(57)【要約】本発明は、１つの輝度行列と２つのクロミナンス行列によって表された一連のフレームを有する入力信号ISに適用される映像コード化方法に関する。本方法は、何らかのデコーダが前記ビットストリームの内容の全部分を認識し、デコードすることを可能にするビットストリームの記法を用いて、各データアイテムが記述されるコード化されたビットストリームCBを生成する。本発明は、例えばMPEGとITU-H.26X群の映像圧縮標準の中での用途を見出し、それによって、前記コード化されたビットストリームのクロミナンスの構成要素の存在又は不存在を高位レベルの記述で示すために提供されるフラグを前記の記法が有し、それゆえ、デコード側でクロミナンス記述要素がデコードされるか否かに従って情報を配信することを可能にする。
2004537932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一連の映像フレームに適用され、コード化されたビットストリームを生成する映像コード化方法であって、
何らかのデコーダが前記ビットストリームの内容の全部分を認識し、デコードすることを可能にするビットストリームの記法を用いて、各データアイテムが記述され、
前記の各フレームが、１つの輝度行列と２つのクロミナンス行列である３つの矩形行列を有し、
前記の記法が、クロミナンスの構成要素の存在又は不存在を高位記述レベルで示すフラグを有することを更に特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記フラグが所定の値に設定される場合は、前記クロミナンス行列が存在し、デコード側でデコードされる必要があり、
前記フラグが所定の値に設定されない場合は、双方のクロミナンスの構成要素が白黒の一定値に設定され、デコードされる必要がない方法。
【請求項３】
MPEG形式の映像コード化装置であって、
前記装置の現在の入力信号から以前の入力信号から得られた予測された信号を引くことによって、コード化される差分の信号を定義する予測段階と、
前記差分の信号からコード化されたビットストリームを配信するコード化段階とを有し、
前記コード化装置は、前記コード化されたビットストリームにおいて、高位記述レベルで前記入力信号にクロミナンスの構成要素が存在するか否かを示すフラグを有する手段を有することを特徴とする映像コード化装置。
【請求項４】
MPEG-4標準の規定に基づき、MPEG形式の出力のコード化されたビットストリームを生成する映像コード化装置であって、
その出力のコード化されたビットストリームにおいて、高位記述レベルで前記装置の前記入力信号にクロミナンスの構成要素が存在するか否かを示すフラグを有する手段を有することを更に特徴とする映像コード化装置。
【請求項５】
一連の映像フレームに適用され、コード化されたビットストリームを生成する映像コード化方法の実現により生成されたコード化されたビットストリームを有する送信可能な映像信号であって、
何らかのデコーダが前記ビットストリームの内容の全部分を認識し、デコードすることを可能にするビットストリームの記法を用いて、各データアイテムが記述され、
前記の各フレームが、１つの輝度行列と２つのクロミナンス行列である３つの矩形行列を有し、
前記コード化されたビットストリームにクロミナンスの構成要素の存在又は不存在を高位記述レベルで示すために提供された記法上の要素を有することを更に特徴とする映像信号。
【請求項６】
一連の映像フレームに適用され、コード化されたビットストリームを生成する映像コード化方法の実現により生成されたコード化されたビットストリームを有する送信可能な映像信号をデコードする映像デコード化方法であって、
何らかのデコーダが前記ビットストリームの内容の全部分を認識し、デコードすることを可能にするビットストリームの記法を用いて、各データアイテムが記述され、
前記の各フレームが、１つの輝度行列と２つのクロミナンス行列である３つの矩形行列を有し、
前記信号が、前記コード化されたビットストリームにクロミナンスの構成要素の存在又は不存在を高位記述レベルで示すために提供された記法上の要素を有し、
前記コード化されたビットストリームにクロミナンスの構成要素の存在又は不存在を示す前記の記法上の要素をデコードするステップを更に有する方法。
【請求項７】
一連の映像フレームに適用され、コード化されたビットストリームを生成する映像コード化方法の実現により生成されたコード化されたビットストリームを有する送信可能な映像信号をデコードする映像デコード化装置であって、
何らかのデコーダが前記ビットストリームの内容の全部分を認識し、デコードすることを可能にするビットストリームの記法を用いて、各データアイテムが記述され、
前記の各フレームが、１つの輝度行列と２つのクロミナンス行列である３つの矩形行列を有し、
