(57)【要約】      （修正有）【課題】  ビデオ・フォーマット変換装置および方法を提供する。【解決手段】  第１フォーマットのビット・ストリームを第１フォーマットのデータに復号化し、各マクロブロックの各々の量子化パラメータを決定する。フォーマット変換モジュールは、第１フォーマットのデータの解像度を変更して、第２フォーマットが有すべき解像度に合致させる。量子化パラメータ変換モジュールは、量子化パラメータを、第２フォーマットの解像度に合致する解像度を有するマクロブロックの量子化パラメータに変換し、偏差値を計算する。第２フォーマットの符号化器は、符号化処理の間に現スライスが使用したビット数を用いてフレーム内のビットの総数を更新し、次スライスの平均量子化パラメータを設定する。第２フォーマットの符号化器はまた、平均量子化パラメータを偏差値に加算して、次スライス内のマクロブロックの各々の量子化パラメータを取得し符号化する。【選択図】図１
2007060258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１フォーマットのビット・ストリームを第２フォーマットのビット・ストリームに変換すべく適合されたビデオ・フォーマット変換装置であって、前記第１フォーマットのビット・ストリームが第１フォーマットのフレームを複数個含んでいて、
前記第１フォーマットのビット・ストリームを受信し、前記第１フォーマットのビット・ストリームを第１フォーマットのデータに復号化する第１フォーマットの復号器であって、前記第１フォーマットのフレーム内の各マクロブロックの各々の量子化パラメータを決定する第１フォーマットの復号器と、
前記第１フォーマットの復号器と電気的に接続されたフォーマット変換モジュールであって、前記第１フォーマットのデータを受信し、前記第１フォーマットのデータの解像度を変更して前記解像度を前記第２フォーマットが有すべき解像度に合致させるフォーマット変換モジュールと、
前記第１フォーマットの復号器と電気的に接続されていて、各マクロブロックの各々の量子化パラメータを受信する量子化パラメータ変換モジュールであって、前記量子化パラメータを前記第２フォーマットの解像度に合致する解像度を有するマクロブロックの量子化パラメータに変換し、変換された量子化パラメータの偏差値を計算する量子化パラメータ変換モジュールと、
前記フォーマット変換モジュールおよび前記量子化パラメータ変換モジュールと電気的に接続されていて、事前に予測されたフレーム内のビットの総数を、符号化処理の間に現スライスが使用したビット数に更新する第２フォーマットの符号化器であって、前記フレーム内のビットの総数、各フレームで使用できるビットの平均個数、および現フレームの量子化パラメータの平均値に基づいて、次スライス内の平均量子化パラメータを設定し、平均量子化パラメータを次スライス内のマクロブロックの各々の偏差値に加算して、次スライス内のマクロブロックの各々の量子化パラメータを取得し、量子化パラメータに基づいて、前記フォーマット変換モジュールから送信された前記第２フォーマットの解像度に合致する解像度を有するマクロブロックを符号化して、前記符号化されたビット・ストリームを前記第２フォーマットで出力する第２フォーマットの符号化器とを含むビデオ・フォーマット変換装置。
【請求項２】
前記量子化パラメータ変換モジュールが、量子化パラメータを次式に基づいて、第２フォーマットの解像度に合致する解像度を有するマクロブロックの量子化パラメータに変換し、
【数１】
2007060258.tif 000006
式中、ＱＰ２（ｉ，ｊ）は第２フォーマットに合致するマクロブロックの量子化パラメータ、ｉ、ｊは各々第２フォーマットのフレーム内のＸ座標とＹ座標、ＱＰ１（ｘ，ｙ）は第１フォーマットのフレーム内のマクロブロックの量子化パラメータ、ｘ、ｙは各々第１フォーマットのフレーム内のＸ座標とＹ座標、ｍは第１フォーマットのフレームの水平解像度の、第２フォーマットのフレームの水平解像度に対する比率または相似率、ｎは第１フォーマットのフレームの垂直解像度の、第２フォーマットのフレームの垂直解像度に対する比率または相似率である、請求項１に記載のビデオ・フォーマット変換装置。
【請求項３】
