(57)【要約】ビデオ圧縮システムにおいて、ビデオフレームを符号化するための方法、システムおよびコンピュータプログラム。本発明の一側面は、ビデオ圧縮システムにおける符号化精度であるビット数あるいはダイナミックレンジおよび／またはコントラストレンジあるいは量子化パラメータの関数として、自動的にスケーリングされる符号化モードのバイアスを含む。他の側面は、マクロブロックの符号化のために必要とされるビットの総数の関数として符号化モードのバイアスを選択するかまたは、全てのバイアスを０に設定する。他の側面は、（１）選択された符号化ビット数以下とするか、（２）少なくとも選択された画像の質を有するか、（３）符号化ビット数および画像の質の組み合わせを有する複数の符号化モードの１つを選択する。他の側面は、種々のＡＣおよびＤＣ動きベクトルに基づいて、符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する複数の符号化モードの１つを好ましい符号化モードとして選択する。他の側面は、符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する複数のフレーム符号化の選択肢の１つを好ましいフレーム符号化の選択肢として選択する。１組の選択された量子化パラメータ（ＱＰ）値または量子化周波数の重み行列について、各フレーム符号化の選択肢に対する符号化ビット数も決定され得る。本手法は、好ましいＱＰ値または量子化周波数の重み行列を選択するのに用いてもよい。
2004535725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
符号化モードのバイアスを有するビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するための方法であって、前記ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するために用いられる符号化精度であるビット数の関数として、前記符号化モードのバイアスを自動的にスケーリングするステップを含む方法。
【請求項２】
符号化モードのバイアスを有するビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するための方法であって、かかるビデオフレームの少なくとも１つの画像単位のダイナミックレンジおよびコントラストレンジの少なくとも１つの関数として、前記符号化モードのバイアスを自動的にスケーリングするステップを含む方法。
【請求項３】
符号化モードのバイアスを有するビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するための方法であって、前記ビデオフレームに関連する量子化パラメータの関数として、前記符号化モードのバイアスを自動的にスケーリングするステップを含む方法。
【請求項４】
符号化モードのバイアスを有するビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するための方法であって、フレーム内の少なくとも１つの領域のマクロブロックを符号化するために要求されるビットの総数の関数として、符号化モードのバイアスを選択するステップを含む方法。
【請求項５】
符号化モードのバイアスを有するビデオ圧縮システムにおいてビデオ画像を符号化するための方法であって、全てのバイアスを０に設定するステップを含む方法。
【請求項６】
ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するための方法であって、
（ａ）複数の符号化モードを選択するステップと、
（ｂ）少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各符号化モードを適用するステップと、
（ｃ）かかる符号化モードそれぞれに対する符号化ビット数を決定するステップと、
（ｄ）好ましい符号化モードとして、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して選択されたビット数以下となる前記複数の符号化モードの１つを選択するステップとを含む方法。
【請求項７】
さらに、
（ａ）かかる符号化モードそれぞれに対する画像の質の基準を決定するステップと、
（ｂ）好ましい符号化モードとして、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記複数の符号化モードの１つを選択するステップとを含む請求項６の方法。
【請求項８】
ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するための方法であって、
（ａ）複数の符号化モードを選択するステップと、
（ｂ）少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各符号化モードを適用するステップと、
（ｃ）かかる符号化モードそれぞれに対する画像の質の基準を決定するステップと、
（ｄ）好ましい符号化モードとして、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して少なくとも選択された画像の質を有する前記複数の符号化モードの１つを選択するステップとを含む方法。
【請求項９】
さらに、
（ａ）かかる符号化モードそれぞれに対する符号化ビット数を決定するステップと、
（ｂ）好ましい符号化モードとして、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記複数の符号化モードの１つを選択するステップとを含む請求項８の方法。
【請求項１０】
前記画像の質の基準は、符号化および復号化されたビデオフレームと元のビデオフレームとの間のパワースペクトル差の関数である請求項８の方法。
【請求項１１】
前記画像の質の基準は、符号化および復号化されたビデオフレームと対比した元のビデオフレームの信号対雑音比である請求項８の方法。
【請求項１２】
前記信号対雑音比（ＳＮＲ）は輝度のＳＮＲである請求項１１の方法。
【請求項１３】
前記信号対雑音比（ＳＮＲ）はクロマのＳＮＲである請求項１１の方法。
【請求項１４】
前記信号対雑音比（ＳＮＲ）は赤緑青の色空間のＳＮＲである請求項１１の方法。
【請求項１５】
ビデオ圧縮システムにおけるビデオフレームのマクロブロックの符号化のための方法であって、
（ａ）第一の選択された質の基準を満足する、少なくとも２つのフレームのマクロブロックのＡＣ一致に対応するＡＣ動きベクトルを決定するステップと、
（ｂ）第二の選択された質の基準を満足する、少なくとも２つのフレームのマクロブロックのＤＣ一致に対応するＤＣ動きベクトルを決定するステップと、
（ｃ）複数の符号化モードを選択するステップと、
（ｄ）前記ＡＣおよびＤＣ動きベクトルのそれぞれを用いて、少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各符号化モードを適用して、１組の画像符号化の候補を生成するステップと、
（ｅ）画像符号化の各候補に対する画像の質の基準を決定するステップと、
（ｆ）好ましい符号化モードとして、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記複数の符号化モードの１つを選択するステップと、
（ｇ）全体の動きベクトルとして、前記好ましい符号化モードに対応する前記ＡＣまたはＤＣ動きベクトルを選択するステップとを含む方法。
【請求項１６】
前記ビデオフレームは非双方向予測フレームである請求項１５の方法。
【請求項１７】
さらに、
（ａ）１つ以上の先行するあるいは後続する非双方向予測フレームに関連して少なくとも１つの双方向予測フレームに対する符号化ビット数および画像の質を決定するステップと、
（ｂ）かかる決定された符号化ビット数および画像の質の関数として、好ましい符号化モードおよび全体の動きベクトルを選択するステップとを含む請求項１６の方法。
【請求項１８】
ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するための方法であって、
（ａ）複数のフレーム符号化の選択肢を選択するステップと、
（ｂ）少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各フレーム符号化の選択肢を適用するステップと、
（ｃ）かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する画像の質の基準を決定するステップと、
（ｄ）かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する符号化ビット数を決定するステップと、
（ｅ）好ましいフレーム符号化の選択肢として、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記複数のフレーム符号化の選択肢の１つを選択するステップとを含む方法。
【請求項１９】
前記フレーム符号化の選択肢は、順方向、逆方向、補間および直接の２つ以上のモードを含む請求項１８の方法。
【請求項２０】
前記フレーム符号化の選択肢は、インターマクロブロック符号化およびイントラマクロブロック符号化を含む請求項１８の方法。
【請求項２１】
ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するための方法であって、
（ａ）複数のフレーム符号化の選択肢を選択するステップと、
（ｂ）少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各フレーム符号化の選択肢を適用するステップと、
（ｃ）かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する画像の質の基準を決定するステップと、
（ｄ）１組の選択された量子化パラメータ（ＱＰ）値または量子化周波数の重み行列について、かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する符号化ビット数を決定するステップと、
（ｅ）好ましいフレーム符号化の選択肢として、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記複数のフレーム符号化の選択肢の１つを選択するステップとを含む方法。
【請求項２２】
前記ビデオフレームは非双方向予測フレームである請求項２１の方法。
【請求項２３】
さらに、
（ａ）１つ以上の先行するあるいは後続する非双方向予測フレームに関連して少なくとも１つの双方向予測フレームに対する符号化ビット数および画像の質を決定するステップと、
（ｂ）かかる決定された符号化ビット数および画像の質の関数として、好ましいフレーム符号化の選択肢を選択するステップとを含む請求項２２の方法。
【請求項２４】
ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するための方法であって、
（ａ）複数のフレーム符号化の選択肢を選択するステップと、
（ｂ）少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各フレーム符号化の選択肢を適用するステップと、
（ｃ）かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する画像の質の基準を決定するステップと、
（ｄ）１組の選択された量子化パラメータ（ＱＰ）値または量子化周波数の重み行列について、かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する符号化ビット数を決定するステップと、
（ｅ）好ましいＱＰ値または量子化周波数の重み行列として、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記１組の選択された量子化パラメータ（ＱＰ）値または量子化周波数の重み行列の１つを選択するステップとを含む方法。
【請求項２５】
前記ビデオフレームは非双方向予測フレームである請求項２４の方法。
【請求項２６】
さらに、
（ａ）１つ以上の先行するあるいは後続する非双方向予測フレームに関連して少なくとも１つの双方向予測フレームに対する符号化ビット数および画像の質を決定するステップと、
（ｂ）かかる決定された符号化ビット数および画像の質の関数として、ＱＰ値または量子化周波数の重み行列を選択するステップとを含む請求項２５の方法。
【請求項２７】
符号化モードのバイアスを有するビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためにコンピュータ可読な媒体上に記憶されたコンピュータプログラムであって、前記ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するために用いられる符号化精度であるビット数の関数として、前記符号化モードのバイアスを自動的にスケーリングすることをコンピュータに実行させるための命令を備えるコンピュータプログラム。
【請求項２８】
符号化モードのバイアスを有するビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためにコンピュータ可読な媒体上に記憶されたコンピュータプログラムであって、かかるビデオフレームの少なくとも１つの画像単位のダイナミックレンジおよびコントラストレンジの少なくとも１つの関数として、前記符号化モードのバイアスを自動的にスケーリングすることをコンピュータに実行させるための命令を備えるコンピュータプログラム。
