(57)【要約】ビデオ符号化器（１００）は、未圧縮ピクチャの入力するシーケンスを、予測ピクチャ間符号化されたピクチャ（１０８）、２方向ピクチャ間符号化されたピクチャ（１１０）又は、ピクチャ内符号化されたピクチャ（１０６）である、圧縮されたピクチャに変換できる。これらのピクチャは、Ｐ−ピクチャ、Ｂ−ピクチャ、Ｉ−ピクチャとそれぞれ呼ばれる。Ｂ−ピクチャは、Ｉ−ピクチャ及びＰ−ピクチャを使用するので、後で符号化されねばならない。これは、ピクチャシーケンスのリオーダリングを必要とする。ビデオ符号化器（１００）は、圧縮されたピクチャをリオーダするリオーダピクチャプール（１０４）を有する。
2004521547.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
未圧縮のピクチャの入力するシーケンスを、圧縮されたピクチャに変換するように設計された、リオーダーピクチャプールを含む、ビデオ符号化器であって、リオーダーピクチャプールは、幾つかの圧縮されたピクチャをリオーダするように設計されたことを特徴とするビデオ符号化器。
【請求項２】
圧縮されたピクチャは、予測ピクチャ間符号化されたピクチャ又は２方向ピクチャ間符号化されたピクチャであることを特徴とする、請求項１に記載のビデオ符号化器。
【請求項３】
−  先頭と最後を有し、且つ連続して、動き推定器、離散コサイン変換器、量子化器及び、ランレベル符号化器を有する、未圧縮ピクチャを圧縮されたピクチャへ変換するように設計された符号化器チェインと、
−  先頭と最後を有し、且つ連続して、ランレベル復号器、逆量子化器、逆離散コサイン変換器及び、動き補償器と有する、圧縮されたピクチャを未圧縮のピクチャへ変換するように設計された復号器チェインと、
−  可変長符号化器と、
−  符号化器チェインの最後と復号器チェインの先頭の間に配置されたリオーダーピクチャプールと、
を有することを特徴とする、請求項２に記載のビデオ符号化器。
【請求項４】
少なくとも１つの予測ピクチャ間符号化されたピクチャを、２方向ピクチャ間符号化されたピクチャへ、再符号化するように設計されることを特徴とする、請求項２に記載のビデオ符号化器。
【請求項５】
予測ピクチャ間符号化を適用することにより、少なくとも１つの予測ピクチャ間符号化されたピクチャを、予測ピクチャ間符号化されたピクチャへ、再符号化するように設計されることを特徴とする、請求項２に記載のビデオ符号化器。
【請求項６】
圧縮されたピクチャとなるように未圧縮ピクチャにＭＰＥＧ符号化を実行するように設計されることを特徴とする、請求項２に記載のビデオ符号化器。
【請求項７】
圧縮されたピクチャの圧縮の程度を変更することにより、ある程度の圧縮を有し且つリオーダーピクチャプールに同時に記憶された、幾つかの圧縮されたピクチャに、適用するように設計されていることを特徴とする、請求項２に記載のビデオ符号化器。
【請求項８】
以下の形式の再符号化：
−  予測ピクチャ間符号化されたピクチャを２方向ピクチャ間符号化されたピクチャへ再符号化すること、又は、
−  予測ピクチャ間符号化を適用することにより、予測ピクチャ間符号化されたピクチャを予測ピクチャ間符号化されたピクチャへ再符号化すること、
のどちらが適用されるかを選択することができるように設計されていることを特徴とする、請求項２に記載のビデオ符号化器。
【請求項９】
−  未圧縮ピクチャのシーケンスを表す、ビデオデータを捕捉する捕捉手段と、
−  未圧縮のピクチャの入力するシーケンスを、圧縮されたピクチャに変換するように設計された、リオーダーピクチャプールを含む、ビデオ符号化器と、
−  圧縮されたピクチャを表す、データを記憶する記憶手段と、を有し、
リーオーダーピクチャプールは、幾つかの圧縮されたピクチャをリオーダーするように設計されたことを特徴とする、ビデオ記録装置。
【請求項１０】
圧縮されたピクチャは、予測ピクチャ間符号化されたピクチャか又は、２方向ピクチャ間符号化されたピクチャである、ことを特徴とする、請求項９に記載のビデオ記録装置。