前記量子化パラメータ変換モジュールが、各々のマクロブロックの量子化パラメータから、前記マクロブロックが所属するスライスの平均量子化パラメータ値を減算して偏差値を求め、前記平均量子化パラメータ値が、前記スライス内の全てのマクロブロックの量子化パラメータの平均を基準とする、請求項１に記載のビデオ・フォーマット変換装置。
【請求項４】
現フレームの量子化パラメータの平均値が、現フレーム内の全てのスライス内の平均量子化パラメータの平均を求めることにより得られ、各フレームで使用できるビットの平均個数が、符号化処理の間に設定されたビットレート、フレームレート、およびバッファサイズに基づいて得られ、初期平均量子化パラメータが、量子化されたフレーム内のビット数が各フレームで使用できるビットの平均個数に近づいても超えないようにさせる最小値である、請求項１に記載のビデオ・フォーマット変換装置。
【請求項５】
前記第２フォーマットの符号化器が、最初に入力されたフレーム内における最初に入力されたスライス内の各マクロブロックの平均量子化パラメータを導出すべく、復号化動作のどれも未だ完了していない場合、前記第２フォーマットの符号化器がフレーム内のビットの総数を予測する、請求項１に記載のビデオ・フォーマット変換装置。
【請求項６】
前記第２フォーマットの符号化器が、次フレーム内で最初に入力されたスライス内の各マクロブロックの平均量子化パラメータを導出すべく、符号化処理の間に現フレーム内の全てのマクロブロックが使用したビットの総数に基づいて、次フレームが使用する可能性があるビットの総数を推定する、請求項１に記載のビデオ・フォーマット変換装置。
【請求項７】
前記第２フォーマットの符号化器が、
符号化処理の間に同一スライス内のマクロブロックが使用したビット数をスライス単位に合算して、符号化処理の間にスライスが使用したビットの総数を計算するスライスビット数計算ユニットと、
前記スライスビット数計算ユニットと電気的に接続されたフレームビット数更新ユニットであって、前記スライスビット数計算ユニットが計算したビット数を用いて、前記フレーム内の同一位置において当初推定された前記スライスのビット数を代替し、代替した後でフレーム全体のビットの総数を再計算するフレームビット数更新ユニットと、
前記フレームビット数更新ユニットから送信されたフレーム内のビットの総数、各フレームで使用できるビットの平均個数、および現フレームの量子化パラメータの平均値に基づいて、次に入力されたスライス内の各マクロブロックの平均量子化パラメータを導出する量子化パラメータ計算ユニットと、
前記量子化パラメータ変換モジュールと電気的に接続された量子化パラメータ調整ユニットであって、前記入力されたスライス内のマクロブロックの偏差値を１個ずつ受信し、前記量子化パラメータ計算ユニットから送信された前記平均量子化パラメータを各々の偏差値に加算して、前記スライス内のマクロブロックの量子化パラメータを取得する量子化パラメータ調整ユニットと、
前記量子化パラメータ調整ユニットおよび前記フォーマット変換モジュールと電気的に接続された符号化ユニットであって、前記フォーマット変換モジュールから送信された前記第２フォーマットに合致する解像度を有するマクロブロックを、前記量子化パラメータ調整ユニットから受信したマクロブロックの量子化パラメータに基づいて符号化して、符号化されたビット・ストリームを第２フォーマットで出力し、さらに、前記マクロブロックを符号化する際に使用したビット数を前記スライスビット数計算ユニットへ送信する符号化ユニットとを含む、請求項１に記載のビデオ・フォーマット変換装置。
【請求項８】
現フレームの量子化パラメータの平均値が、前記量子化パラメータ計算ユニットにより、現フレーム内の全てのスライス内の平均量子化パラメータの平均を求めることにより得られ、各フレームで使用できるビットの平均個数が、符号化処理の間に設定されたビットレート、フレームレート、およびバッファサイズに基づいて得られ、前記量子化パラメータ計算ユニットが平均量子化パラメータを、量子化されたフレームのビットの総数が、各フレームで使用できるビットの平均個数に近づいても超えないようにさせる最小値に設定する、請求項７に記載のビデオ・フォーマット変換装置。
【請求項９】
