(57)【要約】  可変データレートを有する符号化されたデジタルビデオ信号から表示ピクチャシーケンスを回復するための方法は、中間のピクチャシーケンスを得るために、符号化されたデジタルビデオ信号を復号するステップ（Ｓ２）と、符号化されたデジタルビデオ信号のデータレートを検出するステップ（Ｓ３）と、中間のピクチャシーケンスのピクチャ中の動き量を表す量を検出するステップ（Ｓ５、Ｓ６）と、表示ピクチャシーケンスを得るために中間のピクチャシーケンスをフィルタリングするステップ（Ｓ８）とを含み、フィルタリングするステップのフィルタリング特性は、検出されたデータレートおよび検出された動き量に基づいて規定される（Ｓ７）。
2010510740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変データレートを有する符号化されたデジタルビデオ信号から表示ピクチャシーケンスを回復するための方法であって、
中間のピクチャシーケンスを得るために前記符号化されたデジタルビデオ信号を復号するステップ（Ｓ２）と、
前記表示ピクチャシーケンスを得るために前記中間のピクチャシーケンスをフィルタリングするステップ（Ｓ８）とを含み、
前記符号化されたデジタルビデオ信号の前記データレートを検出するステップ（Ｓ３）と、
画像中の動き量を表す量を検出するステップ（Ｓ５、Ｓ６）と、
前記検出されたデータレートおよび前記動き量を表す前記量（Ｓ５、Ｓ６）に基づいて、前記フィルタリングするステップのフィルタリング特性を制御するステップ（Ｓ７）と
を特徴とする方法。
【請求項２】
前記データレートは、前記符号化されたデジタルビデオ信号のピクチャ当たりのデータ量として、または前記符号化されたデジタルビデオ信号の単位時間当たりのデータ量として決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記画像中の前記動き量を表す前記量を検出するステップ（Ｓ５、Ｓ６）は、前記符号化されたデジタルビデオ信号に対して実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記符号化されたデジタルビデオ信号は、それぞれがピクチャを符号化する一連のデータレコードであり、各ピクチャはブロックへと細分化され、かつ前記データレコードは、前記符号化されたピクチャのブロックと、先行する、または後続するピクチャの対応するブロックと、の間の動きの大きさを指定する動きベクトルを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
動きを表す前記量は、前記符号化されたピクチャの少なくとも一部の前記動きベクトルの積分（Ｓ５）または加算により得られることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記符号化されたデジタルビデオ信号は、共通チャネル（１）上で送信される複数のビデオ信号の１つであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記フィルタリングするステップ（Ｓ８）は、低域通過フィルタリングすることを含むことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記フィルタリングするステップ（Ｓ８）は、前記検出されたデータレートが低くなればなるほど、かつ／または前記検出された動き量が高くなればなるほど、高周波成分の抑圧をさらに増加させることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記中間のピクチャシーケンスのピクチャに適用される前記フィルタリング特性は、前記データレート、ならびに／または前記ピクチャおよび少なくとも１つの先行するピクチャの動きを表す前記量に基づいて規定される（Ｓ７）ことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記低域通過フィルタリングは、各ピクチャの領域全体にわたり一様に実施されることを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
特に請求項１に記載の方法により、可変データレートを有する符号化されたデジタルビデオ信号から表示ピクチャシーケンスを回復するための装置であって、
中間のピクチャシーケンスを得るために前記符号化されたデジタルビデオ信号を復号するための復号器（２）と、
前記表示ピクチャシーケンスを得るために前記中間のピクチャシーケンスをフィルタリングするためのフィルタ（６）とを備え、
前記符号化されたデジタルビデオ信号の前記データレートを検出するための測定器（３）を提供すること、
