２は入力画像を受信し、コントロールを機能ブロック８１４に伝達し、ブロック８１４は、受信した入力画像から通常ストリームのデータを符号化する。ブロック８１４はコントロールを機能ブロック８１６に伝達し、ブロック８１６は受信した入力画像からチャンネル変更ストリームを符号化する。チャンネル変更ストリームのデータは、通常ストリームのデータよりも低画質の符号化データを含んでいる。ブロック８１６はコントロールを機能ブロック８１８に伝達し、ブロック８１８は、通常データ・ストリームとチャンネル変更データ・ストリームを多重し、合成された出力ストリームとし、コントロールをエンド・ブロック８２０に伝達する。
【００４５】
図９に、圧縮されたストリーム・データを受信して復元されたビデオ出力を発生するビデオ復号化方法（全体として参照番号９００）を示す。開始ブロック９１０から、入力ブロック９１２にコントロールを伝達する。ブロックは９１２は圧縮されたストリーム・データを受信し、コントロールを機能ブロック９１４に伝達する。ブロック９１４は通常ストリームとチャンネル変更ストリームを分離し、機能ブロック９１６にコントロールを伝達する。ブロック９１６は、圧縮された通常ストリームとチャンネル変更ストリームのうち少なくとも１つを受信し、復元されたビデオ出力を発生する。ブロック９１６はコントロールを機能ブロック９１８に伝達する。ブロック９１８はインター符号化画像（Ｉピクチャ）の復号化用に参照画像を記憶し、コントロールをエンド・ブロック９２０に伝達する。
【００４６】
通常ストリームとチャンネル変更ストリームを多重する方法は幾つかある。先在するデコーダに変更せずに、通常ストリームを復号化できる後方向互換性システムを可能にする１つの方法として、チャンネル変更ストリームの符号化された低画質の画像を、対応する通常ストリームの画像に関連するユーザ・データ内に配置する。
【００４７】
この方法により、復号化システムは、チャンネル変更ストリームの符号化画像の画像時間を確認できる。この方法を使用すると、ユーザ・データ内のチャンネル変更ストリーム画像の画像開始コードを先在する通常デコーダが検出しないように、例えば、ビットまたはバイト・スタフィング（ｓｔｕｆｆｉｎｇ）により、チャンネル変更ストリーム内の符号化画像について独自の画像開始コードに変更する必要がある。基準に従うデコーダにデータを伝達する前に、このビット／バイト・スタフィングの手順は復号化システムにおいて逆に入れ替えられる。
【００４８】
これに代る別の多重方法は、チャンネル変更ストリームに対して、通常のストリームに対するものとは異なるＰＩＤを使用する。この場合、通常ストリームの画像に同期する、符号化画像についてのタイミング情報をチャンネル変更ストリームの中に含める必要がある。また、通常ストリームおよびチャンネル変更ストリームのＰＩＤ間の関連付けを行う必要もある。
【００４９】
もし、このシステムでＪＶＴ／Ｈ．２６４／ＭＰＥＧ  ＡＶＣ圧縮規格が使用され、通常画像とチャンネル変更画像の解像度が同じであれば、ＪＶＴの冗長画像シンタクスが使用され、チャンネル変更画像を符号化するためにチャンネル変更画像についてスライス・ヘッダ内のｒｅｄｕｎｄａｎｔ＿ｐｉｃ＿ｃｎｔフィールドを１に設定する。この場合、復号化システムにおいて、スライス・ヘッダ内で１に等しいｒｅｄｕｎｄａｎｔ＿ｐｉｃ＿ｃｎｔフィールドを含む画像を検索してチャンネル変更ストリーム画像が確認される。
【００５０】
本発明のこれらのおよび他の特徴と利点は、本文における教示に基づいて当業者によって容易に確かめられる。本発明の原理は、種々の形態のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、特殊目的のプロセッサ、またはそれらを組み合わせて実施される。
【００５１】
本発明の原理は、ハードウェアとソフトウェアを組み合わせて実施するのが好ましい。ソフトウェアは、プログラム記録ユニット上で具現化されるアプリケーション・プログラムとして実施されるのが好ましい。アプリケーション・プログラムは、適当なアーキテクチャから成るマシンにアップロードされ、マシンにより実行される。マシンは、中央処理装置（ＣＰＵ）、ランダムアクセス・メモリ（ＲＡＭ）、および入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェースのようなハードウェアを具えるコンピュータ・プラットフォーム上で実施されるのが好ましい。コンピュータ・プラットフォームにはオペレーティング・システムおよびマイクロインストラクション・コードも含まれる。前述した種々の処理および機能は、マイクロインストラクション・コードの一部またはアプリケーション・プログラムの一部、またはその組合せである。加えて、追加的データ記録ユニットおよびプリンタのような、他の種々の周辺装置もコンピュータ・プラットフォームに接続される。
【００５２】
添付する図面に描かれるシステムの構成部品および方法はソフトウェアで実施されるのが好ましく、システムの構成部品間またはプロセスの機能ブロック間の実際の接続は、本発明がプログラムされる仕方に依り異なる。当業者は、本明細書中で与えられた教示から、本発明のこれらのおよび類似の実施または構成を考えることができる。
【００５３】
実施例を図面に関連して説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、本発明の範囲または技術思想から離れることなく、種々の変更および修正が当業者により実行できることが理解されるべきである。そのような変更および修正はすべて、特許請求事項に記載の本発明の範囲内に含まれる意図のものである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の原理による、チャンネル変更ストリームに対し通常解像度を使用するエンコーダをブロック図で示す。
【図２】本発明の原理による、チャンネル変更ストリームに対し通常解像度を使用するデコーダをブロック図で示す。
【図３】本発明の原理による、低域フィルタで濾波されるチャンネル変更ストリームを使用するエンコーダをブロック図で示す。
【図４】本発明の原理による、画像パターンのテーブルを例示する。
【図５】本発明の原理による、ダウンサンプリングされるチャンネル変更ストリームを使用するエンコーダをブロック図で示す。
【図６】本発明の原理による、ダウンサンプリングされるチャンネル変更ストリームを使用するデコーダをブロック図で示す。
【図７】本発明の原理による、ダウンサンプリングされるチャンネル変更ストリームと後処理フィルタを使用するデコーダをブロック図で示す。
【図８】本発明の原理による、ビデオ符号化方法のフローチャートである。
【図９】本発明の原理による、ビデオ復号化方法のフローチャートである。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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