前記第２フォーマットの符号化器がさらに、前記符号化ユニットと電気的に接続されたフレームビット数計算ユニットを含み、前記符号化ユニットがどの符号化演算も未だ完了していない場合に、前記フレームビット数計算ユニットが前記フレームのビットの総数を予測し、前記ビットの総数に基づいて前記量子化パラメータ計算ユニットが、最初に入力されたフレーム内で最初に入力されたスライス内の各マクロブロックの平均量子化パラメータの初期値を導出できるようにする、請求項７に記載のビデオ・フォーマット変換装置。
【請求項１０】
前記第２フォーマットの符号化器がさらに、前記符号化ユニットと電気的に接続されたフレームビット数計算ユニットを含み、前記フレームビット数計算ユニットが、符号化処理の間に現フレーム内の全てのマクロブロックが使用したビットの総数に基づいて次フレームで使用する可能性のあるビットの総数を推定して、前記ビットの総数に基づいて前記量子化パラメータ計算ユニットが、次フレーム内で最初に入力されたスライス内の各マクロブロックの量子化パラメータの初期値を導出できるようにする、請求項７に記載のビデオ・フォーマット変換装置。
【請求項１１】
第１フォーマットのビット・ストリームを第２フォーマットのビット・ストリームに変換すべく適合されたビデオ・フォーマット変換方法であって、前記第１フォーマットのビット・ストリームが第１フォーマットのフレームを複数個含んでいて、
（ａ）前記第１フォーマットのフレームを受信し、前記フレームを第１フォーマットのデータへ復号化して、前記第１フォーマットのフレーム内の各マクロブロックの各々の量子化パラメータを決定するステップと、
（ｂ）前記第１フォーマットのデータの解像度を変更して、前記解像度を第２フォーマットが有すべき解像度に合致させ、前記第１フォーマットのフレーム内の各マクロブロックの各々の量子化パラメータを、前記第２フォーマットの解像度に合致する解像度を有するマクロブロックの量子化パラメータに変換し、変換された量子化パラメータの偏差値を計算するステップと、
（ｃ）平均量子化パラメータを推定するステップと、
（ｄ）入力されたスライス内のマクロブロックの偏差値に前記平均量子化パラメータを加算して、マクロブロックの量子化パラメータを取得するステップと、
（ｅ）ステップ（ｄ）で得られた前記量子化パラメータに基づいて、前記第２フォーマットの解像度を有するマクロブロックを符号化し、符号化されたビット・ストリームを第２フォーマットで出力して、符号化処理の間にマクロブロックが使用したビット数を計算するステップと、
（ｆ）前記入力されたスライス内のマクロブロックの全てが符号化済みであるか否かを判定し、前記入力されたスライス内のマクロブロックの全てが符号化済みであればプロセスは次のステップ（ｇ）へ進み、さもなければステップ（ｄ）へ戻り、
（ｇ）前記フレーム内のスライスの全てが符号化済みであるか否かを判定し、前記フレーム内のスライスで符号化されていないものがあればプロセスは次のステップ（ｈ）へ進み、さもなければ次フレームを処理すべくステップ（ａ）へ戻り、
（ｈ）符号化処理の間にスライスが使用したビットの総数を計算し、ステップ（ｃ）へ戻って次の入力されたスライスの平均量子化パラメータを推定するステップと、を含むビデオ・フォーマット変換方法。
【請求項１２】
前記ステップ（ｈ）において、符号化処理の間にスライスが使用したビットの総数を用いて、前記フレーム内の同一位置にあるスライス内のビット数を代替し、前記フレームが使用したビットの総数を再計算して、前記ステップ（ｃ）で次に入力されたスライスの平均量子化パラメータの推定の根拠を提供する、請求項１１に記載のビデオ・フォーマット変換方法。
【請求項１３】
前記ステップ（ｃ）において、前記平均量子化パラメータが、前記フレームのビットの総数、各フレームで使用できるビットの平均個数、および現フレームの量子化パラメータの平均値に基づいて得られ、前記現フレームの量子化パラメータの平均値が、現フレーム内の全てのスライス内の平均量子化パラメータの平均を求めることにより得られ、各フレームで使用されたビットの平均個数が、符号化処理の間に設定されたビットレート、フレームレート、およびバッファサイズに基づいて得られ、前記平均量子化パラメータが、量子化されたフレーム内のビット数が各フレームで使用できるビットの平均個数に近づいても超えないようにさせる最小値である、請求項１２に記載のビデオ・フォーマット変換方法。