前記中間のピクチャシーケンス中の動き量を表す量を検出するための測定器（４）を提供すること、
前記フィルタ（６）のフィルタリング特性が、前記検出されたデータレートおよび／または前記動き量を表す前記検出された量に基づいて制御可能であること
を特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通常は無線を介するが、例えば、インターネットなどの回線接続されたチャネルも介するビデオ信号のデジタル送信に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルビデオ送信技術は、以前にはアナログ送信技術が使用されていた地域であろうと、デジタルのおかげではじめて可能となる地域であろうと、さらに広範囲に広がりつつある。デジタルビデオピクチャは、最初は、ビデオカメラであれ、コンピュータアニメーションであれ、赤、緑、青の原色に対する３つの輝度値がピクチャの画素ごとに存在するフォーマットで取得される。このようなビデオデータの直接送信には、極めて高帯域の送信チャネルが必要になる。帯域幅要件、ひいては送信コストも削減するために、送信されるデータ量を削減する符号化が一般に行われる。
【０００３】
符号化は、それぞれ個々のピクチャに対して実行されるデータ圧縮を含むことができる。この場合に達成され得る圧縮比は、送信されるピクチャ中の細部の量に依存する。細部の前記量は概して変化しやすいので、固定ピクチャレートを用いると仮定すると、送信チャネル上のデータレートは時間的に変化する可能性がある。単に完全なピクチャを送信するのではなく、少なくとも部分的に、連続するピクチャ間の変化を記述する差分情報だけを送信することを含むさらなる符号化法がある。差分情報は、連続するピクチャの２つのそれぞれ同一の画素間で決定することができる。あるいはピクチャを多数の小ブロックへと分解することができ、その送信される差分情報は、ブロックの個々の画素のカラー値における変化と、さらにある画素から次の画素へのブロックの動きの大きさにおける変化についてのそれぞれの指示（indication）を含む。この場合もまた、ピクチャレートが一定であると仮定すると、送信されるデータレートは一定ではなく、ピクチャコンテンツの動きが大きくなればなるほど、送信されるデータ量は大きくなる。
【０００４】
さらに、送信チャネルにおけるデータ損失は、送信されたピクチャの解像度の劣化を生ずるに過ぎないという点で際立っている、いわゆるスケーリング符号化（scaling coding）が知られている。このスケーラビリティはまた、それぞれの使用される送信チャネル上で利用可能な容量に応じて、符号化されるデータの送信レートを変化させる送信機によって使用することもできる。受信機に到来する信号のデータレートは、この場合も同様に変化するが、この変動は、送信されるビデオ信号のピクチャコンテンツに依存するのではなく、すべての時間点で、最高の可能な送信品質が実現できるように制御される。
【０００５】
変動する容量を有する送信チャネルは、例えば、多数の並行する送信プロセスが利用可能な送信帯域幅を求めて競合するインターネットなどのパケット指向ネットワークでビデオデータを送信する場合、または送信品質が、例えば、セルラ式移動体無線ネットワークなどの気候の影響に依存するチャネル上の無線送信の場合など、多様な用途で行われる。しかし、例えば、ケーブル、または天候に影響されない無線リンクなど、本質的に固定された帯域幅を有する送信インフラストラクチャが使用される場合であっても、同様の問題が生ずる可能性がある。それは、固定された帯域幅を有するこのようなチャネル上で、上記で述べたように変動する帯域幅を有する符号化されたビデオ信号を送信することが意図される場合、この帯域幅は、本質的に、信号の最高の帯域幅に一致する必要があるからである。信号の帯域幅がより小さい時には、チャネル容量の一部が未使用のままであり、それは経済的ではない。所与のチャネルに利用可能な帯域幅は、他のチャネルの帯域幅要件が変動する大きさに従って変化するが、多数の信号が、それに対応する大きな帯域幅を有する同一のチャネル上で送信される場合、概して、すべての信号が、同時に高い帯域幅要件を有することはないので、この帯域幅を、占有する割合の点でよりよく利用することができる。
【０００６】