【請求項１１】
ビデオ符号化器は、少なくとも１つの予測ピクチャ間符号化されたピクチャを２方向ピクチャ間符号化されたピクチャへ再符号化するように設計されていることを特徴とする、請求項９に記載のビデオ記録装置。
【請求項１２】
ビデオ符号化器は、予測ピクチャ間符号化を適用することにより、少なくとも１つの予測ピクチャ間符号化されたピクチャを予測ピクチャ間符号化されたピクチャへ再符号化するように設計されていることを特徴とする、請求項９に記載のビデオ記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、未圧縮のピクチャの入力するシーケンスを、圧縮されたピクチャに変換するように設計された、リオーダーピクチャプールを含む、ビデオ符号化器に関連する。
【０００２】
本発明は、更に、
−  未圧縮ピクチャのシーケンスを表す、ビデオデータを捕捉する捕捉手段と、
−  未圧縮のピクチャの入力するシーケンスを、圧縮されたピクチャに変換するように設計された、リオーダーピクチャプールを含む、ビデオ符号化器と、
−  圧縮されたピクチャを表す、データを記憶する記憶手段とを有する、ビデオ記録装置に関連する。
【０００３】
前文に記載のこの種のビデオ符号化器は、Ｍ．Ｇｈａｎｂａｒｉによる、書籍”ビデオ符号化、標準コーデックへの入門”、ＩＳＢＮ  ０８５２９６７６２４の、第４６−４８ページ及び９０−１０７ページから知られている。
【０００４】
この書籍では、ランダムアクセスと高効率符号化の衝突する要求のために、ビデオシーケンスの全てのピクチャが同じように符号化されるべきではないことが記載されている。技術は、送信又は記憶するために要求される情報の量を大きく減少させるために、連続するピクチャの間の強い関係を利用するために、使用される。これらの技術は、”動き推定による予測”として知られ、先行する又は後続するピクチャから、ピクチャの間の差を表す最小の追加の情報を用いて、シーケンスの大部分のピクチャを導くことよりなる。これらの技術は、ビデオ符号化器の中に動き推定器の存在を必要とする。
【０００５】
その書籍では、ビデオシーケンス内で以下の形式のピクチャが識別される：
−  第１の形式のピクチャは、適度の圧縮で、ピクチャ内符号化されている。それらは、Ｉ−ピクチャと呼ばれる。Ｉ−ピクチャは、他のピクチャを参照することなしに符号化されるが、しかし、Ｉ−ピクチャは、参照画面として働く。Ｉ−ピクチャは、復号器により再構成するために必要なすべての情報を含む。それらは、復号のための符号化されたシーケンスのアクセス点を提供する。
【０００６】
−  第２の形式のピクチャは、ピクチャ間符号化されている。それらは、Ｐ−ピクチャと呼ばれる。Ｐ−ピクチャは、動き補償予測の技術を使用して、前のＩ−符号化された又はＰ−符号化されたピクチャを参照して予測的に符号化される。それら自身は、将来のピクチャを符号化するために、参照画面即ち、アンカーとして使用されることが可能であるが、しかし、動き補償は完全ではないので、２つのＩ−ピクチャの間のＰ−ピクチャの数を非常に多く拡張することができない。Ｐ−ピクチャの圧縮比、即ち圧縮の度合いは、Ｉ−ピクチャについてよりも非常に高い。
【０００７】
−  第３の形式のピクチャも、ピクチャ間符号化されている。それらは、Ｂ−ピクチャと呼ばれる。Ｂ−ピクチャは、２方向に又は単一方向に符号化されたピクチャである。Ｂ−ピクチャは、過去、将来又は、両方のピクチャの組合せを、それらの予測で使用しうる。動く物体の閉塞部分は、将来のフレームからよりよく補償されうるので、この使用は、動き補償の効率を増加する。それらは、続くピクチャを符号化するのに使用されないので、Ｂ−ピクチャは、符号化誤差を伝搬しない。Ｂ−ピクチャは、最高の圧縮比を提供する。
【０００８】