【請求項１４】
いずれかの符号化処理が完了する前に、前記フレームのビットの総数を予測することにより平均量子化パラメータが推定され、最初に入力されたフレーム内で最初に入力されたスライス内の各マクロブロックの平均量子化パラメータの初期値が前記ビットの総数に基づいて導出される、請求項１１に記載のビデオ・フォーマット変換方法。
【請求項１５】
前記平均量子化パラメータの初期値が、量子化されたフレームのビットの総数が各フレームで使用できるビットの平均個数に近づいても超えないようにさせる最小値であり、前記各フレームで使用できるビットの平均個数が、符号化処理の間に設定されたビットレート、フレームレート、およびバッファサイズに基づいて得られる、請求項１４に記載のビデオ・フォーマット変換方法。
【請求項１６】
前記ステップ（ｃ）において、符号化処理の間に現フレーム内の全てのマクロブロックが使用したビットの総数が、次フレームで使用する可能性のあるビットの総数を推定する根拠としての役割を果たし、次フレーム内で最初に入力されたスライス内の各マクロブロックの平均量子化パラメータの初期値を、次フレームが使用する可能性のあるビットの総数を用いて推定する、請求項１１に記載のビデオ・フォーマット変換方法。
【請求項１７】
前記平均量子化パラメータの初期値が、量子化されたフレームのビットの総数が各フレームで使用できるビットの平均個数に近づいても超えないようにさせる最小値であり、前記各フレームで使用できるビットの平均個数が、符号化処理の間に設定されたビットレート、フレームレート、およびバッファサイズに基づいて得られる、請求項１６に記載のビデオ・フォーマット変換方法。
【請求項１８】
前記ステップ（ｂ）において、第１フォーマットのフレーム内のマクロブロックの量子化パラメータが、次式に基づいて、第２フォーマットの解像度に合致する解像度を有するマクロブロックの量子化パラメータに変換され、
【数２】
2007060258.tif 000007
式中、ＱＰ２（ｉ，ｊ）は第２フォーマットに合致するマクロブロックの量子化パラメータ、ｉ、ｊは各々第２フォーマットのフレーム内のＸ座標とＹ座標、ＱＰ１（ｘ，ｙ）は第１フォーマットのフレーム内のマクロブロックの量子化パラメータ、ｘ、ｙは各々第１フォーマットのフレーム内のＸ座標とＹ座標、ｍは第１フォーマットのフレームの水平解像度の、第２フォーマットのフレームの水平解像度に対する比率または相似率、ｎは第１フォーマットのフレームの垂直解像度の、第２フォーマットのフレームの垂直解像度に対する比率または相似率である、請求項１１に記載のビデオ・フォーマット変換方法。
【請求項１９】
前記ステップ（ｂ）において、前記偏差値が、各々のマクロブロックが所属するスライスの平均量子化パラメータ値を、各々のマクロブロックの量子化パラメータから減算して求められ、前記平均量子化パラメータ値が、スライス内の全てのマクロブロックの量子化パラメータの平均値である、請求項１１に記載のビデオ・フォーマット変換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はビデオ・フォーマット変換装置および方法、特に量子化パラメータを計算するプロセスを簡素化できるビデオ・フォーマット変換装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオを異なる機器に保存したり、または異なる機器へ送信したり再生する場合、異なる装置の仕様に合わせるために圧縮ビデオデータを異なるフォーマットに変換する必要がある。例えば、ＭＰＥＧ２フォーマットで符号化されたデータをＭＰＥＧ４フォーマットのデータに変換する場合、従来の方法では、ＭＰＥＧ２復号化技術を用いてデータを復号化し、復号化した後で、ＭＰＥＧ４符号化技術を用いてデータを符号化する。しかし、そのような方法は、完全装備のＭＰＥＧ２復号化設備、および完全装備のＭＰＥＧ４符号化設備を別途必要とするため、比較的高価であり、しかも設備が大掛かりになる。
【０００３】