【請求項２９】
符号化モードのバイアスを有するビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためにコンピュータ可読な媒体上に記憶されたコンピュータプログラムであって、前記ビデオフレームに関連する量子化パラメータの関数として、前記符号化モードのバイアスを自動的にスケーリングすることをコンピュータに実行させるための命令を備えるコンピュータプログラム。
【請求項３０】
符号化モードのバイアスを有するビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためにコンピュータ可読な媒体上に記憶されたコンピュータプログラムであって、フレーム内の少なくとも１つの領域のマクロブロックを符号化するために要求されるビットの総数の関数として、符号化モードのバイアスを選択することをコンピュータに実行させるための命令を備えるコンピュータプログラム。
【請求項３１】
符号化モードのバイアスを有するビデオ圧縮システムにおいてビデオ画像を符号化するためにコンピュータ可読な媒体上に記憶されたコンピュータプログラムであって、全てのバイアスを０に設定することをコンピュータに実行させるための命令を備えるコンピュータプログラム。
【請求項３２】
ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためにコンピュータ可読な媒体上に記憶されたコンピュータプログラムであって、
（ａ）複数の符号化モードを選択することと、
（ｂ）少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各符号化モードを適用することと、
（ｃ）かかる符号化モードそれぞれに対する符号化ビット数を決定することと、
（ｄ）好ましい符号化モードとして、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して選択されたビット数以下となる前記複数の符号化モードの１つを選択することとをコンピュータに実行させるための命令を備えるコンピュータプログラム。
【請求項３３】
さらに、
（ａ）かかる符号化モードそれぞれに対する画像の質の基準を決定することと、
（ｂ）好ましい符号化モードとして、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記複数の符号化モードの１つを選択することとをコンピュータに実行させるための命令を含む請求項３２のコンピュータプログラム。
【請求項３４】
ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためにコンピュータ可読な媒体上に記憶されたコンピュータプログラムであって、
（ａ）複数の符号化モードを選択することと、
（ｂ）少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各符号化モードを適用することと、
（ｃ）かかる符号化モードそれぞれに対する画像の質の基準を決定することと、
（ｄ）好ましい符号化モードとして、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して少なくとも選択された画像の質を有する前記複数の符号化モードの１つを選択することとをコンピュータに実行させるための命令を備えるコンピュータプログラム。
【請求項３５】
さらに、
（ａ）かかる符号化モードそれぞれに対する符号化ビット数を決定することと、
（ｂ）好ましい符号化モードとして、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記複数の符号化モードの１つを選択することとをコンピュータに実行させるための命令を含む請求項３４のコンピュータプログラム。
【請求項３６】
前記画像の質の基準は、符号化および復号化されたビデオフレームと元のビデオフレームとの間のパワースペクトル差の関数である請求項３４のコンピュータプログラム。
【請求項３７】
前記画像の質の基準は、符号化および復号化されたビデオフレームと対比した元のビデオフレームの信号対雑音比である請求項３４のコンピュータプログラム。
【請求項３８】
前記信号対雑音比（ＳＮＲ）は輝度のＳＮＲである請求項３７のコンピュータプログラム。
【請求項３９】
前記信号対雑音比（ＳＮＲ）はクロマのＳＮＲである請求項３７のコンピュータプログラム。
【請求項４０】
前記信号対雑音比（ＳＮＲ）は赤緑青の色空間のＳＮＲである請求項３７のコンピュータプログラム。
【請求項４１】
ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームのマクロブロックの符号化のためにコンピュータ可読な媒体上に記憶されたコンピュータプログラムであって、
（ａ）第一の選択された質の基準を満足する、少なくとも２つのフレームのマクロブロックのＡＣ一致に対応するＡＣ動きベクトルを決定することと、
（ｂ）第二の選択された質の基準を満足する、少なくとも２つのフレームのマクロブロックのＤＣ一致に対応するＤＣ動きベクトルを決定することと、
（ｃ）複数の符号化モードを選択することと、
（ｄ）前記ＡＣおよびＤＣ動きベクトルのそれぞれを用いて、少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各符号化モードを適用して、１組の画像符号化の候補を生成することと、
（ｅ）画像符号化の各候補に対する画像の質の基準を決定することと、
（ｆ）好ましい符号化モードとして、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記複数の符号化モードの１つを選択することと、
（ｇ）全体の動きベクトルとして、前記好ましい符号化モードに対応する前記ＡＣまたはＤＣ動きベクトルを選択することとをコンピュータに実行させるための命令を備えるコンピュータプログラム。
【請求項４２】
前記ビデオフレームは非双方向予測フレームである請求項４１のコンピュータプログラム。
【請求項４３】
さらに、
（ａ）１つ以上の先行するあるいは後続する非双方向予測フレームに関連して少なくとも１つの双方向予測フレームに対する符号化ビット数および画像の質を決定することと、
（ｂ）かかる決定された符号化ビット数および画像の質の関数として、好ましい符号化モードおよび全体の動きベクトルを選択することとをコンピュータに実行させるための命令を含む請求項４２のコンピュータプログラム。
【請求項４４】
ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためにコンピュータ可読な媒体上に記憶されたコンピュータプログラムであって、
（ａ）複数のフレーム符号化の選択肢を選択することと、
（ｂ）少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各フレーム符号化の選択肢を適用することと、
（ｃ）かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する画像の質の基準を決定することと、
（ｄ）かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する符号化ビット数を決定することと、
（ｅ）好ましいフレーム符号化の選択肢として、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記複数のフレーム符号化の選択肢の１つを選択することとをコンピュータに実行させるための命令を備えるコンピュータプログラム。
【請求項４５】
前記フレーム符号化の選択肢は、順方向、逆方向、補間および直接の２つ以上のモードを含む請求項４４のコンピュータプログラム。
【請求項４６】
前記フレーム符号化の選択肢は、インターマクロブロック符号化およびイントラマクロブロック符号化を含む請求項４４のコンピュータプログラム。
【請求項４７】
ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためにコンピュータ可読な媒体上に記憶されたコンピュータプログラムであって、
（ａ）複数のフレーム符号化の選択肢を選択することと、
（ｂ）少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各フレーム符号化の選択肢を適用することと、
（ｃ）かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する画像の質の基準を決定することと、
（ｄ）１組の選択された量子化パラメータ（ＱＰ）値または量子化周波数の重み行列について、かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する符号化ビット数を決定することと、
（ｅ）好ましいフレーム符号化の選択肢として、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記複数のフレーム符号化の選択肢の１つを選択することとをコンピュータに実行させるための命令を備えるコンピュータプログラム。
【請求項４８】
前記ビデオフレームは非双方向予測フレームである請求項４７のコンピュータプログラム。
【請求項４９】
さらに、
（ａ）１つ以上の先行するあるいは後続する非双方向予測フレームに関連して少なくとも１つの双方向予測フレームに対する符号化ビット数および画像の質を決定することと、
（ｂ）かかる決定された符号化ビット数および画像の質の関数として、好ましいフレーム符号化の選択肢を選択することとをコンピュータに実行させるための命令を含む請求項４８のコンピュータプログラム
【請求項５０】
ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためにコンピュータ可読な媒体上に記憶されたコンピュータプログラムであって、
（ａ）複数のフレーム符号化の選択肢を選択することと、
（ｂ）少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各フレーム符号化の選択肢を適用することと、
（ｃ）かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する画像の質の基準を決定することと、
（ｄ）１組の選択された量子化パラメータ（ＱＰ）値または量子化周波数の重み行列について、かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する符号化ビット数を決定することと、
（ｅ）好ましいＱＰ値または量子化周波数の重み行列として、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記１組の選択された量子化パラメータ（ＱＰ）値または量子化周波数の重み行列の１つを選択することとをコンピュータに実行させるための命令を備えるコンピュータプログラム。
【請求項５１】
前記ビデオフレームは非双方向予測フレームである請求項５０のコンピュータプログラム。
【請求項５２】
さらに、
（ａ）１つ以上の先行するあるいは後続する非双方向予測フレームに関連して少なくとも１つの双方向予測フレームに対する符号化ビット数および画像の質を決定することと、
（ｂ）かかる決定された符号化ビット数および画像の質の関数として、ＱＰ値または量子化周波数の重み行列を選択することとを含む請求項５１のコンピュータプログラム。
【請求項５３】
符号化モードのバイアスを有するビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためのシステムであって、
（ａ）圧縮されるための１つ以上のビデオフレームを入力する手段と、
（ｂ）かかるビデオフレームを符号化するために用いられる符号化精度であるビット数の関数として、かかるビデオフレームに対する前記符号化モードのバイアスを自動的にスケーリングする手段とを含むシステム。
【請求項５４】
符号化モードのバイアスを有するビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためのシステムであって、
（ａ）圧縮されるための１つ以上のビデオフレームを入力する手段と、
（ｂ）かかるビデオフレームの少なくとも１つの画像単位のダイナミックレンジおよびコントラストレンジの少なくとも１つの関数として、かかるビデオフレームに対する前記符号化モードのバイアスを自動的にスケーリングする手段とを含むシステム。
【請求項５５】
符号化モードのバイアスを有するビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためのシステムであって、
（ａ）圧縮されるための１つ以上のビデオフレームを入力する手段と、
（ｂ）少なくとも１つのビデオフレームに関連する量子化パラメータの関数として、かかるビデオフレームに対する前記符号化モードのバイアスを自動的にスケーリングする手段とを含むシステム。
【請求項５６】
符号化モードのバイアスを有するビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためのシステムであって、
（ａ）圧縮されるための１つ以上のビデオフレームを入力する手段と、
（ｂ）かかるビデオフレームの少なくとも１つの画像単位のマクロブロックを符号化するために要求されるビットの総数の関数として、かかるビデオフレームに対する符号化モードのバイアスを選択する手段とを含むシステム。