前記信号が、前記コード化されたビットストリームにクロミナンスの構成要素の存在又は不存在を高位記述レベルで示すために提供された記法上の要素を有し、
前記コード化されたビットストリームにクロミナンスの構成要素の存在又は不存在を示す前記の記法上の要素をデコードする手段を更に有する映像デコード化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は映像圧縮の分野に関し、例えば、特にMPEG群（MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4）とITU-H.26X群（H.261、H.263及び拡張、H.26L）の映像標準に関する。本発明は、一連の映像フレームに適用され、何らかのデコーダが前記ビットストリームの内容の全部分を認識し、デコードすることを可能にするビットストリームの記法を用いて、各データアイテムが記述されるコード化されたビットストリームを生成する映像コード化方法に関し、前記の各フレームは、１つの輝度行列と２つのクロミナンス行列である３つの矩形行列を有する。
【０００２】
本発明はまた、前記コード化方法を実行する装置と、前記コード化装置によって配信される送信可能な映像信号と、前記送信可能な信号をデコードする映像デコード化方法と、対応するデコード化装置とに関する。
【背景技術】
【０００３】
第１の映像標準において、映像は矩形であり、３つの別個のチャネル（すなわち、１つの輝度チャネルと２つのクロミナンスチャネル）について記述されると考えられる。輝度信号は、所定のNビット（例えば８ビット）で、変化する白黒の情報を運ぶ。２つのクロミナンスチャネルのそれぞれは、所定のＭビット（例えば８ビット：８ビットの前記の表示で信号の値は０から２５５まで変化し得る）で、クロミナンス表示によって規定される範囲に含まれる値と同じデジタル信号を含む。白黒のみの信号の場合、各クロミナンスチャネルは、一定の値２Ｍ−１と同じ均一の信号を含む。しかし、前述の標準で、送信される信号を記述する記法は、映像が“有色”であると常に仮定する。多数の白黒の映像コンテンツが存在するが、前記の記法は、不要なクロミナンスの記述要素の送信を余儀なくさせる。
【０００４】
この柔軟性がないことの結果はビットの浪費であり、例えばMPEG-4とH.26Lの標準の場合に示されるコード化効率の損失を導く。
【０００５】
（ａ）MPEG-4標準：
MPEG-4文献w3056の１３４ページに定義され、1999年12月にアメリカのマウイでのISO/IEC  JTC1/SC29/WG11の“情報技術−視聴覚オブジェクトのコード化−第２部：映像部（Information  Technology  -  Coding  of  audio-visual  objects  -  Part2  :  Visual）”としても参照されるように、dct_dt_size_chrominanceと呼ばれる多様な長さのコードが、全てのイントラマクロブロック（intra  macroblock）のブロックにおいて、最後にデコードされたクロミナンスDC係数を更新し、それによって現在の値を得るために、送信された又は保存されたビットストリームから読み取られる微分値の大きさをコード化する記述的要素として用いられる。クロミナンス信号が一定値である場合には、前記微分値は0と等しくなり、“読み取られる微分値が存在しない”（すなわち、dct_dc_size_chrominance=0）としてコード化され、前記文献の３４３ページの表B-14の一行目に示される通り、Iピクチャー（I-picture）のマクロブロック（macroblock）毎にクロミナンスチャネル毎に２ビットのコード語を結果として生じる。３９６マクロブロック（macroblock）からなる３５２×２８８ピクセルの大きさのCIFのIピクチャー（I-picture）については、少なくとも３９６×２チャネル×２ビット＝１５８４ビットの浪費を結果として導く（少なくともの理由は、実際には他の記法の要素は更にコード化効率を低下し、この評価を考慮に入れなければならないためである）。
【０００６】
（ｂ）H.26L標準：