Ｈ．Ｈｅｒｖｅによる書籍”ディジタルテレビジョンＭＰＥＧ−１、ＭＰＥＧ−２及びＤＶＢシステムの原理”、ＩＳＢＮ０３４０６９１９０５の第３６−４２ページには、どのように先行する及び／又は後続するピクチャからＰ−及びＢ−ピクチャを予測できるかが開示されている。動画のシーケンスの場合には、動く物体は、連続するピクチャの対応する領域の間に差をもたらし、それにより、これらの２つの領域の間に明らかな相関がない。動き推定は、ブロックマッチングのような知られた技術を使用して、第２のピクチャの到着領域と第１のピクチャの出発領域の間の相関を保証する動きベクトルを定義することからなる。これは、前のピクチャからの小さな検索窓内で、現在のピクチャのマクロブロック即ち、１６ｘ１６画素のブロックを移動し、そして、最も似ているものを見つけるためにウインドウの可能なマクロブロックとそれを比較することによりなされる。２つの一致するマクロブロックの位置の差は動きベクトルである。各マクロブロックについて、少なくとも1つの動きベクトルが計算される。ピクチャは、幾つかのマクロブロックに分割される。１つのピクチャの全てのマクロブロックの動きベクトルは、動きフィールドを構成する。Ｐ−ピクチャとＩ−ピクチャ又は、２つのＰ−ピクチャを比較すると、これらのピクチャの間の時間距離により、ブロック一致は、一般的には完全ではなく、そして、動きベクトルは、比較的高い振幅である。これが、符号化される実際のブロックと一致するブロックの間の差又は予測誤差が計算され、そして、離散コサイン変換器、量子化器、ランレベル符号化器及び、可変長符号化器で連続して、Ｉ−ピクチャのブロックと同様な方法で符号化されるわけである。この処理は、動き補償と呼ばれる。
【０００９】
Ｂピクチャについては、動きベクトルは、３つの異なる方法で、即ち、前方、後方及び２方向で、最も近い参照画面のベクトルの時間補間により計算され、最小の予測誤差を与える結果が、維持され、そして、誤差はＰ−ピクチャについてと同じ方法で符号化される。予測のために使用されたピクチャから異なるマクロブロックのみが符号化される必要があり、これは、Ｂ−ピクチャとＰ−ピクチャを符号化するのに要求される情報の量を大きく減少する。動く物体のサイズは一般的にはマクロブロックよりも大きいので、連続するマクロブロックの動きベクトルの間には強い相関があり、そして、ベクトルを符号化するのに差分符号化法が使用され、これが要求されるビット数を減少させる。予測が使用できる結果を与えない場合には、例えば、ピクチャ内に完全に新たな領域が現れるような、動くカメラの場合には、ピクチャの対応する部分は、Ｉ−ピクチャについてと同じ方法で、ピクチャ内符号化される。
【００１０】
Ｂ−ピクチャは続いて、予測としてＩ−ピクチャとＰ−ピクチャを使用するので、それらは、後で符号化されなければならない。これは、入力するピクチャシーケンスのリオーダーを必要とする。Ｍ．Ｇｈａｎｂａｒｉによる、書籍”ビデオ符号化、標準コーデックへの入門”、ＩＳＢＮ  ０８５２９６７６２４の、第９７ページには、符号化器の入口に配置されたプリプロセッサで、リオーダリングが実行されることが記載されている。符号化器の入口で、Ｂ−ピクチャの符号化は、アンカーＩ−ピクチャとＰ−ピクチャを符号化した後に実行されるように遅延され、これは、Ｂ−ピクチャの符号化に要求される。
【００１１】
ピクチャリオーダリングの欠点は、リオーダリングするためのピクチャの一時的な記憶は、多量のメモリとその結果のメモリバスの帯域幅を必要とすることである。多量のメモリとその結果の帯域幅の要求は、特に高精細（ＨＤ）ビデオ符号化については問題となる。
【００１２】
本発明の第１の目的は、シーケンス内のピクチャのリオーダリングのために比較的弱い記憶要求を有する、前文で述べた形式のビデオ符号化器を提供することである。
【００１３】
本発明の第２の目的は、シーケンス内のピクチャのリオーダリングのために比較的弱い記憶要求を有するビデオ符号化器を含む、ビデオ記録装置を提供することである。
【００１４】