【請求項５７】
符号化モードのバイアスを有するビデオ圧縮システムにおいてビデオ画像を符号化するためのシステムであって、
（ａ）圧縮されるための１つ以上のビデオフレームを入力する手段と、
（ｂ）かかるビデオフレームに対する全てのバイアスを０に設定する手段とを含むシステム。
【請求項５８】
ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためのシステムであって、
（ａ）複数の符号化モードを選択する手段と、
（ｂ）少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各符号化モードを適用する手段と、
（ｃ）かかる符号化モードそれぞれに対する符号化ビット数を決定する手段と、
（ｄ）好ましい符号化モードとして、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して選択されたビット数以下となる前記複数の符号化モードの１つを選択する手段とを含むシステム。
【請求項５９】
さらに、
（ａ）かかる符号化モードそれぞれに対する画像の質の基準を決定する手段と、
（ｂ）好ましい符号化モードとして、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記複数の符号化モードの１つを選択する手段とを含む請求項５８のシステム。
【請求項６０】
ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためのシステムであって、
（ａ）複数の符号化モードを選択する手段と、
（ｂ）少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各符号化モードを適用する手段と、
（ｃ）かかる符号化モードそれぞれに対する画像の質の基準を決定する手段と、
（ｄ）好ましい符号化モードとして、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して少なくとも選択された画像の質を有する前記複数の符号化モードの１つを選択する手段とを含むシステム。
【請求項６１】
さらに、
（ａ）かかる符号化モードそれぞれに対する符号化ビット数を決定する手段と、
（ｂ）好ましい符号化モードとして、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記複数の符号化モードの１つを選択する手段とを含む請求項６０のシステム。
【請求項６２】
前記画像の質の基準は、符号化および復号化されたビデオフレームと元のビデオフレームとの間のパワースペクトル差の関数である請求項６０のシステム。
【請求項６３】
前記画像の質の基準は、符号化および復号化されたビデオフレームと対比した元のビデオフレームの信号対雑音比である請求項６０のシステム。
【請求項６４】
前記信号対雑音比（ＳＮＲ）は輝度のＳＮＲである請求項６３のシステム。
【請求項６５】
前記信号対雑音比（ＳＮＲ）はクロマのＳＮＲである請求項６３のシステム。
【請求項６６】
前記信号対雑音比（ＳＮＲ）は赤緑青の色空間のＳＮＲである請求項６３のシステム。
【請求項６７】
ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームのマクロブロックの符号化のためのシステムであって、
（ａ）第一の選択された質の基準を満足する、少なくとも２つのフレームのマクロブロックのＡＣ一致に対応するＡＣ動きベクトルを決定する手段と、
（ｂ）第二の選択された質の基準を満足する、少なくとも２つのフレームのマクロブロックのＤＣ一致に対応するＤＣ動きベクトルを決定する手段と、
（ｃ）複数の符号化モードを選択する手段と、
（ｄ）前記ＡＣおよびＤＣ動きベクトルのそれぞれを用いて、少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各符号化モードを適用して、１組の画像符号化の候補を生成する手段と、
（ｅ）画像符号化の各候補に対する画像の質の基準を決定する手段と、
（ｆ）好ましい符号化モードとして、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記複数の符号化モードの１つを選択する手段と、
（ｇ）全体の動きベクトルとして、前記好ましい符号化モードに対応する前記ＡＣまたはＤＣ動きベクトルを選択する手段とを含むシステム。
【請求項６８】
前記ビデオフレームは非双方向予測フレームである請求項６７のシステム。
【請求項６９】
さらに、
（ａ）１つ以上の先行するあるいは後続する非双方向予測フレームに関連して少なくとも１つの双方向予測フレームに対する符号化ビット数および画像の質を決定する手段と、
（ｂ）かかる決定された符号化ビット数および画像の質の関数として、好ましい符号化モードおよび全体の動きベクトルを選択する手段とを含む請求項６８のシステム。
【請求項７０】
ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためのシステムであって、
（ａ）複数のフレーム符号化の選択肢を選択する手段と、
（ｂ）少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各フレーム符号化の選択肢を適用する手段と、
（ｃ）かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する画像の質の基準を決定する手段と、
（ｄ）かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する符号化ビット数を決定する手段と、
（ｅ）好ましいフレーム符号化の選択肢として、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記複数のフレーム符号化の選択肢の１つを選択する手段とを含むシステム。
【請求項７１】
前記フレーム符号化の選択肢は、順方向、逆方向、補間および直接の２つ以上のモードを含む請求項７０のシステム。
【請求項７２】
前記フレーム符号化の選択肢は、インターマクロブロック符号化およびイントラマクロブロック符号化を含む請求項７０のシステム。
【請求項７３】
ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためのシステムであって、
（ａ）複数のフレーム符号化の選択肢を選択する手段と、
（ｂ）少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各フレーム符号化の選択肢を適用する手段と、
（ｃ）かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する画像の質の基準を決定する手段と、
（ｄ）１組の選択された量子化パラメータ（ＱＰ）値または量子化周波数の重み行列について、かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する符号化ビット数を決定する手段と、
（ｅ）好ましいフレーム符号化の選択肢として、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記複数のフレーム符号化の選択肢の１つを選択する手段とを含むシステム。
【請求項７４】
前記ビデオフレームは非双方向予測フレームである請求項７３のシステム。
【請求項７５】
さらに、
（ａ）１つ以上の先行するあるいは後続する非双方向予測フレームに関連して少なくとも１つの双方向予測フレームに対する符号化ビット数および画像の質を決定する手段と、
（ｂ）かかる決定された符号化ビット数および画像の質の関数として、好ましいフレーム符号化の選択肢を選択する手段とを含む請求項７４のシステム。
【請求項７６】
ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためのシステムであって、
（ａ）複数のフレーム符号化の選択肢を選択する手段と、
（ｂ）少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各フレーム符号化の選択肢を適用する手段と、
（ｃ）かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する画像の質の基準を決定する手段と、
（ｄ）１組の選択された量子化パラメータ（ＱＰ）値または量子化周波数の重み行列について、かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する符号化ビット数を決定する手段と、
（ｅ）好ましいＱＰ値または量子化周波数の重み行列として、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記１組の選択された量子化パラメータ（ＱＰ）値または量子化周波数の重み行列の１つを選択する手段とを含むシステム。
【請求項７７】
前記ビデオフレームは非双方向予測フレームである請求項７６のシステム。
【請求項７８】
さらに、
（ａ）１つ以上の先行するあるいは後続する非双方向予測フレームに関連して少なくとも１つの双方向予測フレームに対する符号化ビット数および画像の質を決定する手段と、
（ｂ）かかる決定された符号化ビット数および画像の質の関数として、ＱＰ値または量子化周波数の重み行列を選択する手段とを含む請求項７７のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はビデオ圧縮に関し、詳細には、ＭＰＥＧ等のビデオ圧縮システムにおけるマクロブロックモード決定のバイアスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＰＥＧの背景
ＭＰＥＧ−２およびＭＰＥＧ−４は、画像シーケンスをよりコンパクトな符号化データの形で表わす効率的な方法を提供するビデオシンタックスを定義する国際ビデオ圧縮標準規格である。符号化ビットの言語は、「シンタックス」である。例えば、僅かなトークンでサンプルの全ブロックを表すことができる（例えば、ＭＰＥＧ−２では６４サンプル）。両方のＭＰＥＧ標準規格には、復号化（再構成）処理も記述されており、符号化ビットを、コンパクトな表現から元のフォーマットの近似画像シーケンスへ写像する。例えば、符号化ビットストリーム内のフラグは、後続のビットを、離散コサイン変換（ＤＣＴ）アルゴリズムで復号化する前に、予測アルゴリズムで先に処理すべきかどうかを知らせる。復号化処理を含むアルゴリズムは、これらのＭＰＥＧ標準規格により定義されているセマンティックスにより規定されている。このシンタックスは、空間冗長性、時間冗長性、一様な動き、空間マスキング等の共通のビデオ特性を活用するように適用され得る。実際、これらＭＰＥＧ標準規格は、データフォーマットはもとよりプログラミング言語も定義している。ＭＰＥＧデコーダは、入力されるデータストリームを解析し、復号化できなければならないが、データストリームが対応するＭＰＥＧシンタックスに準拠している限り、広く多様な可能なデータ構造および圧縮技法を用いることができる（セマンティックスが整合性をもたないために、技術的には標準規格から逸脱することはあるが）。代替シンタックス内に必要なセマンティックスを持つことも可能である。
【０００３】
これらＭＰＥＧ標準規格は、イントラフレーム（フレーム内）およびインターフレーム（フレーム間）法を含む多様な圧縮法を用いる。ほとんどの映像シーンでは、動きが前景において生じている間、背景は比較的静止したままである。背景が動くこともあるが、多くのシーンは冗長である。これらＭＰＥＧ標準規格は、「イントラ」フレームまたは「Ｉフレーム」と呼ばれる基準フレームを作成することにより圧縮を開始する。Ｉフレームは、他のフレームを参照せずに圧縮されるので、フレーム全体の映像情報を含んでいる。Ｉフレームは、ランダムアクセスのためのエントリーポイントをデータビットストリームに提供するが、中程度にしか圧縮できない。Ｉフレームを表すデータは、１２から１５フレーム毎にビットストリームに配置されるのが普通である（状況によっては、Ｉフレーム間にもっと広い間隔を設けることも有用である）。従って、基準Ｉフレーム間にあるフレームの僅かな部分だけが、両側を挟むＩフレームと異なるので、その画像の差分だけが捕捉され、圧縮され、そして格納される。２種類のフレームが、かかる差分のために用いられる。すなわち、予測フレームつまりＰフレーム、および双方向補間フレームつまりＢフレームである。
【０００４】
Ｐフレームは、一般に過去のフレーム（Ｉフレームまたは以前のＰフレームのいずれか）を参照して符号化され、一般には後続のＰフレームに参照されて用いられる。Ｐフレームはかなり高い圧縮を受ける。Ｂフレームは、最も高い圧縮量を提供するが、符号化されるために過去と未来の両参照フレームを必要とする。標準圧縮技術で双方向フレームが参照フレームとして用いられることはない。
【０００５】
マクロブロックは、画像ピクセルからなる領域である。ＭＰＥＧ−２では、マクロブロックは、８×８のＤＣＴブロック４つを集めた１６×１６ピクセルであり、Ｐフレームについては１つの動きベクトル、Ｂフレームについては１つまたは２つの動きベクトルを伴う。動きベクトルは、ピクセルからなるブロックのフレーム間の相対的な移動を表現する。
【０００６】