2000年8月22-25日にアメリカオレゴン州ポートランドのITU電気通信標準化部門第１１回ミーティングのH26.L文献Q15-K-59“H.26Lテストモデル長期番号５（TML-5）−草案０（H.26L  Test  Model  Long  Term  Number  5（TML-5）  -  Draft  0）”の１６ページに定義されるように、いわゆるコードブロックパターン（Coded  Block  Pattern）（CBP）が、何らかの所定の１６×１６ピクセルについて、（輝度とクロミナンスのための）どの８×８ブロックが変換係数を含むかを示すために用いられる。すなわち、実際は２種類の情報（どの８×８の輝度ブロックがビットストリームに（４ビットに）コード化されたかと、クロミナンス係数がコード化されたかどうか（３つの可能性があり、２ビットにコード化される））を示すためである。CBP要素は更に多様な長さのコードにコード化され、輝度及びクロミナンスブロックパターンが一緒に、有色のシーケンスに最適化されたVLCテーブルを用いてエントロピーコード化される。しかし、前記テーブルは白黒のシーケンスには最適化されておらず、４８のうちの１６のCBP値のみが実際に使用され、最短のVLCワードは決して用いられないCBP値に予約される。正確にこのビットの浪費を定量化することは困難であるが、それは明らかに存在する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
したがって、前記のビットの浪費を回避することを可能にする映像コード化方法を提案し、それ故にコード化効率を改善することが本発明の目的である。
【０００８】
このため、本発明は説明の導入部に明示されるような方法に関し、更に前記の記法は、クロミナンスの構成要素の存在又は不存在を高位記述レベルで示すフラグを有することを特徴とし、本発明は対応するコード化装置に関する。
【０００９】
本発明はまた、前記映像コード化方法によって生成されたコード化されたビットストリームを有する送信可能な映像信号を有し、デコーダが前記ビットストリームの内容の全部分を認識し、デコードすることを可能にするビットストリームの記法を用いて、各データアイテムが記述され、前記の各フレームは、１つの輝度行列と２つのクロミナンス行列である３つの矩形行列を有し、前記信号は、クロミナンスの構成要素の存在又は不存在を高位記述レベルで示すために提供される記述上の要素を有することを特徴とし、本発明は前記の映像信号を受信し、デコードする映像デコーダに関する。
【００１０】
本発明はまた、前記送信可能な映像信号をデコードする映像デコード化方法に関し、対応するデコード化装置に関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、添付の図面を参照して更に詳細に説明される。
【００１２】
前述のビットの浪費の問題を解決するために、いかなる形式の標準が検討されようとも、その標準に更なる柔軟性を取り入れることを可能にする追加の記法上の要素を取り入れることが提案される。前記取り入れることは、ビットストリームに、例えばビデオオブジェクトレイヤ（Video  Object  Layer）（VOL）のMPEG-4レベルと同等な高位記述レベルで、本発明に従って、MPEG又はITU標準のマクロブロックより高いレベル、又はより一般的には高位記述レベルで、クロミナンス信号がコード化されたかどうかの識別を提供することを意味する特定の信号又はフラグを加えることを用いて実現される。
【００１３】
前記追加の記述のステップは、例えば次の方法で実現される。この場合において、記法上の要素は次のように定義される：
Video_object_layer_chromと前記要素の意味内容は、“１ビットのフラグが所定の値（例えば１）に設定されている場合に、クロミナンス信号が存在することを示し、そうでない場合には、双方のクロミナンスチャネルが関連した一定値であることを示す１ビットのフラグ”である。
【００１４】
前記技術的解決策は、標準において検討及び提案されていない方法を用いてビットの浪費を顕著に減少させるため、特に有利である。例えばMPEG-4の記法において、前述のw3056の文献に“chroma_format”と呼ばれるクロミナンスに関し、VOLレベルで与えられる他の記法上の要素もまた存在することに実際に留意すべきである。前記文献の１１１ページの表６−１３での意味の説明から、クロミナンスのフォーマットが、所定の例えば４：２：０又は４：２：２又は４：１：１であることがわかるが、クロミナンス信号の存在又は不存在が扱われていないことがわかる。
【００１５】
前述の映像コード化方法は、例えば図１に示すようなコード化装置において実現され得る。図１は動き補償されたフレーム間予測を備えたMPEGコーダの例を示したものであり、前記コーダは、コード化段階と予測段階を有する。前記コード化段階自体は、モード決定回路１１（MPEGで定義されたコード化モードI又はP又はBの選択を決定する）と、DCT回路１２と、量子化回路１３と、可変長コード化回路１４と、バッファ１５と、速度制御回路１６とを有する。前記予測段階は、動き推定回路２１と、動き補償回路２２と、逆量子化回路２３と、逆DCT回路２４と、加算器２５と、コード化装置の入力信号ISと予測段階の出力で（すなわち、動き補償回路２２の出力で）利用可能な予測された信号との差分をコード化段階に送信する減算器２６とを有する。前記差分はコード化されるビットストリームであり、前記バッファ１５の出力信号CBは、本発明により、入力信号におけるクロミナンスの存在又は不存在を示す１ビットのフラグを含み、デコード側でデコードされる又はされない、コード化されたビットストリームである。