図１を参照するに、別の従来方法が特許文献１に記載されており、ビデオトランスコード装置を用いてビデオ・フォーマット変換の目的を達成する。当該ビデオトランスコード装置は、復号器１０３、符号化器２０２、ビデオ前処理ユニット３００、フレームメモリ・ユニット４００、トランスコードパラメータ制御ユニット５００、およびビットレート制御ユニット６００を含む。ビットレート制御ユニット６００は、画像ビット勘定ユニット６０１、基準量子化パラメータ計算ユニット６０２を、アクティビティ計算ユニット６０３、および量子化パラメータ生成ユニット６０４を含む。
【０００４】
復号器１０３は、ＭＰＥＧ２フォーマットのビット・ストリームを受信し、当該ビット・ストリームを復号化してビデオデータを復元する。当該ビデオデータはビデオ前処理ユニット３００により処理されて、ビデオデータの解像度が変更され、処理されたビデオデータはフレームメモリ・ユニット４００へ送られて一時的に保存される。
【０００５】
アクティビティ計算ユニット６０３を用いて、各マクロブロック（ＭＢ）のアクティビティが計算される。基準量子化パラメータ計算ユニット６０２は、符号化器２０２内のバッファユニットの充満度に基づいて、基準量子化パラメータを推定し、基準量子化パラメータを量子化パラメータ生成ユニット６０４へ送信する。
【０００６】
量子化パラメータ生成ユニット６０４は、基準量子化パラメータ計算ユニット６０２が計算した基準量子化パラメータを受信して、マクロブロックのアクティビティに基づいて各マクロブロックに量子化パラメータを設定する。画像ビット勘定ユニット６０１は、入力されたビット・ストリームのビット数を計算し、計算結果を符号化器２０２へ送信する。トランスコードパラメータ制御ユニット５００は、画像に関する情報を検知し、当該情報に基づいて符号化モードを設定する。
【０００７】
符号化器２０２は、フレームメモリ・ユニット４００に格納されているデータをマクロブロック単位で符号化する。符号化器２０２は、符号化処理の間に量子化パラメータ生成ユニット６０４により得られた量子化パラメータに関して各マクロブロックを符号化し、画像ビット勘定ユニット６０１によりビット数が計算され、トランスコードパラメータ制御ユニット５００により符号化モードが与えられる。
【０００８】
上述の従来型ビデオトランスコード装置は、完全装備の第１フォーマットの符号化設備および完全装備の第２フォーマットの復号化設備を必要としないが、マクロブロックのアクティビティを計算するためにビデオトランスコード装置のアクティビティ計算ユニット６０３が多くの方程式を使用する必要があるため、必要とされる計算量が膨大になる。さらに、基準量子化パラメータ計算ユニット６０２、アクティビティ計算ユニット６０３を、および量子化パラメータ生成ユニット６０４は、受信した各マクロブロックについて一回ずつ計算する必要がある。従って、従来型のビデオトランスコード装置の処理速度は比較的遅い。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００２／０１２６７５２Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明の目的は、計算速度が比較的速いビデオ・フォーマット変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の別の目的は、より優れたビデオ品質を保障するビデオ・フォーマット変換方法を提供することである。
【００１１】
従って、本発明のビデオ・フォーマット変換装置は、第１フォーマットのビット・ストリームが第１フォーマットのフレームを複数個含む状態で、第１フォーマットのビット・ストリームを第２フォーマットのビット・ストリームに変換するのに適している。本装置は、第１フォーマットの復号器、フォーマット変換モジュール、量子化パラメータ変換モジュール、および第２フォーマットの符号化器を含む。
【００１２】
第１フォーマットの復号器は、第１フォーマットのビット・ストリームを受信し、第１フォーマットのビット・ストリームを第１フォーマットのデータに復号化する。第１フォーマットの復号器は、第１フォーマットのフレーム内の各マクロブロックの各々の量子化パラメータを決定する。
【００１３】
フォーマット変換モジュールは、第１フォーマットの復号器と電気的に接続されている。フォーマット変換モジュールは、第１フォーマットのデータを受信し、第１フォーマットのデータの解像度を変更して、当該解像度を第２フォーマットが有すべき解像度に合致させる。