Ｐフレーム内のマクロブロックは、イントラフレームまたはインターフレーム（予測フレーム）符号化モードのいずれかを用いて個別に符号化され得る。Ｂフレーム内のマクロブロックは、いくつかの符号化モード、独立型イントラフレーム符号化、順方向予測符号化、逆方向予測符号化、または、順方向および逆方向の両方向（すなわち、双方向補間）予測符号化のいずれかを用いて個別に符号化され得る。これら３つの符号化モードに加えて、ＭＰＥＧ−４は、第２の補間動きベクトル予測モード、すなわち、後続のＰフレームからの動きベクトルおよびデルタ値を用いる直接モード予測もサポートする。
【０００７】
符号化モードの決定がなされ、入力ビデオが適宜符号化されると、ＭＰＥＧデータビットストリームは、一連のＩ、ＰおよびＢフレームを備える。シーケンスはＩ、ＰおよびＢフレームのほとんどいかなるパターンを構成してもよい（それらの配置に多少の意味的制限はある。）。しかしながら実際上は、一定のパターン（例えば、ＩＢＢＰＢＢＰＢＢＰＢＢＰＢＢ）を有することが通常である。
【０００８】
他のモードに対してある符号化モードの選択に好都合なように種々のバイアスを適用することが知られている。一般的には「差の絶対値の合計（Sum  of  Absolute  Differences）（ＳＡＤ）」のように一致基準に加えられる正または負の値として、これらのバイアスは、ＭＰＥＧ−２およびＭＰＥＧ−４の基準ソフトウエアエンコーダにおいて、静的に（ハードウエアに組み込んで）実装される。例えば、Ｂフレームの直接モード符号化に好都合なバイアスがある。また、（ＭＰＥＧ−４のＰフレームにおいておよび、ＭＰＥＧ−２のＰおよび／またはＢフレームにおいて）イントラマクロブロック符号化モード決定に好都合なまたは不都合なバイアスもある。
【０００９】
Ｐフレームに対するＭＰＥＧ−２のモード決定は、イントラ（独立型）符号化と動きベクトルを伴う順方向予測符号化の間にある。ＭＰＥＧ−４においては、追加的な選択肢が提供され、１６ｘ１６のマクロブロックを、それぞれが動きベクトルを持ち４つの８ｘ８ＤＣＴブロックに対応する４つの８ｘ８ブロックに分割することが可能となる。この場合もやはり、一般的にはハードウエアに組み込みのバイアスがこれらのモード決定に適用される。
【００１０】
適切な他のバイアスもまた存在する。例えば、一般的にはゼロ動きベクトルに好都合なバイアスがある。ゼロベクトルの一致が、最良の非ゼロベクトル一致より（例えば、ＭＰＥＧにおいて差の絶対値の合計（Sum  of  Absolute  Differences）（ＳＡＤ）アルゴリズムを用いて）わずかに劣るだけならば、ゼロ動きベクトルはたいてい非ゼロベクトルより、コンパクトに符号化するだろうから、バイアスはゼロベクトルが選択されるようにする。
【００１１】
ＭＰＥＧ−２およびＭＰＥＧ−４の基準ソフトウエアエンコーダにおいて、これらのモード決定バイアスの全ては、符号化における８ビットの有意性（8-bit  significance）に関連して、静的に設定される。一般的には、バイアスは、符号化に利用可能な８ビットの中で、ほぼ１つの最小の有意なビット（least  significant  bit）（通常はマクロブロックの面積倍される）に設定される（すなわち最大となる白値の１／２５６）。またここで留意すべきは、ＭＰＥＧ−２およびＭＰＥＧ−４における全てのモード決定は輝度（Ｙチャネル）値のみに基づいていることである。
【００１２】
ＭＰＥＧ符号化においては、予測に対するイントラのマクロブロック決定は、予測（インター）符号化の最小ＳＡＤに対するイントラ符号化の自己相対的なエネルギーに基づいてなされる。この決定は、差分マクロブロック符号化に対するイントラの係数エネルギー（coefficient  energy）を（量子化パラメータ（ＱＰ）を参照することなしに）評価することによって、符号化ビットを最小化しようとする。これは、ＭＰＥＧ−２およびＭＰＥＧ−４の基準ソフトウエアエンコーダにおいて、ＤＣＴ変換を適用せずに、および真のＱＰ値を適用せずに実行される。それどころか、より簡潔な自己エネルギーの基準は、実際のマクロブロックピクセルおよび差分ピクセルを用いて比較し、静的なバイアス値を加えた後に常に小さい方を選択することによって、決定される。この場合もやはり、イントラ符号化のためのバイアスは、ＭＰＥＧ−２およびＭＰＥＧ−４の基準ソフトウエアエンコーダにおいて、静的に（ハードウエアに組み込んで）設定され、精度（すなわち８ビット）および符号化のオーバーヘッドの静的な仮定に基づいている。
【発明の開示】
【００１３】
本発明はビデオ圧縮システムにおいて、ビデオフレームを符号化するための方法、システムおよびコンピュータプログラムを含む。
【００１４】
一側面において本発明は、（１）ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するために用いられる符号化精度であるビット数、または（２）かかるビデオフレームの少なくとも１つの画像単位のダイナミックレンジとコントラストレンジの少なくとも１つ、または（３）ビデオフレームに関連する量子化パラメータ、の関数として自動的にスケーリングされる符号化モードのバイアスを含む。
【００１５】
他の側面において本発明は、フレーム内の少なくとも１つの領域のマクロブロックの符号化のために必要とされるビットの総数の関数として符号化モードのバイアスを選択するかまたは、全てのバイアスを０に設定することを含む。
【００１６】
他の側面において本発明は、複数の符号化モードを選択し、各符号化モードを少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに適用し、かかる符号化モードそれぞれに対する符号化ビット数を決定し、さらに、好ましい符号化モードとして、（１）選択された符号化ビット数以下とするか、（２）少なくとも選択された画像の質を有するか、（３）符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する複数の符号化モードの１つを選択することを含む。
【００１７】
他の側面において本発明は、少なくとも２つのフレームのマクロブロックのＡＣ一致に対応するＡＣ動きベクトルを決定し、少なくとも２つのフレームのマクロブロックのＤＣ一致に対応するＤＣ動きベクトルを決定し、複数の符号化モードを選択し、ＡＣおよびＤＣ動きベクトルのそれぞれを用いて、少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各符号化モードを適用することにより、１組の画像符号化候補を作り、各画像符号化候補に対する画像の質の基準を決定し、好ましい符号化モードとして、符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する複数の符号化モードの１つを選択し、さらに、全体の動きベクトルとして、好ましい符号化モードに対応するＡＣまたはＤＣ動きベクトルを選択することを含む。
【００１８】
他の側面において本発明は、複数のフレーム符号化の選択肢（例えば、符号化モード、ＱＰ値、量子化周波数の重み行列など）を選択し、各フレーム符号化の選択肢を少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに適用し、かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する画像の質の基準を決定し、かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する符号化ビット数を決定し、さらに、好ましいフレーム符号化の選択肢として、符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する複数のフレーム符号化の選択肢の１つを選択することを含む。１組の選択された量子化パラメータ（ＱＰ）値または量子化周波数の重み行列について、各フレーム符号化の選択肢に対する符号化ビット数も決定され得る。本手法は、好ましいＱＰ値または量子化周波数の重み行列を選択するのに用いてもよい。
【００１９】
本発明は、コンピュータプログラムの実装および装置の実装に相当する。
【００２０】
本発明の１つ以上の実施の形態の詳細を添付図面と以下の説明で述べる。本発明の他の特徴、目的、そして利点は、その説明と図面、および請求の範囲から明らかとなろう。なお、種々の図において同様な要素には同様な参照符号を付する。
【００２１】
詳細な説明
符号化モード決定のための可変バイアス
上述したとおり、ＢおよびＰマクロブロックに対して用いられる符号化モードは、ＭＰＥＧ−２およびＭＰＥＧ−４の基準ソフトウエアエンコーダにおいて、ハードウエアに組み込まれた静的なバイアスを有する。ＭＰＥＧ−２はピクセルの８ビット符号化に限定されており、バイアスは適合するように設定される。ＭＰＥＧ−４においては、符号化ビット数は８ビットより大きく拡張できるけれども、バイアスは、８ビット符号化にのみ適するように設定される。より大きなビット数に適合し、１０ビットのようなより高いダイナミックレンジの符号化に対して、適切なモードの決定を与える１組の静的バイアスを設計できる。しかしながら、１０ビットに対する１組のバイアスセットは、９、１１、または他のいかなるビット数に対しても不適切になるだろう。
【００２２】
それゆえに本発明の一側面は、符号化ビット数に依存して、符号化バイアスをスケーリングするためのシステムと方法に向けられている。例えば多くの（ＳＡＤのような）一致基準は、全ての符号化ビット数に対して、最小の有意なビット（least  significant  bit）（ＬＳＢ）の比（例えばＬＳＢの２／３）へスケーリングされたバイアスを利用できる。実際に使用するＬＳＢの量は、符号化の節約に対する所望の出力の質に基づいて、一般的には経験的に決定される。一般的には、特定の符号化モードに対して得られるビットの節約量が小さいときには、より小さなバイアスが使用され、特定の符号化モードに対して得られるビットの節約量が大きいときには、より大きなバイアスが使用される。
【００２３】
さらに、局所的なダイナミックレンジまたは局所的なコントラストに対して、バイアス量を適合する概念をさらに拡張することは有用であることが分かっている。例えば明るい画像領域では、ＱＰ値は、局所的なダイナミックレンジが１０ビット符号化と等しくなるように設定されてもよい（ビデオ圧縮符号化を向上する際のＱＰの使用に関する追加的な情報のために、本発明の譲受人へ譲渡された「ビデオ画像の高精度符号化および復号化」（"High  Precision  Encoding  and  Decoding  of  Video  Images”）と題する係属中の米国特許第０９／７９８，３４６号を参照のこと。さらに、引用して本明細書に組み込む。）。しかしながら、暗い領域では、明るい領域のための値に対する有意性においては数ビット下にある局所的なダイナミックレンジが、局所的な白値に対して依然として１０ビットであるように、局所的なＱＰ値を非常に小さく設定してもよい。
【００２４】
特に、暗い領域が、１４ビット（０から１６３８３の値）のダイナミックレンジの下位側の有意な１０ビット（０から１０２３の値）に対応する範囲の一部を用いる場合、暗い領域におけるバイアスは、（０から１０２３の範囲に対応する）１４ビットの最下位に対して設定されるかもしれない。しかしながら、高輝度（または高コントラスト領域も同様に）は４ビット高いものを使用し、したがって、バイアスに対して１６倍大きな値を有し、バイアスをその領域に対する適切なＱＰ値によって選択されるだろう（１６刻みで１６から１６３８４の値に対応する）上位１０ビットに適合させる。このようにして、符号化モード決定のバイアスは広いダイナミックレンジ画像に一様に適用できる。
【００２５】
同様に符号化モード決定のバイアスは広いコントラストレンジを有する画像に対して調整されてもよい。例えば低いコントラストレンジは１０ビットのダイナミックレンジに対応するが１４ビットの範囲の中央に設定され（例えば８１９２と９２１６の間の１０２４の値を表す）、対応するモード決定のバイアスを有益に利用できる。バイアスを局所的なコントラストレンジの１０ビットに対して設定してもよいが、一般的なＤＣ輝度点（本例においては８１９２から９２１６の範囲の中心に位置する）において適用してもよい。これは広いダイナミックレンジ画像の暗い領域（前例における１４ビットの下位１０ビット）において用いられるモード決定の動作点およびＱＰの動作値に等価である。
【００２６】
それゆえに、低いコントラストおよび暗い領域は、かかる領域に対して最小の有意なビットに適合するバイアスから利益を得る。高いコントラストおよびワイドダイナミックレンジの画像領域は、局所的なコントラストレンジに適合し、それゆえに非常に増大されたバイアス量を表すバイアスから利益を得る。
【００２７】
マクロブロックのモード決定のためのバイアス量は、画像または画像領域に対する局所的なＱＰ値に基づいて設定できる。局所的なＱＰ値は領域の符号化する量子化および有意性を決定するので、最適な符号化モード決定のバイアスを決定する際にも適切な因子である。例えば、高いコントラスト領域における高いＱＰは有意な１０ビットに相当する可能性がある。バイアスがＬＳＢの２／３に設定される場合、バイアス値は１０番目のビットの２／３として設定されるだろう。低いＱＰは有意な１３ビットに相当する可能性がある。バイアスがＬＳＢの２／３に設定される場合、バイアス値は１３番目のビットの２／３として設定されるだろう（それゆえに、ＱＰが有意な１０ビットに対応する場合のバイアス量の１／８となる）。
【００２８】
バイアスの代替