本発明の第１の目的は、リオーダーピクチャプールは、幾つかの圧縮されたピクチャをリオーダーするように設計されることにより達成される。圧縮されたピクチャは、未圧縮のピクチャよりも記憶するのに小さい。３つ程度のオーダーの、少数のある時に圧縮されたピクチャが、後の時点で更に処理するのを待つために、リオーダーピクチャプールに記憶される。
【００１５】
本発明に従ったビデオ符号化器の実施例は、圧縮されたピクチャは、予測ピクチャ間符号化されたピクチャ又は２方向ピクチャ間符号化されたピクチャであることを特徴とする。この実施例の利点は、３Ｄ再帰的検索（３Ｄ−ＲＳ）のような再帰的動き推定アルゴリズムの収束と統一が改善されることが期待されることである。これは、ピクチャは表示順序でビデオ符号化器に到着し、そして、これゆえに、小さな時間的な差を有するという事実による。これは、リオーダリングが、ビデオ符号化器の入力で発生する場合ではないことに注意する。増加しうる、検索ウインドウは、小さくされることが可能であり、そして、伝統的な動き推定器と同様な性能を得ながら、候補動きベクトルの数が、減少される。減少された数の動きベクトル候補の有益な副作用は、動き推定処理の計算及びメモリ帯域幅要求が非常に減少されることである。
【００１６】
本発明に従ったビデオ符号化器の実施例は、
−  先頭と最後を有し、且つ連続して、動き推定器、離散コサイン変換器、量子化器及び、ランレベル符号化器を有する、未圧縮ピクチャを圧縮されたピクチャへ変換するように設計された符号化器チェインと、
−  先頭と最後を有し、且つ連続して、ランレベル復号器、逆量子化器、逆離散コサイン変換器及び、動き補償器と有する、圧縮されたピクチャを未圧縮のピクチャへ変換するように設計された復号器チェインと、
−  可変長符号化器と、
−  符号化器チェインの最後と復号器チェインの先頭の間に配置されたリオーダーピクチャプールと、
を有する。
【００１７】
この実施例では、考慮の下での構造により強く影響され、リオーダーピクチャプールの位置は、ランレベル符号化器（ＲＬＥ）の後で、且つ、可変長符号化器（ＶＬＥ）の前である。リオーダーピクチャプールの位置は、実際には、離散コサイン変換き（ＤＣＴ）から可変長符号化器（ＶＬＥ）の、符号化器チェインン内のどこでも良い。ＶＬＥ端に配置される場合には、これは、小さな記憶装置を意味するが、しかし、逆圧縮のために対応する大ききな計算的な労力を意味する。同様に、ＤＣＴの近くに配置される場合には、少ない計算的な労力を意味するが、しかし大きな記憶の要求を意味する。無損失及び損失のある両方の、専有の埋め込まれた圧縮及び逆圧縮技術は、符号化器チェイン内のリオーダーピクチャプールの所定の位置について、更に記憶要求を減少させるために適用されることが可能である。位置の選択は、埋め込まれた圧縮アルゴリズムの形式と複雑さに影響を与える。可変長符号化器は、ハフマン符号化又は算術符号化を、実行するように、設計されることが可能である。
【００１８】
本発明に従ったビデオ符号化器の実施例は、少なくとも１つの予測ピクチャ間符号化されたピクチャを、２方向ピクチャ間符号化されたピクチャへ、再符号化するように設計される。未圧縮のピクチャは、２つのフェーズの圧縮された２方向ピクチャ間符号化されたピクチャへ、変換される。第１のパスでは、未圧縮のピクチャが予測ピクチャ間符号化されたピクチャへ変換される。第２のパスでは、これらの後者のピクチャは、２方向ピクチャ間符号化されたピクチャへ、変換される。これを、以下に更に詳細に説明する。第１のパスでは、入力する未圧縮のピクチャが、Ｉ−ピクチャ、Ｐ−ピクチャ及び、Ｂｆｏｒｗａｒｄ−ピクチャのストリームとして圧縮され、ここで、前の参照画面からの前方予測のみを有するＢ−ピクチャとして、Ｂｆｏｒｗａｒｄ−ピクチャを定義する。Ｐ−ピクチャとＢｆｏｒｗａｒｄ−ピクチャは構造が同様であるが、しかし、使用では異なっており、Ｐ−ピクチャは、参照画面として働き得るが、Ｂｆｏｒｗａｒｄ−ピクチャは働かず、しかし、後に２方向のピクチャ間符号化されたピクチャとなることに注意する。