デジタルビデオ送信技術の広がりの進行と平行して、画素指向の表示装置がますます使用される。すなわち、従来のＣＲＴピクチャ管が、徐々に、例えば、高解像度を有するＬＣＤまたはプラズマディスプレイによって置き換えられつつあるといえる。この場合、低データレートを有する符号化されたデジタルビデオ信号から回復されたピクチャは、しばしば、従来のＣＲＴピクチャ管よりも、このような高品質の画素指向ディスプレイ上で悪く見えることが分かっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、ビデオ信号が低いデータレートを有する場合であっても、なお、魅力のある再生品質を可能にする、可変データレートを有する符号化されたデジタルビデオ信号から、表示ピクチャシーケンスを回復するための方法および装置を指定することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本目的は、まず第一に、可変データレートを有する符号化されたデジタルビデオ信号から表示ピクチャシーケンスを回復するための方法において、符号化されたデジタルビデオ信号が、中間のピクチャシーケンスを得るために復号され、中間のピクチャシーケンスが、表示ピクチャシーケンスを得るためにフィルタリングされ、符号化されたデジタルビデオ信号のデータレートが検出され、フィルタリングするステップのフィルタリング特性が、検出されたデータレートに基づいて制御されるという事実により達成される。この制御により、高データレートが良好な送信状態を示している時には、中間のピクチャシーケンスを本質的に変更しないままにすることができるが、一方、低データレートでは、悪い送信状態が予測できることに基づいて、表示ピクチャシーケンス中の低データレートから生ずるアーティファクト（artefact）を抑圧するために、より高度のフィルタリングが必要である。
【０００９】
データレートは、符号化されたデジタルビデオ信号のピクチャ当たりのデータ容量として、または符号化されたデジタルビデオ信号の単位時間当たりのデータ容量として、決定することができる。
【００１０】
本目的は、特に、必ずしも上記で規定されない方法でさらに達成され、その方法ではさらに、中間のピクチャシーケンスのピクチャ中の動きの大きさを表す量が検出され、その検出された量に基づいて、フィルタリングするステップのフィルタリング特性が制御される。
【００１１】
前記量の検出は、符号化されたデジタルビデオ信号に対して行われることが好ましく、したがって、検出された量の値を、最小の遅延量でフィルタリング特性を規定するために使用でき、それはさらに、場合によっては決定された同じピクチャのデータに使用できる。
【００１２】
この目的のために、符号化されたデジタルビデオ信号は、便宜的に、それぞれがピクチャを符号化する一連のデータレコードであり、各ピクチャはブロックへと細分化され、データレコードは、符号化されたピクチャと、先行する、または後続するピクチャとの間の割り当てられたブロックの動きの大きさを指定する（特定する）動きベクトルを含む。
【００１３】
動きを表す量は、符号化されたピクチャの領域の少なくとも一部にわたって動きベクトルを積分することにより、簡単な方法で検出することができる。
【００１４】
１つの好ましいアプリケーションによれば、符号化されたデジタルビデオ信号は、例えば、ＤＶＢ−ＴまたはＤＶＢ−Ｓ規格によるビデオ信号など、共通チャネル上で送信される複数のビデオ信号の１つである。
【００１５】
フィルタリングするステップは、低域通過フィルタリング（low-pass filtering）を含むことが好ましい。フィルタリングの制御は、高周波ピクチャ成分の抑圧をさらに増加させればさせるほど、検出されたデータレートが低くなることに基づくことができる。フィルタリング特性の突然の変化を避けるために、中間のピクチャシーケンスのピクチャに適用されるフィルタリング特性は、この場合便宜的に、前記ピクチャに対応し、かつ少なくとも１つの先行するピクチャに対応する符号化されたデジタルビデオ信号のデータレートに基づいて規定される。
【００１６】
制御はまた、高周波ピクチャ成分を、検出された動きの大きさが増加するのに合わせて増加する大きさ（範囲）に抑圧することを含むことができる。
【００１７】
低域通過フィルタリングは、例えば、フィルタリングがブロックごとに実施される場合、ブロックの境界で生ずるおそれのあるピクチャ中の不連続を回避するために、各ピクチャの領域全体にわたり実施されることが好ましい。
【００１８】
一実施形態では、それぞれの送信方法および／または表示装置ごとにマトリックスが生成される。マトリックスは、データレートおよび動き量に関する値の選択された対（ペア）に対する画像品質を示す評価値を含む。各データ対に対して、評価値は、対応する対策、例えば、低域通過フィルタリングによって画像品質が改良されるかどうかを決定する。マトリックスは、復号器中に記録されることが好ましい。知覚される画像品質を改良するためにはどの対策を適用すべきかの判断が、決定されたデータレートおよび動き量に基づいて行われる。例示的なマトリックスは、少ないデータレート（small data rate）、中間のデータレート（medium data rate）、および高いデータレート（high data rate）、ならびにわずかな動き（little motion）、ゆっくりとした動き（slow motion）、および速い動き（fast motion）に対する値を含む。例示的なマトリックスによると、すでに、９個の起こり得る組合せの対が可能になる。