全ての符号化バイアスが０に設定される場合、符号化モード決定は広いダイナミックレンジおよびコントラストレンジに渡って正しく機能するだろう。それゆえに、画像のコントラストレンジまたはダイナミックレンジに基づくモード決定のバイアスを調整する代わりに、全てのバイアスを消去することによって、最大限に広いダイナミックレンジおよびコントラストレンジに渡りマクロブロックのモード決定が正しく機能することを保証できる。しかしながら、マクロブロックのモード決定を改良するためにバイアスを使用することによるいかなる利益も失われるだろう。
【００２９】
本発明はまた、最適な符号化モードを決定する際のバイアスを改良する多くの技法を含む。特に本発明のこの側面は、符号化モード決定に関して、バイアスの使用によって十分に扱われない他の因子が存在することを認識する。
【００３０】
例えば、ＭＰＥＧ−４におけるＰマクロブロックおよびＭＰＥＧ−２におけるＰまたはＢマクロブロックに対するイントラ符号化決定の場合には、バイアスの主な利点は符号化される動きベクトルのビットのオーバーヘッドに関係する。しかしながら、このオーバーヘッドは、ＭＰＥＧ−２およびＭＰＥＧ−４の基準ソフトウエアの静的なバイアス設定によって暗示されるように静的ではない。動きベクトルのオーバーヘッドは動きベクトルの長さに関係がある。動きベクトルの長さはＭ（すなわち連続するＰフレーム間の距離）と画像の解像度に関係がある。使用されるビット数もまた対応する動きベクトルに対する符号化方法（例えば隣接する動きベクトルの中点からのデルタのように）に関係がある。ガイドベクトルを用いる解像度向上層の場合には、動きベクトルの長さの範囲は相対的に小さくなり、解像度に独立し、およびＭ値に独立する。しかしながら解像度向上層はベース層および動き補償を用いる先の向上フレームによって予測され、それゆえにまれにしかイントラ符号化を要求しない（「時相および解像度の階層化の向上」（"Enhancements  to  Temporal  and  Resolution  Layering”）と題する係属中の米国特許出願第０９／５４５，２３３号において、ガイドベクトルはより十分に記述されている。この出願は本発明の譲受人へ譲渡され、また引用して本明細書に組み込む。）。したがって、イントラマクロブロック符号化決定をこれらの因子に関連づけることは適切である。
【００３１】
特にマクロブロック符号化のために要求されるビットの総数は推定が可能であり、予測（インター）符号化モードに対して、イントラ符号化に好都合なバイアスとして使用できる。自己相対的なエネルギーの基準もまたイントラマクロブロック符号化とインター（予測差分）マクロブロック符号化とを実行し、選択されたＱＰ値でそれぞれの結果を割り、次いで（可変長符号化（ＶＬＣ）またはその他の符号化のような）可逆な圧縮アルゴリズムを適用することによって改良できる。出力ビット数を調査することにより、どの符号化モードがより少ない符号化ビットとなるかを判断できる。このビット数は予測モードに付随する真の動きベクトルを符号化するために必要とされるビットを自動的に含むだろう。また逆の復号化を適用し、さらに結果として得られる復号化された画像を元のフレームから減ずることによって、２つの符号化モードの輝度のＳＮＲ（信号対雑音比）を決定できる。最小のＳＮＲは元の画像に対して、より良好な質の一致を決定する。輝度のＳＮＲに加えて、他の質の一致方法も使用できる。例えばクロマのＳＮＲおよび／またはＲＧＢのＳＮＲを輝度のＳＮＲに加えて、または代えて計算することによって、どの符号化モードがより良好な色の質を生じるかを決定できる。さらに、符号化および復号化されたビデオフレームと元のビデオフレームとの間のパワースペクトル差を決定することによって、どの方法がより良好なシャープさと詳細を提供するかを判断できる。留意すべきは、ＳＮＲの測定がＤＣの質の測定である一方で、パワースペクトル差は最良のＤＣ一致と同様に最良のＡＣ一致を提供することである。
【００３２】
これらの方法のいくつかまたは全てを組み合わせることによって、ＭＰＥＧ−２およびＭＰＥＧ−４の基準ソフトウエアエンコーダにおいて用いられる簡易で静的な（ハードウエアに組み込みの）バイアスの設定を超えて、全てのマクロブロックの符号化モード決定を改良できる。
【００３３】
より多くの符号化処理を適用することはインターマクロブロック符号化モードに対するイントラマクロブロック符号化モード決定の利益になることと同じ方法で、この追加的な情報を適用することによって、全てのマクロブロックのモード決定を改良できる。例えば、これらの追加的な情報の方式をマクロブロックの符号化モード決定に適用することによって、ＳＡＤの決定（これは符号化モードを決定するためにＭＰＥＧ−２およびＭＰＥＧ−４の基準ソフトウエアエンコーダにおいて用いられる決定の仕組みである。）に関するバイアスの使用を改良できる。それゆえに、これらの技法をＰフレーム（およびＭＰＥＧ−２においてはＢフレーム）に適用して、インター（動きベクトル予測）符号化に対してイントラ（独立型）符号化が決定され得る。Ｂフレームに対しては質の基準およびビットの基準を用いて順方向予測対逆方向予測対補間予測を検査することによって最良の符号化の選択肢を選択する。同様にＭＰＥＧ−４に対しては直接モードも検査され、他の符号化モードに対して比較され得る。
【００３４】
動きベクトルの選択
各マクロブロックに対する最良の動きベクトルを選択するための候補としてＤＣ一致に加えてＡＣ一致を評価できる（本出願と同時に出願され、本発明の譲受人へ譲渡された「ビデオ圧縮システムのための動き補償」（"Motion  Estimation  for  Video  Compression  Systems”）と題する係属中の米国特許第０９／９０４，１９２号を参照のこと。動きベクトル推定に関する追加情報として引用して本明細書に組み込む。）。マクロブロックの符号化モード決定の全ての候補に対して、最良のマクロブロックのＤＣ一致に基づく動きベクトルを使用できる。次に、同様の方法で最良のＡＣ一致に基づく動きベクトルを使用できる。最良のマクロブロックの符号化モード決定とともに用いるための最良の動きベクトルの決定に際して、モード決定の各候補に対する動きベクトルの候補両方の符号化された画像の質およびビット数を考慮できる。それゆえに、質とコスト（ビット数）との間で最適あるいはほぼ最適なトレードオフを決定できる。
【００３５】
さらに、特定のＰフレームの符号化モードおよび動きベクトルの組が、先行するまたは後続するＢフレームに及ぼす影響を決定することは有益である。直接モード符号化が後続するＰフレームの動きベクトルを利用するＭＰＥＧ−４形式の符号化において、このことは特に意義がある。したがって例えば、Ｐフレームにおけるマクロブロックの符号化モードおよび動きベクトルの候補は、そのＰフレームに対する符号化の質およびビット数についてだけでなく、直前のＢフレームの符号化の質およびビット数についても、評価され得る。例えば、Ｐフレームに対してはわずかに最適より劣るが、直前のＢフレームに対してはより最適であり、それゆえに全体のビット数および画像の質の点で望ましくなるように、符号化モードを選択できる。
【００３６】
ＱＰの検査
最良のマクロブロックの符号化モード決定をする際の因子として、局所的なＱＰ（および量子化周波数の重み行列）を使用することは、広いダイナミックレンジおよび広いコントラストレンジの画像のための最良の符号化モード決定に対して特に意義がある。例えば、マクロブロックの符号化の間に生成されるビット数はＱＰの値に強く依存する。バイアスは動きベクトルのビットのオーバーヘッド、量子化の影響および相対的な係数の重み（ＱＰおよび量子化周波数の重み行列によって決定されるような）を一般化することによって最良の決定を推定しようとする。符号化／復号化の両方の質の比較（どちらがより小さなＳＮＲを有するかを決定することによるような）および真のＱＰ値を用いて生成されるビット数は、マクロブロックの符号化モードを決定するための決定基準を、バイアスがするよりもより最適にする。
【００３７】
したがって、ＱＰや量子化周波数の重み行列のようなフレーム符号化の他の選択肢は、最適な符号化モード決定の選択に際して重要な因子を形成し得る。さらに、種々のＱＰ値（および／または行列）とともに種々の符号化モード決定を検査することによって、各符号化モード決定に対してだけでなく、同様に種々のＱＰ値（および／または行列）に対しても画像の質およびビット数を決定できる。種々の符号化モード決定の候補とともに種々のＱＰ値（および／または行列）の候補を検査することによって、フレーム符号化の選択肢、符号化効率および質を最適化するための広い範囲の情報が入手可能となる。例えば、あるＱＰ値に対して、ある符号化モードはより最適かもしれないが、一方でわずかに異なるＱＰ値に対しては、異なる符号化モードがより最適となる可能性がある。かかる組み合わされた符号化の比較によって、符号化の質および少ないビット数の特定の基準を満足するような、ＱＰ（および／または量子化周波数の重み行列）および符号化モード決定の最良の組み合わせを選択することにより、符号化の質を最適化できるとともに、ビット数を最小化できる。一般的には、質はビット数が増加するにつれて向上するが、質の便益およびその質を生成するビットのコンパクトさがともに、ＱＰ（および／または量子化周波数の重み行列）および符号化モードの特定の選択肢を示唆するであろう「スイートスポット（sweet  spots）」の存在する場合がしばしばある。
【００３８】
ＱＰおよび量子化周波数の重み行列（空間的な周波数の関数として量子化を制御する）は、ダイナミックレンジおよびコントラストレンジの拡張に際して、中心的で特権を与える役割を果たすので、この技法は広いダイナミックレンジおよび広いコントラストレンジの画像を符号化する際に役に立ち得る。符号化モード決定は、特に（可能性が高い多くの選択肢がある）Ｂフレームとともに、局所的なＱＰ値および量子化周波数の重み行列の選択と併せてなされることがもっとも良い。
【００３９】
改良された符号化モード決定の例示的な方法
図１は、コンピュータに実装され得る方法として、本発明の例示的な実施形態を示すフロー図である。
【００４０】
ステップ１００：画像圧縮システムにおいて、画像単位（例えばフレーム群、フレーム、フレーム内の領域、マクロブロック、あるいは同様の作業単位）の圧縮について所望される復号化の質のための符号化の精度をビット数（たとえば１２ビット精度）による表現として確立する。
【００４１】
ステップ１０２：バイアスを使用する場合、ステップ１０４に分岐し、それ以外はステップ１１０に分岐し、符号化の質とビット数を使用することによって、符号化モード決定をする。
【００４２】
ステップ１０４：選択された作業単位内のマクロブロックに対する各符号化モード決定のためのバイアス量を選択する。例えば、ＭＰＥＧ−４のＰフレームにおいて８ｘ８のインターモード（４つのベクトル）より１６ｘ１６のインターモードを優先するようにＬＳＢの１／２のバイアスを選択する。決定のカテゴリーは、Ｐフレームにおけるインター符号化に対するイントラ符号化、ＭＰＥＧ−４のＰフレームの８ｘ８に対する１６ｘ１６、ＰフレームおよびＢフレームにおけるゼロ動きベクトル、およびＢフレームにおける順方向対逆方向対補間対直接（ＭＰＥＧ−４）またはイントラ（ＭＰＥＧ−２）を含む。
【００４３】
ステップ１０６：符号化の精度に適合するようにバイアス量を自動的にスケーリングする。
【００４４】
ステップ１０８：符号化するマクロブロックに対して符号化モードを選択する際に、スケーリングされたバイアス量を適用する。
【００４５】
ステップ１１０：符号化モードの各候補を用いて各マクロブロックを符号化することによって、符号化モードの各候補によって生成されるビット数を決定する。
【００４６】
ステップ１１２：各マクロブロックを符号化および復号化することによって、
符号化モードの各候補による解凍された結果を決定する。
【００４７】
ステップ１１４：符号化モードの各候補の解凍された結果の質を測定する。例えば、解凍された結果それぞれに対する選択されたＳＮＲ値を算出する。
【００４８】
ステップ１１６：候補の中から最良の符号化モードを選択するために、質の最大化に対するビット数の最小化を評価する。すなわちこれは、これら２つの因子の経験的な考察となるだろう。小さなＳＮＲおよび小さなビット数は、大きなＳＮＲおよび大きなビット数より好ましい。より小さなＳＮＲではあるがより大きなビット数になる符号化を他の符号化に対して比較するときは、主観的な決定がなされるだろう。
【００４９】
追加的なステップを任意で適用してもよい。例えば実装するシステムは、Ｐフレームの符号化モード決定が、間に存在するＢフレームのなし得る符号化モード決定に及ぼす影響を検査してもよい。システムは、そのＰフレームのマクロブロックの効率（ビット数）および質（例えばＳＮＲ値）だけでなく、間に存在するＢフレームの質にも基づいて、各Ｐフレームの符号化モード決定の利益を評価してもよい。
【００５０】
他の例として、対応する符号化モードの選択肢とともに最適なＱＰおよび量子化周波数の重み行列の値を選択するために、実装するシステムは種々のＱＰおよび量子化周波数の重み行列の値を、符号化モード決定の種々の候補に適用してもよい。例えば、イントラ符号化に伴うより小さなＱＰは、インター符号化されるブロックより小さなビット数と大きなＳＮＲとを与える可能性がある。
【００５１】
さらにもう一つの例として、最適に選択されたＱＰ値、量子化周波数の重み行列および符号化モードとともに最良の動きベクトルを選択するために、実装するシステムは、種々のＱＰ値および量子化周波数の重み行列と任意で併せることはもとより、符号化モード決定も併せて、ＡＣおよびＤＣ両方の最良の動きベクトル（ＭＶ）一致を適用する。例えば、均一な（重み付けのない）量子化周波数の重み行列を伴うＡＣ一致は、標準的な量子化周波数の重み行列を伴うＤＣ一致より、小さなビット数と高い質とを与える可能性がある。