例えば、ピクチャの意図されたグループ（ＧＯＰ）の構造は、｛Ｉ，Ｂ，Ｂ，Ｐ，Ｂ，Ｂ，Ｐ｝である場合には、ピクチャは第１のパスで｛Ｉ，Ｂｆｏｒｗａｒｄ，Ｂｆｏｒｗａｒｄ，Ｐ，Ｂｆｏｒｗａｒｄ，Ｂｆｏｒｗａｒｄ，Ｐ｝として符号化される。これらの圧縮されたピクチャは、一時的にリオーダーピクチャプールに記憶される。リオーダリングは、これらの圧縮されたピクチャに実行される。参照画面も構成する、Ｉ−ピクチャとＰ−ピクチャは、リオーダピクチャプールに最初に残り、その間にあるＢｆｏｒｗａｒｄピクチャは、Ｂ−ピクチャとして再符号化される前ではなくしかし後に続く。参照画面を構成する、圧縮されたＩ−ピクチャとＰ−ピクチャは、必要なときに、リオーダーピクチャプールから取り出され、逆圧縮されそして、参照画面プールに格納され、これは、要求される前方及び後方参照画面のために配置される。第２のパスでは、記憶されたＢｆｏｒｗａｒｄピクチャは、リオーダーピクチャプールから抽出されそしてそれらを復号器チェインにより逆圧縮することにより再発生される。再発生されたＢｆｏｒｗａｒｄピクチャは、後方予測が付加されて、Ｂ−ピクチャとして符号化される。後方予測は、将来の参照画面からなされ、これは、前に抽出されそして、参照画面プールに存在する。選択的に、前方予測は新しく行われる。これは、第２のパスで、他のベクトルフィールドからの情報が組み込まれ、より良い動き推定となるので、利益がある。動きベクトルは、最も近い参照画面からの時間補間により異なる３つの方法で、即ち、前方、後方、及び、２方向で、計算され；結果は、最小の予測誤差を与えることが維持される。このように生成されたＢピクチャは、符号化器チェインで再度圧縮されそして、リオーダーピクチャプールを通して流れる。リーオーダーピクチャープールの出力は、伝送順序である。例えば、前に述べたＧＯＰ構造を使用して、伝送出力順序は、｛Ｉ，Ｐ，Ｂ，Ｂ，Ｐ，Ｂ，Ｂ｝である。ピクチャリオーダープールに残るピクチャは、ビットストリームを形成するために、可変長符号化器により、選択で、さらに圧縮される。正確な再発生のためにＢｆｏｒｗａｒｄピクチャの品質は、十分に高くなければならないことに注意する。これは、精密な量子化を意味し、これは、伝送で送られるＩ−、Ｐ−及びＢ−ピクチャの量子化と異なる。
【００１９】
最初の第１のパスの後に、基準画面の位置を選択する自由があることは、本実施例の利点である。リオーダーピクチャプールに到着する圧縮されたピクチャは、最初にＰとして割り当てられているが、予測の深さを拡張するために、Ｂｆｏｒｗａｒｄとして再割り当てされることが可能である。逆にＢｆｏｒｗａｒｄをＰ−ピクチャとして再割当てる及び参照画面として固定することも成り立つ。圧縮中に、ピクチャに関する更なる統計的な情報が得られ、これは、これらの判断を行うのに有利にする。統計的な情報は、例えば、動きベクトルのサイズと予測誤差に関連する。
【００２０】
圧縮の程度が比較的高いことは、本実施例の他の利点である。第２のパスをスキップし、そして、Ｂｆｏｒｗａｒｄピクチャをリオーダーピクチャプールを介して可変長符号化器へ、直接送ることが可能である。この形式の符号化器は、少なくとも、｛Ｉ，Ｂｆｏｒｗａｒｄ，Ｐ，Ｂｆｏｒｗａｒｄ，Ｐ，．．．｝シーケンスとして知られている。Ｂｆｏｒｗａｒｄ−ピクチャの圧縮の程度は、Ｐ−ピクチャについてよりも高く、等しい程度の圧縮よりも、全体的に高い程度の圧縮となる。
【００２１】
本発明に従ったビデオ符号化器の実施例は、予測ピクチャ間符号化を適用することにより、少なくとも１つの予測ピクチャ間符号化されたピクチャを、予測ピクチャ間符号化されたピクチャへ、再符号化するように設計される。第２のパスでは、他のベクトルフィールドからの情報は、組み込まれ、より良い動き推定となることが可能である。代わりに、予測ピクチャ間符号化は、再量子化により適用されることが可能である。再量子化の利点は、ピクチャ当りに割当てられた有効なビットを適用することを可能とする。量子化器は、ピクチャをわたり、量子化を適応的に変えるために、第１の圧縮パス中に得られた、統計的情報を利用できる。これは、良好な符号化効率と品質を達成できる。