【００１４】
量子化パラメータ変換モジュールは、第１フォーマットの復号器と電気的に接続されていて、各マクロブロックの各々の量子化パラメータを受信する。量子化パラメータ変換モジュールは、量子化パラメータを、第２フォーマットの解像度に合致する解像度を有するマクロブロックの量子化パラメータに変換し、変換された量子化パラメータの偏差値を計算する。
【００１５】
第２フォーマットの符号化器は、フォーマット変換モジュールおよび量子化パラメータ変換モジュールと電気的に接続されていて、事前に予測されたフレーム内のビットの総数を、符号化処理の間に現スライスが使用したビット数に更新する。第２フォーマットの符号化器は、当該フレーム内のビットの総数、各フレームで使用できるビットの平均個数、および現フレームの量子化パラメータの平均値に基づいて、次スライス内の平均量子化パラメータを設定し、平均量子化パラメータを次スライス内のマクロブロックの各々の偏差値に加算して、次スライス内のマクロブロックの各々の量子化パラメータを取得する。第２フォーマットの符号化器は量子化パラメータに基づいて、フォーマット変換モジュールから送信された第２フォーマットの解像度に合致する解像度を有するマクロブロックを符号化して、符号化されたビット・ストリームを第２フォーマットで出力する。
【００１６】
本発明のビデオ・フォーマット変換方法は、第１フォーマットのビット・ストリームが第１フォーマットのフレームを複数個含む状態で、第１フォーマットのビット・ストリームを第２フォーマットのビット・ストリームに変換するのに適している。本方法は、以下のステップを含む。
（ａ）第１フォーマットのフレームを受信し、当該フレームを第１フォーマットのデータへ復号化して、第１フォーマットのフレーム内の各マクロブロックの各々の量子化パラメータを決定する。
（ｂ）第１フォーマットのデータの解像度を変更して、当該解像度を第２フォーマットが有すべき解像度に合致させ、第１フォーマットのフレーム内の各マクロブロックの各々の量子化パラメータを、第２フォーマットの解像度に合致する解像度を有するマクロブロックの量子化パラメータに変換し、変換された量子化パラメータの偏差値を計算する。
（ｃ）平均量子化パラメータを推定する。
（ｄ）入力されたスライス内のマクロブロックの偏差値に平均量子化パラメータを加算して、マクロブロックの量子化パラメータを取得する。
（ｅ）ステップ（ｄ）で得られた量子化パラメータに基づいて、第２フォーマットの解像度を有するマクロブロックを符号化し、符号化されたビット・ストリームを第２フォーマットで出力して、符号化処理の間にマクロブロックが使用したビット数を計算する。
（ｆ）入力されたスライス内のマクロブロックの全てが符号化済みであるか否かを判定し、入力されたスライス内のマクロブロックの全てが符号化済みであればプロセスは次のステップ（ｇ）へ進み、さもなければステップ（ｄ）へ戻る。
（ｇ）フレーム内のスライスの全てが符号化済みであるか否かを判定し、フレーム内のスライスで符号化されていないものがあればプロセスは次のステップ（ｈ）へ進み、さもなければ次フレームを処理すべくステップ（ａ）へ戻る。
（ｈ）符号化処理の間にスライスが使用したビットの総数を計算し、ステップ（ｃ）へ戻って次の入力されたスライスの平均量子化パラメータを推定する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、計算速度が速いビデオ・フォーマット変換装置を提供することが出来る。
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照しつつ、以下の好適な実施形態の詳細説明において明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図２を参照するに、本発明によるビデオ・フォーマット変換装置の好適な実施形態は、第１フォーマットのビット・ストリームを第２フォーマットのビット・ストリームに変換すべく適合されている。第１フォーマットのビット・ストリームは、第１フォーマットのフレームを複数個含む。第１フォーマットはＭＰＥＧ２フォーマットであってよく、一方第２フォーマットはＭＰＥＧ４フォーマットであってよい。しかし、本発明はこれに限定されない。