【００５２】
符号化モード決定の改良についてのまとめ
要約すれば、符号化モード決定のためにバイアスが用いられる場合、それらは全体あるいは局所的な所望の精度に適した値に設定されるべきである。
【００５３】
バイアスは、符号化の間に適用することが容易であるという利点を有する。しかしながら、バイアスは一般化を表す。バイアス全体に渡る改良として、符号化モードの各候補を符号化することによって、生成するビット数を決定でき、さらに復号化することによって、結果の質を決定できる。符号化決定の各候補の質（例えばＳＮＲ）およびコンパクトさ（最小のビット数）を比較でき、さらに最適な符号化モード決定をなし得る。
【００５４】
加えて、ＤＣ一致に対するＡＣ一致のような種々の動きベクトルを検査でき、さらにそのベクトルに対する最適な符号化モードとともに最適な動きベクトルを選択できる。Ｐフレームの最良の符号化を選択する際に、Ｐフレームの選択が間に存在するＢフレームに及ぼす影響を考慮することができる。
【００５５】
さらに、符号化モードおよび動きベクトルの選択肢とともにＱＰ値および量子化周波数の重み行列の値の種々の候補を検査することは有益である。このようにして、最良のＱＰおよび量子化周波数の重み行列を、対応する最良の符号化モードおよび動きベクトルとともに使用するために選択することもできる。
【００５６】
これらの追加情報の方式のいくつかまたは全てを適用することによって、符号化モード決定を改良できる。
【００５７】
実装
本発明は、ハードウエアもしくはソフトウエアまたは両者の組み合わせ（例えば、プログラマブル・ロジック・アレー）で実装してもよい。特に規定のない限り、本発明の一部として含まれるアルゴリズムは、如何なる特定のコンピュータまたは他の装置と本質的に関連しない。特に、本明細書の教示に従って書かれたプログラムを有する各種の汎用マシンを用いることができ、あるいはより特化した装置（例えば、集積回路）を構成して特定の機能を実行すると更に便利になろう。このように、本発明は、１台以上のプログラマブルコンピュータシステム上の１つ以上のコンピュータプログラムに実装でき、各システムは、少なくとも１つのプロセッサ、少なくとも１つのデータ記憶システム（揮発性または不揮発性メモリおよび／または記憶素子を含む）、少なくとも１つの入力装置またはポート、および少なくとも１つの出力装置またはポートを備える。プログラムコードを入力データに適用して本明細書で説明した機能を実行するとともに、出力情報を生成する。出力情報は、既知の方法で１台以上の出力装置に適用される。
【００５８】
コンピュータシステムと通信するための、任意の所望するコンピュータ言語（機械語、アセンブリ言語、または高レベル手続き型言語、論理型言語、またはオブジェクト指向プログラム言語を含む）で、かかるプログラムをそれぞれ実装してよい。いずれにしても、言語は、コンパイラ型言語でもインタープリタ型言語でもよい。
【００５９】
本明細書で説明した手段を実行するためのコンピュータシステムにより、汎用または特定用途のプログラマブルコンピュータにより可読な記憶媒体または装置（例えば、固体メモリか媒体、または磁気式か光学式媒体）が読み込まれる際に、コンピュータを構成するとともに操作するため、かかるコンピュータプログラムはそれぞれ、その記憶媒体または装置に格納するかダウンロードされるのが好ましい。本発明のシステムは、コンピュータプログラムで構成されたコンピュータ可読の記憶媒体として実施されると考えられてもよく、その場合、そのように構成された記憶媒体は、コンピュータシステムを特定のかつ予め定義された方法で動作させて、本明細書で説明した機能を実行する。
【００６０】
本発明の多くの実施の形態を説明してきた。それにもかかわらず、本発明の趣旨と範囲から逸脱することなく、多様な改変がなされるだろうことは言うまでもない。例えば、上記のステップの幾つかは順不同であってもよく、従って、説明したものと異なる順序で実行してもよい。よって、他の実施の形態は、以下の請求の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】図１は、コンピュータに実装され得る方法として、本発明の例示的な実施形態を示すフロー図である。
【図１】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年8月29日(2003.8.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
符号化モードのバイアスを有するビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するための方法であって、前記ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するために用いられる符号化精度であるビット数の関数として、前記符号化モードのバイアスを自動的にスケーリングするステップを含む方法。
【請求項２】
符号化モードのバイアスを有するビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するための方法であって、かかるビデオフレームの少なくとも１つの画像単位のダイナミックレンジおよびコントラストレンジの少なくとも１つの関数として、前記符号化モードのバイアスを自動的にスケーリングするステップを含む方法。
【請求項３】
符号化モードのバイアスを有するビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するための方法であって、前記ビデオフレームに関連する量子化パラメータの関数として、前記符号化モードのバイアスを自動的にスケーリングするステップを含む方法。
【請求項４】
符号化モードのバイアスを有するビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するための方法であって、フレーム内の少なくとも１つの領域のマクロブロックを符号化するために要求されるビットの総数の関数として、符号化モードのバイアスを選択するステップを含む方法。
【請求項５】
符号化モードのバイアスを有するビデオ圧縮システムにおいてビデオ画像を符号化するための方法であって、全てのバイアスを０に設定するステップを含む方法。
【請求項６】
ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するための方法であって、
（ａ）複数の符号化モードを選択するステップと、
（ｂ）少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各符号化モードを適用するステップと、
（ｃ）かかる符号化モードそれぞれに対する符号化ビット数を決定するステップと、
（ｄ）好ましい符号化モードとして、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して選択されたビット数以下となる前記複数の符号化モードの１つを選択するステップとを含む方法。
【請求項７】
さらに、
（ａ）かかる符号化モードそれぞれに対する画像の質の基準を決定するステップと、
（ｂ）好ましい符号化モードとして、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記複数の符号化モードの１つを選択するステップとを含む請求項６の方法。
【請求項８】
ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するための方法であって、
（ａ）複数の符号化モードを選択するステップと、
（ｂ）少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各符号化モードを適用するステップと、
（ｃ）かかる符号化モードそれぞれに対する画像の質の基準を決定するステップと、
（ｄ）好ましい符号化モードとして、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して少なくとも選択された画像の質を有する前記複数の符号化モードの１つを選択するステップとを含む方法。
【請求項９】
さらに、
（ａ）かかる符号化モードそれぞれに対する符号化ビット数を決定するステップと、
（ｂ）好ましい符号化モードとして、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記複数の符号化モードの１つを選択するステップとを含む請求項８の方法。
【請求項１０】
前記画像の質の基準は、符号化および復号化されたビデオフレームと元のビデオフレームとの間のパワースペクトルの差の関数である請求項８の方法。
【請求項１１】
前記画像の質の基準は、符号化および復号化されたビデオフレームと対比した元のビデオフレームの信号対雑音比である請求項８の方法。
【請求項１２】
前記信号対雑音比（ＳＮＲ）は輝度のＳＮＲである請求項１１の方法。
【請求項１３】
前記信号対雑音比（ＳＮＲ）はクロマのＳＮＲである請求項１１の方法。
【請求項１４】
前記信号対雑音比（ＳＮＲ）は赤緑青の色空間のＳＮＲである請求項１１の方法。
【請求項１５】
ビデオ圧縮システムにおけるビデオフレームのマクロブロックの符号化のための方法であって、
（ａ）第一の選択された質の基準を満足する、少なくとも２つのフレームのマクロブロックのＡＣ一致に対応するＡＣ動きベクトルを決定するステップと、
（ｂ）第二の選択された質の基準を満足する、少なくとも２つのフレームのマクロブロックのＤＣ一致に対応するＤＣ動きベクトルを決定するステップと、
（ｃ）複数の符号化モードを選択するステップと、
（ｄ）前記ＡＣおよびＤＣ動きベクトルのそれぞれを用いて、少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各符号化モードを適用して、１組の画像符号化の候補を生成するステップと、
（ｅ）画像符号化の各候補に対する画像の質の基準を決定するステップと、
（ｆ）好ましい符号化モードとして、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記複数の符号化モードの１つを選択するステップと、
（ｇ）全体の動きベクトルとして、前記好ましい符号化モードに対応する前記ＡＣまたはＤＣ動きベクトルを選択するステップとを含む方法。
【請求項１６】
前記ビデオフレームは非双方向予測フレームである請求項１５の方法。
【請求項１７】
さらに、
（ａ）１つ以上の先行するあるいは後続する非双方向予測フレームに関連して少なくとも１つの双方向予測フレームに対する符号化ビット数および画像の質を決定するステップと、
（ｂ）かかる決定された符号化ビット数および画像の質の関数として、好ましい符号化モードおよび全体の動きベクトルを選択するステップとを含む請求項１６の方法。
【請求項１８】
ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するための方法であって、
（ａ）複数のフレーム符号化の選択肢を選択するステップと、
（ｂ）少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各フレーム符号化の選択肢を適用するステップと、
（ｃ）かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する画像の質の基準を決定するステップと、
（ｄ）かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する符号化ビット数を決定するステップと、
（ｅ）好ましいフレーム符号化の選択肢として、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記複数のフレーム符号化の選択肢の１つを選択するステップとを含む方法。
【請求項１９】
前記フレーム符号化の選択肢は、順方向、逆方向、補間および直接の２つ以上のモードを含む請求項１８の方法。
【請求項２０】
前記フレーム符号化の選択肢は、インターマクロブロック符号化およびイントラマクロブロック符号化を含む請求項１８の方法。
【請求項２１】
ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するための方法であって、
（ａ）複数のフレーム符号化の選択肢を選択するステップと、
（ｂ）少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各フレーム符号化の選択肢を適用するステップと、
（ｃ）かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する画像の質の基準を決定するステップと、
（ｄ）１組の選択された量子化パラメータ（ＱＰ）値または量子化周波数の重み行列について、かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する符号化ビット数を決定するステップと、
（ｅ）好ましいフレーム符号化の選択肢として、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記複数のフレーム符号化の選択肢の１つを選択するステップとを含む方法。
【請求項２２】
前記ビデオフレームは非双方向予測フレームである請求項２１の方法。