【００２２】
本発明に従ったビデオ符号化器の実施例は、圧縮されたピクチャとなるように未圧縮ピクチャにＭＰＥＧ符号化を実行するように設計される。種々の形式のＭＰＥＧ符号化は、例えば、ＭＰＥＧ−１、ＭＰＥＧ−２又は、ＭＰＥＧ−４のような、本発明に従った各々の種々の実施例により実行される。
【００２３】
本発明に従ったビデオ符号化器の実施例は、圧縮されたピクチャの圧縮の程度を変更することにより、ある程度の圧縮を有し且つリオーダーピクチャプールに同時に記憶された、幾つかの圧縮されたピクチャに、適用するように設計されている。リオーダーピクチャプールに要求されるメモリの量は、
−  未圧縮ピクチャのサイズ、
−  予測深さとも呼ばれる、Ｉ−とＰ−ピクチャの間の連続するＢ−ピクチャの数、
−  圧縮されたピクチャの圧縮の程度、
に依存する。
リオーダピクチャプールについて利用できるメモリが固定されている場合には、同時に記憶できるピクチャの数を増加するために、圧縮されたピクチャの圧縮の程度を変更することが可能である。多くの符号化器は、最大でも連続する２つのＢ−ピクチャに制限されている。本発明に従ったビデオ符号化器のこの実施例では、Ｉ−とＰ−ピクチャの間で伝送できる連続するＢ−ピクチャの数を増加できる。圧縮されたピクチャのサイズは、例えば、品質とのトレードオフで、量子化のレベルにより、影響を受ける。
【００２４】
本発明に従ったビデオ符号化器の実施例では、
−  予測ピクチャ間符号化されたピクチャを２方向ピクチャ間符号化されたピクチャへ再符号化すること、
−予測ピクチャ間符号化されたピクチャを、新たな前方予測を含む２方向ピクチャ間符号化されたピクチャへ再符号化すること、又は、
−  予測ピクチャ間符号化を適用することにより、予測ピクチャ間符号化されたピクチャを予測ピクチャ間符号化されたピクチャへ再符号化すること、
のいずれかが適用されるかを選択することができるように設計されている。
【００２５】
この実施例は、ランタイムスケーラビリティに役立ち、即ち、異なる特性を有する異なる解決方法を有するようにパラメータ化される。ビデオ符号化器のこの実施例は、実行時に、異なる形式の再符号化の間で切り替えることができ、その各々は、計算性能の空間、メモリ要求、メモリ帯域幅、電力、符号化効率及び、品質の点を設定する。このランタイムスケーラビリティのほかに、例えば、従っていないＤＣＴ及び同様な、おそらく品質の犠牲で、より低い計算生能又は帯域幅ですむ、より安価版の符号化器チェインと復号器チェインを組み込むことも可能である。符号化規格に従って実行される参照画面の内部復号を維持することが推薦される。
【００２６】
本発明の第２の目的は、未圧縮のピクチャの入力するシーケンスを、圧縮されたピクチャに変換するように設計された、リオーダーピクチャプールを含む、ビデオ符号化器を有し、リーオーダーピクチャプールは、幾つかの圧縮されたピクチャをリオーダーするように設計されたことを特徴とする、ビデオ記録装置により達成される。
【００２７】
本発明に従ったビデオ符号化器の及びビデオ記録装置の、これらのそして他の面は、添付の図面を参照して、以下に記載の実行及び実施例に関する説明から明らかとなろう。
【００２８】
図１は、未圧縮のピクチャの入力するシーケンスを圧縮されたピクチャに変換するように設計されたビデオ符号化器１００の実施例の概略を示す。ビデオ符号化器１００は、
−  先頭と最後を有し、且つ連続して、動き推定器１２４、離散コサイン変換器１２６、量子化器１２８及び、ランレベル符号化器１２９を有する、符号化器チェイン１０２と、
−  先頭と最後を有し、且つ連続して、ランレベル復号器１２３、逆量子化器１２２、逆離散コサイン変換器１２０及び、動き補償器１１８と有する、復号器チェイン１１６と、
−  可変長符号化器１３４と、
−  符号化器チェイン１０２の最後と復号器チェイン１１６の先頭の間に配置されたリオーダーピクチャプール１０４と、
−  前の参照画面１３０と将来の参照画面１３２を記憶する、参照画面プール１０３と、を有する。