【００１９】
本目的は、可変データレートを有する符号化されたデジタルビデオ信号から、表示ピクチャシーケンスを回復する装置によりさらに達成され、その装置は、中間のピクチャシーケンスを得るために、符号化されたデジタルビデオ信号を復号するための復号器と、表示ピクチャシーケンスを得るために、中間のピクチャシーケンスをフィルタリングするためのフィルタと、符号化されたデジタルビデオ信号のデータレートを検出するための測定器とを備え、フィルタのフィルタリング特性は、検出されたデータレートに基づいて制御することができる。さらに、本目的は、表示ピクチャシーケンスを回復するための装置によって達成され、その装置は、上記で述べた復号器およびフィルタと、中間のピクチャシーケンスのピクチャ中の動きの大きさを表す量を検出するための測定器とを備え、フィルタのフィルタリング特性を、検出された量に基づいて制御することができる。
【００２０】
本発明のさらなる特徴および利点は、添付の諸図を参照すると共に、例示的な諸実施形態の以下の説明から明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による装置のブロック図である。
【図２】本発明の方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１で概略的に示した表示ピクチャシーケンスを回復するための装置は、送信チャネル１を介して、送信機（図示せず）から符号化されたデジタルビデオ信号を受信する（図２のステップＳ１を参照）。その送信チャネル１は、例えば、複数のデジタルビデオ信号を同時に送信するために使用される無線リンク、複数のこのような信号を同時に送信するのに使用される光もしくは電気的なケーブル、または多数の加入者間で通信するために使用されるネットワークである。これらのすべての送信チャネルに共通なことは、本明細書で考慮中の符号化されたデジタルビデオ信号を装置に送信するために利用可能な帯域幅が時間的に変動し、したがって、本明細書で考慮中のビデオ信号のレートが一定であるか、それとも送信端で変動するかに関係なく、信号送信のために最適な帯域幅が送信チャネル１上で利用可能であることが常時保証されていないことである。しかし、送信チャネル１はまた、符号化されたデジタルビデオ信号を装置に送信するための専用チャネルである可能性もあり、その場合、ビデオ信号の可変帯域幅が、一時的に、チャネルの容量を超えるおそれがある。
【００２３】
送信チャネル１に接続された復号器２は、ステップＳ１で受信したビデオ信号を中間のピクチャシーケンスへと復号する（ステップＳ２）ために働く。中間のピクチャシーケンスは、デジタルデータストリームと同様のものであるが、データ値を、表示されるピクチャの画素ごとに識別することができ、前記データ値は、画素のカラー値または輝度値を指定する。より正確には、中間のピクチャシーケンスは、連続するデータブロックを含み、そのそれぞれが、表示されるピクチャを指定し、例えば、それぞれがピクチャの線を指定する多数のサブブロックへと細分化される。送信チャネル１上で送信するための符号化方法、および符号化されたデジタル送信信号からピクチャシーケンスを回復するための復号器は、それ自体よく知られており、本発明に特有のものではないので、本明細書ではこれ以上述べないものとする。
【００２４】
さらに、レートカウンタ３が、符号化されたデジタルビデオ信号のデータレートを決定するために（ステップＳ３）送信チャネル１に接続されている。簡単化のために、レートカウンタ３は、図１で送信チャネル１に直接接続され、復号器２とは独立して動作するように図示されているが、異なる受信機に向けて意図された複数の信号がチャネル１上で送信され、復号器２が、多数の信号から、装置に対して意図された信号を選択するための入力ステージ（図示せず）を有する場合、レートカウンタ３はまた、前記入力ステージの出力に接続することもできる。レートカウンタ３は、例えば、ＲＣエレメントと電流源とを備えることができ、電流源は、データパケットが到来するそれぞれの場合に固定された電荷量で、あるいは変動するサイズのパケットの場合は、パケットの有用なデータコンテンツに比例した電荷量で、ＲＣエレメントのコンデンサを充電する。一方で、コンデンサは、ＲＣエレメントの抵抗器を介して絶えず放電される。低域通過フィルタを用いて、平均のデータレートを表す信号を、コンデンサの両端に存在する電圧から得ることができる。