【請求項２３】
さらに、
（ａ）１つ以上の先行するあるいは後続する非双方向予測フレームに関連して少なくとも１つの双方向予測フレームに対する符号化ビット数および画像の質を決定するステップと、
（ｂ）かかる決定された符号化ビット数および画像の質の関数として、好ましいフレーム符号化の選択肢を選択するステップとを含む請求項２２の方法。
【請求項２４】
ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するための方法であって、
（ａ）複数のフレーム符号化の選択肢を選択するステップと、
（ｂ）少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各フレーム符号化の選択肢を適用するステップと、
（ｃ）かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する画像の質の基準を決定するステップと、
（ｄ）１組の選択された量子化パラメータ（ＱＰ）値または量子化周波数の重み行列について、かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する符号化ビット数を決定するステップと、
（ｅ）好ましいＱＰ値または量子化周波数の重み行列として、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記１組の選択された量子化パラメータ（ＱＰ）値または量子化周波数の重み行列の１つを選択するステップとを含む方法。
【請求項２５】
前記ビデオフレームは非双方向予測フレームである請求項２４の方法。
【請求項２６】
さらに、
（ａ）１つ以上の先行するあるいは後続する非双方向予測フレームに関連して少なくとも１つの双方向予測フレームに対する符号化ビット数および画像の質を決定するステップと、
（ｂ）かかる決定された符号化ビット数および画像の質の関数として、ＱＰ値または量子化周波数の重み行列を選択するステップとを含む請求項２５の方法。
【請求項２７】
符号化モードのバイアスを有するビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためにコンピュータ可読な媒体上に記憶されたコンピュータプログラムであって、前記ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するために用いられる符号化精度であるビット数の関数として、前記符号化モードのバイアスを自動的にスケーリングすることをコンピュータに実行させるための命令を備えるコンピュータプログラム。
【請求項２８】
符号化モードのバイアスを有するビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためにコンピュータ可読な媒体上に記憶されたコンピュータプログラムであって、かかるビデオフレームの少なくとも１つの画像単位のダイナミックレンジおよびコントラストレンジの少なくとも１つの関数として、前記符号化モードのバイアスを自動的にスケーリングすることをコンピュータに実行させるための命令を備えるコンピュータプログラム。
【請求項２９】
符号化モードのバイアスを有するビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためにコンピュータ可読な媒体上に記憶されたコンピュータプログラムであって、前記ビデオフレームに関連する量子化パラメータの関数として、前記符号化モードのバイアスを自動的にスケーリングすることをコンピュータに実行させるための命令を備えるコンピュータプログラム。
【請求項３０】
符号化モードのバイアスを有するビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためにコンピュータ可読な媒体上に記憶されたコンピュータプログラムであって、フレーム内の少なくとも１つの領域のマクロブロックを符号化するために要求されるビットの総数の関数として、符号化モードのバイアスを選択することをコンピュータに実行させるための命令を備えるコンピュータプログラム。
【請求項３１】
符号化モードのバイアスを有するビデオ圧縮システムにおいてビデオ画像を符号化するためにコンピュータ可読な媒体上に記憶されたコンピュータプログラムであって、全てのバイアスを０に設定することをコンピュータに実行させるための命令を備えるコンピュータプログラム。
【請求項３２】
ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためにコンピュータ可読な媒体上に記憶されたコンピュータプログラムであって、
（ａ）複数の符号化モードを選択することと、
（ｂ）少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各符号化モードを適用することと、
（ｃ）かかる符号化モードそれぞれに対する符号化ビット数を決定することと、
（ｄ）好ましい符号化モードとして、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して選択されたビット数以下となる前記複数の符号化モードの１つを選択することとをコンピュータに実行させるための命令を備えるコンピュータプログラム。
【請求項３３】
さらに、
（ａ）かかる符号化モードそれぞれに対する画像の質の基準を決定することと、
（ｂ）好ましい符号化モードとして、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記複数の符号化モードの１つを選択することとをコンピュータに実行させるための命令を含む請求項３２のコンピュータプログラム。
【請求項３４】
ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためにコンピュータ可読な媒体上に記憶されたコンピュータプログラムであって、
（ａ）複数の符号化モードを選択することと、
（ｂ）少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各符号化モードを適用することと、
（ｃ）かかる符号化モードそれぞれに対する画像の質の基準を決定することと、
（ｄ）好ましい符号化モードとして、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して少なくとも選択された画像の質を有する前記複数の符号化モードの１つを選択することとをコンピュータに実行させるための命令を備えるコンピュータプログラム。
【請求項３５】
さらに、
（ａ）かかる符号化モードそれぞれに対する符号化ビット数を決定することと、
（ｂ）好ましい符号化モードとして、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記複数の符号化モードの１つを選択することとをコンピュータに実行させるための命令を含む請求項３４のコンピュータプログラム。
【請求項３６】
前記画像の質の基準は、符号化および復号化されたビデオフレームと元のビデオフレームとの間のパワースペクトルの差の関数である請求項３４のコンピュータプログラム。
【請求項３７】
前記画像の質の基準は、符号化および復号化されたビデオフレームと対比した元のビデオフレームの信号対雑音比である請求項３４のコンピュータプログラム。
【請求項３８】
前記信号対雑音比（ＳＮＲ）は輝度のＳＮＲである請求項３７のコンピュータプログラム。
【請求項３９】
前記信号対雑音比（ＳＮＲ）はクロマのＳＮＲである請求項３７のコンピュータプログラム。
【請求項４０】
前記信号対雑音比（ＳＮＲ）は赤緑青の色空間のＳＮＲである請求項３７のコンピュータプログラム。
【請求項４１】
ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームのマクロブロックの符号化のためにコンピュータ可読な媒体上に記憶されたコンピュータプログラムであって、
（ａ）第一の選択された質の基準を満足する、少なくとも２つのフレームのマクロブロックのＡＣ一致に対応するＡＣ動きベクトルを決定することと、
（ｂ）第二の選択された質の基準を満足する、少なくとも２つのフレームのマクロブロックのＤＣ一致に対応するＤＣ動きベクトルを決定することと、
（ｃ）複数の符号化モードを選択することと、
（ｄ）前記ＡＣおよびＤＣ動きベクトルのそれぞれを用いて、少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各符号化モードを適用して、１組の画像符号化の候補を生成することと、
（ｅ）画像符号化の各候補に対する画像の質の基準を決定することと、
（ｆ）好ましい符号化モードとして、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記複数の符号化モードの１つを選択することと、
（ｇ）全体の動きベクトルとして、前記好ましい符号化モードに対応する前記ＡＣまたはＤＣ動きベクトルを選択することとをコンピュータに実行させるための命令を備えるコンピュータプログラム。
【請求項４２】
前記ビデオフレームは非双方向予測フレームである請求項４１のコンピュータプログラム。
【請求項４３】
さらに、
（ａ）１つ以上の先行するあるいは後続する非双方向予測フレームに関連して少なくとも１つの双方向予測フレームに対する符号化ビット数および画像の質を決定することと、
（ｂ）かかる決定された符号化ビット数および画像の質の関数として、好ましい符号化モードおよび全体の動きベクトルを選択することとをコンピュータに実行させるための命令を含む請求項４２のコンピュータプログラム。
【請求項４４】
ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためにコンピュータ可読な媒体上に記憶されたコンピュータプログラムであって、
（ａ）複数のフレーム符号化の選択肢を選択することと、
（ｂ）少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各フレーム符号化の選択肢を適用することと、
（ｃ）かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する画像の質の基準を決定することと、
（ｄ）かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する符号化ビット数を決定することと、
（ｅ）好ましいフレーム符号化の選択肢として、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記複数のフレーム符号化の選択肢の１つを選択することとをコンピュータに実行させるための命令を備えるコンピュータプログラム。
【請求項４５】
前記フレーム符号化の選択肢は、順方向、逆方向、補間および直接の２つ以上のモードを含む請求項４４のコンピュータプログラム。
【請求項４６】
前記フレーム符号化の選択肢は、インターマクロブロック符号化およびイントラマクロブロック符号化を含む請求項４４のコンピュータプログラム。
【請求項４７】
ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためにコンピュータ可読な媒体上に記憶されたコンピュータプログラムであって、
（ａ）複数のフレーム符号化の選択肢を選択することと、
（ｂ）少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各フレーム符号化の選択肢を適用することと、
（ｃ）かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する画像の質の基準を決定することと、
（ｄ）１組の選択された量子化パラメータ（ＱＰ）値または量子化周波数の重み行列について、かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する符号化ビット数を決定することと、
（ｅ）好ましいフレーム符号化の選択肢として、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記複数のフレーム符号化の選択肢の１つを選択することとをコンピュータに実行させるための命令を備えるコンピュータプログラム。
【請求項４８】
前記ビデオフレームは非双方向予測フレームである請求項４７のコンピュータプログラム。
【請求項４９】
さらに、
（ａ）１つ以上の先行するあるいは後続する非双方向予測フレームに関連して少なくとも１つの双方向予測フレームに対する符号化ビット数および画像の質を決定することと、
（ｂ）かかる決定された符号化ビット数および画像の質の関数として、好ましいフレーム符号化の選択肢を選択することとをコンピュータに実行させるための命令を含む請求項４８のコンピュータプログラム
【請求項５０】
ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためにコンピュータ可読な媒体上に記憶されたコンピュータプログラムであって、
（ａ）複数のフレーム符号化の選択肢を選択することと、
（ｂ）少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各フレーム符号化の選択肢を適用することと、
（ｃ）かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する画像の質の基準を決定することと、