【００１６】
コード化装置の他の例は、MPEG-4標準の規格に基づき得る。MPEG-4映像のフレームワークにおいて、１つ又はいくつかの映像オブジェクト（及び場合によってはその拡張レイヤ）を有し得る各シーンは、ビデオオブジェクト（Video  Object）（VO）と呼ばれる前記オブジェクトの構成要素として構成され、別個の要素のビットストリームを用いてコード化される。従って、入力映像情報は、まず分割回路を用いてビデオオブジェクトに分割され、前記VOは形状のコード化と動きのコード化とテキストのコード化とを含む基本コード化構成に送信される。各VOは、前記コード化段階の観点において、例えば４：２：０のフォーマットのための例えば４つの輝度ブロックと２つのクロミナンスブロックを有するマクロブロックに分割され、１つずつコード化される。本発明により、前記コード化段階の結果から生じるコード化された信号を含む多重化されたビットストリームは、クロミナンスが入力信号に存在する又は存在しないことを示し、デコード側でデコードされる又はされないことを示す１ビットのフラグを含む。
【００１７】
デコード側に送信される前記フラグは、相互に、前記フラグを含むコード化されたビットストリームを受信する映像デコーダの適切な手段によって読み取られる。前記コード化されたビットストリームの内容の全部分を認識し、デコードすることを可能にするデコーダは、前記の追加の記法上の情報を読み取り、クロミナンスチャネルが存在するか又は存在しないかを識別し、それゆえデコードされる又はされないことを識別する。前記のデコーダは、コード化装置と同様に何らかのMPEG形式である場合があり、その不可欠な要素は、例えば、コード化されたビットストリームを受信する入力バッファと、VLCデコーダと、逆量子化回路と、逆DCT回路の直列である。コード化とデコード化の双方の装置において、コード化又はデコード化の動作ステップを管理するためにコントローラが提供される。
【００１８】
本発明の好ましい実施例の前述の説明は、例証と説明の目的で提示されたものである。本発明を開示された正確な形式を網羅する又はそれに限定することを意図するものではなく、その技術に熟練した人に明白であり、本発明の範囲内に含まれることを意図する改良と変更が前述の教示に照らして可能である。
【００１９】
例えば、ここで説明されるコード化とデコード化の装置は、ハードウェア又はソフトウェアの単一のアイテムがいくつかの機能を実行し得ること、又はハードウェアとソフトウェア又はその双方のアイテムの集合が単一の機能を実行することを除外することなく、ハードウェア又はソフトウェア又はハードウェアとソフトウェアの組み合わせで実現され得ることがわかる。前述の方法及び装置は、何らかの形式のコンピュータシステム又は他の適合した装置によって実現され得る。ハードウェアとソフトウェアの一般的な組み合わせは、コンピュータプログラムがロードされて実行されると、ここで説明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コンピュータプログラムを備えた多目的コンピュータシステムである場合がある。その他、本発明の１つ以上の機能タスクを実行する専門ハードウェアを含む特殊用途のコンピュータが利用され得る。
【００２０】
本発明はまた、コンピュータプログラム製品に組み込まれる場合があり、前記コンピュータプログラム製品は、ここで説明された方法と機能の実現を可能にする全機能を有し、コンピュータシステムにロードされると、その方法と機能を実行することができる。この文脈における、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、プログラム製品、又はソフトウェアは、情報処理能力を有するシステムに次のいずれか又は双方の特定の機能を直接的又は後ほど実行させることを意図した命令のセットの何らかの言語又はコード又は記号の何らかの表現を意味する：（ａ）他の言語又はコード又は記号への変換、及び／又は（ｂ）異なる素材形式での複製。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】動き補償されたフレーム間予測を備えたMPEGコーダの例である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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