【００２９】
リオーダーピクチャプール１０４は、幾つかの圧縮されたピクチャを保持するように設計されている。以下の形式のピクチャ、Ｉ−ピクチャ１０６、Ｐ−ピクチャ１０８、Ｂｆｏｒｗａｒｄ−ピクチャ１０９及び、Ｂ−ピクチャ１１０が、記憶されうる。
【００３０】
未圧縮ピクチャの入力するシーケンスは、入力コネクタ１１２で、ビデオ符号化器１００に入力する。マクロブロック即ち、１６ｘ１６画素のブロックについてのピクチャの符号化を説明する。各ピクチャ内で、マクロブロックは、左から右へのシーケンスで符号化される。所定のマクロブロックで、符号化モードが選択される。これは、ピクチャ形式と動き補償予測の効果に依存する。符号化モードに依存して、過去及び／又は将来の参照画面に基づきマクロブロックの内容の動き補償予測が、動き推定器１２４により形成される。これらの参照画面は、参照画面プール１０３から取り出される。予測は、予測誤差を形成するために、現在のマクロブロック、即ち、未圧縮のピクチャの画素内の実際のデータから減算される。予測は、画素のマトリクスであることに注意する。予測誤差は、離散コサイン変換器１２６に入力され、離散コサイン変換器は、予測誤差を画素の８ｘ８のブロックに分割しそして、各画素の８ｘ８のブロックに離散コサイン変換を実行する。結果の２次元のＤＣＴ係数の８ｘ８のブロックは、量子化を実行する、量子化器１２８に入力される。量子化は、主に、高い周波数に影響する。人間の視覚系は、高い周波数での画像歪みに敏感でない。量子化された２次元のＤＣＴ係数の８ｘ８のブロックは、ジグザグ順序で走査され、そして、ランレベル符号化器１２９により、量子化されたＤＣＴ係数の１次元ストリングに変換される。このストリングは、圧縮されたピクチャを示す。そのような圧縮されたピクチャは、リオーダーピクチャプール１０４に、後の使用のため、例えば、参照画面として働くために、記憶される。圧縮されたピクチャは、可変長符号化ストリングに変換される。この変換は、可変長符号化器１３４により実行される。
【００３１】
予測誤差のほかに、他の情報、例えば、ピクチャの形式と動きベクトルフィールドが同様な方法で符号化される。
【００３２】
動き推定は参照画面を必要とする。前の参照画面１３０と将来の参照画面が、復号器チェイン１１６により、圧縮されたピクチャから再構成される。圧縮されたピクチャは、必要なときにリオーダーピクチャプール１０４から取り出される。それらは、ランレベル復号器１２３、逆量子化器１２２、逆離散コサイン変換器１２０及び、動き補償器１１８により連続して処理される。これらの４つのユニットは、符号化器チェイン１０２の４つのユニットに関連する逆の動作を、逆の順序で実行する。再生後に、参照画面は、後続する未圧縮ピクチャの動き推定に使用されるために、一時的に参照画面プールに記憶される。
【００３３】
図２は、ピクチャ２０２−２２６のシーケンスの概略を示す。以下の形式のピクチャが、区別される：
−  Ｉ−ピクチャ２０２及び２２６、
−  Ｐ−ピクチャ２０８、２１４及び２２０、
−  Ｂ−ピクチャ２０４、２０６、２１０、２１２、２１６、２１８、２２２及び２２４。
【００３４】
シーケンスの一部はグループオブピクチャ（ＧＯＰ）と呼ばれている。図２は、Ｎ＝３且つＭ＝１２のＭＰＥＧのグループオブピクチャ（ＧＯＰ）の例を示し、
−  Ｎは、ＧＯＰを定義する、２つの連続するＩ−ピクチャ２０２と２２６の間の、ピクチャの数での距離であり、
−  Ｍは２つの連続するＰ−ピクチャ２０８，１２４及び２２０の間の、ピクチャの数での距離である。
【００３５】
例えば２２８の、矢印の曲線は、他のピクチャを符号化するために、ピクチャが参照画面として使用されることを示す。例えば、Ｉ−ピクチャ２０２は、Ｐ−ピクチャ２０８を予測し且つ符号化するための参照画面として使用される。Ｐ−ピクチャ２０８は、その順番で、矢印の曲線２３０、２３２、２３４、２３６それぞれにより示された、Ｐ−ピクチャ２１４を予測するのに、そして、Ｂ−ピクチャ２０４、２０６、２１０及び２１２を導くのに使用される。