（ｄ）１組の選択された量子化パラメータ（ＱＰ）値または量子化周波数の重み行列について、かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する符号化ビット数を決定することと、
（ｅ）好ましいＱＰ値または量子化周波数の重み行列として、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記１組の選択された量子化パラメータ（ＱＰ）値または量子化周波数の重み行列の１つを選択することとをコンピュータに実行させるための命令を備えるコンピュータプログラム。
【請求項５１】
前記ビデオフレームは非双方向予測フレームである請求項５０のコンピュータプログラム。
【請求項５２】
さらに、
（ａ）１つ以上の先行するあるいは後続する非双方向予測フレームに関連して少なくとも１つの双方向予測フレームに対する符号化ビット数および画像の質を決定することと、
（ｂ）かかる決定された符号化ビット数および画像の質の関数として、ＱＰ値または量子化周波数の重み行列を選択することとを含む請求項５１のコンピュータプログラム。
【請求項５３】
符号化モードのバイアスを有するビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためのシステムであって、
（ａ）圧縮されるための１つ以上のビデオフレームを入力する手段と、
（ｂ）かかるビデオフレームを符号化するために用いられる符号化精度であるビット数の関数として、かかるビデオフレームに対する前記符号化モードのバイアスを自動的にスケーリングする手段とを含むシステム。
【請求項５４】
符号化モードのバイアスを有するビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためのシステムであって、
（ａ）圧縮されるための１つ以上のビデオフレームを入力する手段と、
（ｂ）かかるビデオフレームの少なくとも１つの画像単位のダイナミックレンジおよびコントラストレンジの少なくとも１つの関数として、かかるビデオフレームに対する前記符号化モードのバイアスを自動的にスケーリングする手段とを含むシステム。
【請求項５５】
符号化モードのバイアスを有するビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためのシステムであって、
（ａ）圧縮されるための１つ以上のビデオフレームを入力する手段と、
（ｂ）少なくとも１つのビデオフレームに関連する量子化パラメータの関数として、かかるビデオフレームに対する前記符号化モードのバイアスを自動的にスケーリングする手段とを含むシステム。
【請求項５６】
符号化モードのバイアスを有するビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためのシステムであって、
（ａ）圧縮されるための１つ以上のビデオフレームを入力する手段と、
（ｂ）かかるビデオフレームの少なくとも１つの画像単位のマクロブロックを符号化するために要求されるビットの総数の関数として、かかるビデオフレームに対する符号化モードのバイアスを選択する手段とを含むシステム。
【請求項５７】
符号化モードのバイアスを有するビデオ圧縮システムにおいてビデオ画像を符号化するためのシステムであって、
（ａ）圧縮されるための１つ以上のビデオフレームを入力する手段と、
（ｂ）かかるビデオフレームに対する全てのバイアスを０に設定する手段とを含むシステム。
【請求項５８】
ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためのシステムであって、
（ａ）複数の符号化モードを選択する手段と、
（ｂ）少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各符号化モードを適用する手段と、
（ｃ）かかる符号化モードそれぞれに対する符号化ビット数を決定する手段と、
（ｄ）好ましい符号化モードとして、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して選択されたビット数以下となる前記複数の符号化モードの１つを選択する手段とを含むシステム。
【請求項５９】
さらに、
（ａ）かかる符号化モードそれぞれに対する画像の質の基準を決定する手段と、
（ｂ）好ましい符号化モードとして、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記複数の符号化モードの１つを選択する手段とを含む請求項５８のシステム。
【請求項６０】
ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためのシステムであって、
（ａ）複数の符号化モードを選択する手段と、
（ｂ）少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各符号化モードを適用する手段と、
（ｃ）かかる符号化モードそれぞれに対する画像の質の基準を決定する手段と、
（ｄ）好ましい符号化モードとして、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して少なくとも選択された画像の質を有する前記複数の符号化モードの１つを選択する手段とを含むシステム。
【請求項６１】
さらに、
（ａ）かかる符号化モードそれぞれに対する符号化ビット数を決定する手段と、
（ｂ）好ましい符号化モードとして、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記複数の符号化モードの１つを選択する手段とを含む請求項６０のシステム。
【請求項６２】
前記画像の質の基準は、符号化および復号化されたビデオフレームと元のビデオフレームとの間のパワースペクトルの差の関数である請求項６０のシステム。
【請求項６３】
前記画像の質の基準は、符号化および復号化されたビデオフレームと対比した元のビデオフレームの信号対雑音比である請求項６０のシステム。
【請求項６４】
前記信号対雑音比（ＳＮＲ）は輝度のＳＮＲである請求項６３のシステム。
【請求項６５】
前記信号対雑音比（ＳＮＲ）はクロマのＳＮＲである請求項６３のシステム。
【請求項６６】
前記信号対雑音比（ＳＮＲ）は赤緑青の色空間のＳＮＲである請求項６３のシステム。
【請求項６７】
ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームのマクロブロックの符号化のためのシステムであって、
（ａ）第一の選択された質の基準を満足する、少なくとも２つのフレームのマクロブロックのＡＣ一致に対応するＡＣ動きベクトルを決定する手段と、
（ｂ）第二の選択された質の基準を満足する、少なくとも２つのフレームのマクロブロックのＤＣ一致に対応するＤＣ動きベクトルを決定する手段と、
（ｃ）複数の符号化モードを選択する手段と、
（ｄ）前記ＡＣおよびＤＣ動きベクトルのそれぞれを用いて、少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各符号化モードを適用して、１組の画像符号化の候補を生成する手段と、
（ｅ）画像符号化の各候補に対する画像の質の基準を決定する手段と、
（ｆ）好ましい符号化モードとして、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記複数の符号化モードの１つを選択する手段と、
（ｇ）全体の動きベクトルとして、前記好ましい符号化モードに対応する前記ＡＣまたはＤＣ動きベクトルを選択する手段とを含むシステム。
【請求項６８】
前記ビデオフレームは非双方向予測フレームである請求項６７のシステム。
【請求項６９】
さらに、
（ａ）１つ以上の先行するあるいは後続する非双方向予測フレームに関連して少なくとも１つの双方向予測フレームに対する符号化ビット数および画像の質を決定する手段と、
（ｂ）かかる決定された符号化ビット数および画像の質の関数として、好ましい符号化モードおよび全体の動きベクトルを選択する手段とを含む請求項６８のシステム。
【請求項７０】
ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためのシステムであって、
（ａ）複数のフレーム符号化の選択肢を選択する手段と、
（ｂ）少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各フレーム符号化の選択肢を適用する手段と、
（ｃ）かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する画像の質の基準を決定する手段と、
（ｄ）かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する符号化ビット数を決定する手段と、
（ｅ）好ましいフレーム符号化の選択肢として、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記複数のフレーム符号化の選択肢の１つを選択する手段とを含むシステム。
【請求項７１】
前記フレーム符号化の選択肢は、順方向、逆方向、補間および直接の２つ以上のモードを含む請求項７０のシステム。
【請求項７２】
前記フレーム符号化の選択肢は、インターマクロブロック符号化およびイントラマクロブロック符号化を含む請求項７０のシステム。
【請求項７３】
ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためのシステムであって、
（ａ）複数のフレーム符号化の選択肢を選択する手段と、
（ｂ）少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各フレーム符号化の選択肢を適用する手段と、
（ｃ）かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する画像の質の基準を決定する手段と、
（ｄ）１組の選択された量子化パラメータ（ＱＰ）値または量子化周波数の重み行列について、かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する符号化ビット数を決定する手段と、
（ｅ）好ましいフレーム符号化の選択肢として、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記複数のフレーム符号化の選択肢の１つを選択する手段とを含むシステム。
【請求項７４】
前記ビデオフレームは非双方向予測フレームである請求項７３のシステム。
【請求項７５】
さらに、
（ａ）１つ以上の先行するあるいは後続する非双方向予測フレームに関連して少なくとも１つの双方向予測フレームに対する符号化ビット数および画像の質を決定する手段と、
（ｂ）かかる決定された符号化ビット数および画像の質の関数として、好ましいフレーム符号化の選択肢を選択する手段とを含む請求項７４のシステム。
【請求項７６】
ビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するためのシステムであって、
（ａ）複数のフレーム符号化の選択肢を選択する手段と、
（ｂ）少なくとも１つのビデオフレーム内の少なくとも１つのマクロブロックに各フレーム符号化の選択肢を適用する手段と、
（ｃ）かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する画像の質の基準を決定する手段と、
（ｄ）１組の選択された量子化パラメータ（ＱＰ）値または量子化周波数の重み行列について、かかるフレーム符号化の選択肢それぞれに対する符号化ビット数を決定する手段と、
（ｅ）好ましいＱＰ値または量子化周波数の重み行列として、前記少なくとも１つのビデオフレームに対して符号化ビット数および画像の質の選択された組み合わせを有する前記１組の選択された量子化パラメータ（ＱＰ）値または量子化周波数の重み行列の１つを選択する手段とを含むシステム。
【請求項７７】
前記ビデオフレームは非双方向予測フレームである請求項７６のシステム。
【請求項７８】
さらに、
（ａ）１つ以上の先行するあるいは後続する非双方向予測フレームに関連して少なくとも１つの双方向予測フレームに対する符号化ビット数および画像の質を決定する手段と、
（ｂ）かかる決定された符号化ビット数および画像の質の関数として、ＱＰ値または量子化周波数の重み行列を選択する手段とを含む請求項７７のシステム。
【請求項７９】
符号化モードのバイアスを有するビデオ圧縮システムにおいてビデオフレームを符号化するための方法であって、圧縮される前記ビデオの１つ以上のパラメータの関数として、前記符号化モードのバイアスを自動的にスケーリングするステップを含む方法。
【請求項８０】
前記パラメータは、ビデオフレームを符号化するために用いられる符号化精度であるビット数である請求項７９の方法。
【請求項８１】
前記パラメータは、かかるビデオフレームの少なくとも１つの画像単位のダイナミックレンジである請求項７９の方法。
【請求項８２】
前記パラメータは、かかるビデオフレームの少なくとも１つの画像単位の系のコントラストレンジである請求項７９の方法。
【請求項８３】
前記パラメータは、前記ビデオフレームに関連する量子化パラメータである請求項７９の方法。
【請求項８４】
前記パラメータは、フレーム内の少なくとも１つの領域のマクロブロックの符号化に要求されるビットの総数である請求項７９の方法。
【請求項８５】
前記符号化モードのバイアスは、０にスケーリングされる請求項７９の方法
【国際調査報告】
2004535725.tif 000045
2004535725.tif 000046