ＲＣエレメントおよび低域通過フィルタをさらに、特にマイクロプロセッサ回路によってデジタル的にシミュレートできることはいうまでもないが、その回路では、カウンタは、データパケットが到来するごとに、固定値で、またはパケットのサイズに対応する値により増分され、また固定された時間間隔で、例えば、所定の忘却因子（forgetting factor）を乗算して減少される。カウンタの読取りが、その時の単位時間当たりの符号化されたデジタルビデオ信号のデータ量の測定値である。デジタルビデオ信号のフォーマットが、ピクチャに対応するデータ送信の開始または終わりを検出することが可能である場合、２つのそれぞれのピクチャ間で、例えば、忘却因子を乗算することにより、カウンタを減少させることも代替的に提供され得る。カウンタは、その時、ピクチャ当たりの符号化されたデジタルビデオ信号のデータ量の移動平均を表す。
【００２５】
送信チャネル１に同様に接続された積分器４は、ビデオ信号のピクチャ中で示された動きの測定値を決定するように働く。符号化されたビデオ信号が２つの連続するピクチャ間で所与ブロックによりカバーされる距離を指定する動きベクトルを含む、ブロックベースの符号化法を使用する場合に、動きの測定値は、積分器４が符号化されたビデオ信号から動きベクトルを抽出し（ステップＳ４）、その絶対値（absolute magnitude）を決定し、かつピクチャごとに前記絶対値を加算する（ステップＳ５）ことにより、容易に決定することができる。動きベクトルは２つの成分を有しており、一方は、水平の動きを示し、もう一方は垂直の動きを示す。簡単化のために、各ベクトルの２つの成分の絶対値は共に加算することができる。動きベクトルの２つの成分の一方だけ、好ましくは、水平成分だけを考慮することにより、またはわずかな特定の動きベクトルだけ、例えば、１つおきの動きベクトルだけを考慮することにより、計算を簡単化することも考えられる。
【００２６】
データレートに関してレートカウンタ３で行われるものと同様に、動き量に関して、移動平均を積分器４で計算することができる（ステップＳ６）。しかし、データレートに関するものと同様に、固定数の画像にわたる動き、または単位時間に対する動きが考慮されるはずである。
【００２７】
制御ユニット５は、レートカウンタ３および積分器４から２つの平均値を受け取り、それらを、所定の関数に基づいて、復号器２の出力に接続された低域通過フィルタ６に対する制御パラメータを計算するために使用する（ステップＳ７）。低域通過フィルタ６は、復号器２により供給される中間のピクチャシーケンスの各ピクチャに対して、空間ドメインでフィルタリングを実施する（ステップＳ８）。制御ユニット５により制御することのできる低域通過フィルタリングパラメータは、例えば、上限周波数または上限周波数を超える周波数域（阻止帯域：stop-band）における減衰量とすることができる。データレートが低くなればなるほど、または検出された動きが大きくなればなるほど、上限周波数をすべて低く、または減衰量をすべて大きくするよう選択することにより、受信したデータ容量がアーティファクトなしに高解像度のピクチャを生成するには十分ではない場合は常に、それに応じて、画像中の高周波数成分をより大きく減衰させる。なぜならば、アーティファクトは、通常、ブロックの境界上で生じ、したがって、強い高周波成分を有するからである。この対策は、視認可能なブロック境界を削減する。
【００２８】
一般に、前もって平均を行わずに、各時間点に対して決定されたデータレートおよび動き量に基づいて、それぞれの場合に、この時間点でフィルタリングを制御することも考えられるはずである。こうすることにより、最小の遅延量で、データレートまたは動き量の変動に反応すること、前記ピクチャの動き量または符号化されたデジタルビデオ信号中のピクチャを符号化したデータ量に応じて、それぞれ個々のピクチャのフィルタリングを実施すること、及び、このようにして、各ピクチャを、それに対して適切な最良の解像度で表現することが可能になる。しかし、フィルタリング特性における突然の変化が、ピクチャの視聴者によりさらに知覚されるおそれがあり、したがって、適切な平均を行うことによって、高解像度と一様なフィルタリング特性との間で妥協点を見つける必要がある。
【００２９】
本発明による装置は、表示画面と固定的に組み合わせることができ、それにより、フィルタリング特性の規定において、表示装置（ＬＣＤディスプレイ、プラズマディスプレイなど）のタイプを考慮に入れることが可能になる。しかし、例えば、後で再生するために、フィルタリングされたピクチャシーケンスを記録する記録装置と組み合わせることもできる。
【図１】
2010510740.tif 000003
【図２】
2010510740.tif 000004
【国際調査報告】
2010510740.tif 000005
2010510740.tif 000006