【００３６】
図３は、ピクチャ３０２−３２０のシーケンスの概略を２回示し：
−  図１で示されたビデオ符号化器を通した、パス１で示された、第１のパス後であり、
−  図１で示されたビデオ符号化器を通した、パス２で示された、第２のパス後である。
【００３７】
以下の表は、第１と第２のパスの後にどの形式のピクチャが区別されるかと、図中で使用されている参照を示す。
【００３８】
【表１】
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矢印の曲線、例えば３２２は、ピクチャが他のピクチャを符号化するための参照画面として使用されることを示す。例えば、Ｉ−ピクチャ３０２は、Ｐ−ピクチャ３０８を予測し且つ符号化するための参照画面として使用される。Ｐ−ピクチャ３０８は、その順番で、矢印の曲線３２８、３３０、３３２、３３４それぞれにより示された、Ｂ−ピクチャ３０５、３０７、３１０及び、３１２を導くのに使用される。
【００３９】
図４は、動き推定に関連して、符号化器遅延１０２の状況でのデータ形式のいくつかの例の概略を示す。以下の例が示されている：
−  圧縮される、未圧縮のピクチャ４０２、
−  参照画面４０４、
−  予測４０６、
−  動きベクトルフィールド４０８、
−  予測誤差４１０。
【００４０】
圧縮される未圧縮のピクチャ４０２と参照画面４０４に基づいて、予測４０６と動きベクトルフィールド４０８が計算される。予測４０６は、未圧縮のピクチャ４０２から減算される。この結果は、予測誤差４１０である。予測誤差４１０と動きベクトルフィールド４０８は、符号化チェイン１０２の残りにより、符号化される。
【００４１】
図５は、本発明に従ったビデオ記録装置５００の構成要素を示す。ビデオ記録装置５００は、記録される画像を表すビデオ信号を捕捉する、捕捉手段５０８を有する。ビデオ信号は、外部で発生され、そして、ビデオ記録装置５００へ伝送される。この場合には、信号は、アンテナ又はケーブルを介して受信された放送信号でもよい。ビデオ信号は、電荷結合素子（ＣＣＤ）５０２により、内部的に発生されてもよい。例えば、カムコーダのようなビデオ記録装置５００は、携帯できる。ビデオ記録装置５００は、更に、捕捉されたビデオ信号を圧縮する、ビデオ符号化器１００と、圧縮されたビデオ信号を表すビットストリームを記憶する記憶装置５０６を有する。圧縮されたビデオ信号の伝送も、可能である。圧縮されたビデオ信号は、コネクタ５０４の出力に供給される。ビデオ符号化器１００は、図１に記載のように実行される。
【００４２】
上述の実施例は、本発明を限定するのではなく説明するものであり、当業者は添付の請求項の範囲から離れることなしに代わりの実施例を設計できることに、注意するべきである。請求項で、括弧内の参照番号は、請求項を限定すると解釈するべきではない。単語”有する”は、請求項に記載された以外の構成要素又はステップの存在を除外しない。構成要素の前の単語”ａ”又は”ａｎ”は、複数のそのような構成要素の存在を除外しない。本発明は、幾つかの特徴的な要素を有するハードウェアにより及び、適するプログラムのされたコンピュータにより実行されてもよい。幾つかの手段を列挙するユニットの請求項では、これらの手段の幾つかは、ハードウェアの１つの同じアイテムにより実現されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】ビデオ符号化器の実施例の概略を示す図である。
【図２】グループオブピクチャの例の概略を示す図である。
【図３】２つのパスの予測を示す図である。
【図４】動き推定器の状況でのデータ形式の例の概略を示す図である。
【図５】ビデオ記録装置の構成要素の概略を示す図である。
【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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