【００１９】
ビデオ・フォーマット変換装置は、第１フォーマットの復号器１、第２フォーマットの符号化器２、フォーマット変換モジュール３、および量子化パラメータ変換モジュール４を含む。第２フォーマットの符号化器２はフレームビット数計算ユニット２１、量子化パラメータ計算ユニット２２、量子化パラメータ調整ユニット２３、符号化ユニット２４、スライスビット数計算ユニット２５、およびフレームビット数更新ユニット２６を含む。
【００２０】
第１フォーマットの復号器１は、量子化パラメータ変換モジュール４およびフォーマット変換モジュール３と電気的に接続されていて、第１フォーマットのビット・ストリームを受信する。第１フォーマットの復号器１は、第１フォーマットのビット・ストリームを第１フォーマットのデータに復号化し、第１フォーマットのデータをフォーマット変換モジュール３へ送信する。さらに、第１フォーマットの復号器１はまた、第１フォーマットの各々のフレーム内の各マクロブロックの量子化パラメータを決定して、量子化パラメータを量子化パラメータ変換モジュール４へ送信する。
【００２１】
フォーマット変換モジュール３は、符号化ユニット２４と電気的に接続されていて、第１フォーマットのデータの解像度を変更して、当該データの解像度を第２フォーマットが有すべき解像度に合致させ、第２フォーマットの解像度を有するデータを符号化ユニット２４に送信すべく適合されている。
【００２２】
量子化パラメータ変換モジュール４は、第１フォーマットのフレーム内の各マクロブロックの量子化パラメータを受信し、それを式（１）に基づいて、第２フォーマットの解像度に合致する解像度を有するマクロブロックの量子化パラメータに変換する。
【数１】
2007060258.tif 000003
式中、ＱＰ２（ｉ，ｊ）は第２フォーマットに合致するマクロブロックの量子化パラメータ、ｉ、ｊは各々第２フォーマットのフレーム内のＸ座標とＹ座標、ＱＰ１（ｘ，ｙ）は第１フォーマットのフレーム内のマクロブロックの量子化パラメータ、ｘ、ｙは各々第１フォーマットのフレーム内のＸ座標とＹ座標、ｍは第１フォーマットのフレームの水平解像度の、第２フォーマットのフレームの水平解像度に対する比率または相似率、ｎは第１フォーマットのフレームの垂直解像度の、第２フォーマットのフレームの垂直解像度に対する比率または相似率である。
【００２３】
図３を参照するに、（１）の計算について簡単な例を用いて説明する。第１フォーマットのフレームの水平解像度が第２フォーマットのフレームの水平解像度の４倍である場合、ｍの値は４である。第１フォーマットのフレームの垂直解像度が第２フォーマットのフレームの垂直解像度の４倍である場合、ｎの値は４である。従って、式（１）を以下のように書き直すことができる。
【数２】
2007060258.tif 000004
【００２４】
第１フォーマットのフレーム内のマクロブロックの量子化パラメータを図３に示す。従って、第２フォーマットのフレームの左上角のマクロブロックの量子化パラメータＱＰ２（０，０）は式（３）、すなわち第１フォーマットのフレーム内のドットで表わした背景の前面に示す１６個のマクロブロックの量子化パラメータの和を１６で除算した値で表わすことができる。
【数３】
2007060258.tif 000005
【００２５】
第２フォーマットのフレームの他の位置におけるマクロブロックの量子化パラメータも同様に導かれる。しかし、第１フォーマットのフレーム内のマクロブロックの量子化パラメータを用いて第２フォーマットの解像度に合致する解像度を有するマクロブロックの量子化パラメータを計算するために量子化パラメータ変換モジュール４が使用する式は上述の式（１）に限定されない点に注意されたい。
【００２６】
さらに、第２フォーマットの解像度に合致する各マクロブロックの量子化パラメータを計算した後で、量子化パラメータ変換モジュール４は、第２フォーマットのフレーム内のマクロブロックの各々の偏差値を引き続き計算して、偏差値を１個ずつ量子化パラメータ調整ユニット２３へ送信する。
【００２７】
第２フォーマットのフレーム内の各マクロブロックの偏差値は、各々のマクロブロックが所属するスライスの平均量子化パラメータ値を、第２フォーマットの解像度に合致する解像度を有する、各々のマクロブロックの量子化パラメータから減算して求められる。平均量子化パラメータ値は、スライス内の全てのマクロブロックの量子化パラメータの平均を基準とする。
【００２８】
説明のため簡単な例を挙げる。図４に示すように、第２フォーマットの解像度に合致する解像度を有する各マクロブロックの量子化パラメータが（１）に基づいて計算され、第１スライス内のマクロブロックの量子化パラメータの平均が８[＝（１０＋９＋８＋８＋７＋８＋９＋８＋６＋７＋８）／１１]である場合、第１スライス内の各マクロブロックの偏差値は、マクロブロックの各々の量子化パラメータより８小さい値に等しい。他のスライス内のマクロブロックの偏差値も同様に計算することができる。
【００２９】
再び図２を参照するに、フレームビット数計算ユニット２１は、符号化ユニット２４と電気的に接続されていて、符号化処理の間に現フレーム内の全てのマクロブロックが使用したビットの総数に基づいて、次フレームが使用する可能性のあるビットの総数を推定し、推定されたビットの総数を量子化パラメータ計算ユニット２２へ送信する。しかし、符号化ユニット２４が未だ第２フォーマットのビット・ストリームを出力していない、すなわち符号化ユニット２４が符号化演算のどれも完了していない場合、フレームビット数計算ユニット２１がビットの総数を予測して、予測されたビットの総数を量子化パラメータ計算ユニット２２へ送信することに注意されたい。
【００３０】
量子化パラメータ計算ユニット２２は、次フレームが使用する可能性のあるビットの総数、各フレームで使用できるビットの平均個数、および現フレームの量子化パラメータの平均値に基づいて、初期平均量子化パラメータを特定する。初期平均量子化パラメータは、量子化されたフレーム内のビット数が各フレームで使用できるビットの平均個数に近づいても超えないようにさせる最小値である。量子化パラメータ計算ユニット２２は、第２フォーマットの次フレームの第１スライス内の各マクロブロックの量子化パラメータを、初期平均量子化パラメータ値に設定する。
【００３１】
各フレームで使用できるビットの平均個数は、符号化処理の間に設定されたビットレート、フレームレート、およびバッファサイズに基づいて、量子化パラメータ計算ユニット２２により得られる。現フレームの量子化パラメータの平均値は、量子化パラメータ計算ユニット２２により、現フレーム内の全てのスライス内の平均量子化パラメータの平均を求めることにより得られ、その際次フレームが使用する可能性のあるビットの総数はフレームビット数計算ユニット２１により既に推定されている。
【００３２】
量子化パラメータ調整ユニット２３は、量子化パラメータ変換モジュール４と電気的に接続されていて、第１スライス内のマクロブロックの偏差値を１個ずつ受信する。量子化パラメータ調整ユニット２３は、量子化パラメータ計算ユニット２２から送信された初期平均量子化パラメータを各々の偏差値に加算して、第１スライス内のマクロブロックの量子化パラメータを取得する。
【００３３】
符号化ユニット２４は、量子化パラメータ調整ユニット２３およびフォーマット変換モジュール３と電気的に接続されていて、量子化パラメータ調整ユニット２３からマクロブロックの量子化パラメータを受信する。符号化ユニット２４は、量子化パラメータに基づいて、フォーマット変換モジュール３から送信された第２フォーマットの解像度を有するマクロブロックを符号化し、符号化されたビット・ストリームを第２フォーマットで出力する。さらに、符号化ユニット２４はまた、マクロブロックを符号化する際に使用するビット数をスライスビット数計算ユニット２５およびフレームビット数計算ユニット２１へ送信する。
【００３４】
スライスビット数計算ユニット２５は、符号化ユニット２４から送信された、各マクロブロックが使用したビット数を受信し、同一スライス内のマクロブロックが使用したビット数をスライス単位に合算して、スライスが使用したビットの総数を計算する。計算結果は、フレームビット数更新ユニット２６へ配信される。
【００３５】
フレームビット数更新ユニット２６は、スライスビット数計算ユニット２５が計算したビット数を用いて、元のフレーム内の同一位置のスライスが使用したビット数を置換または代替し、代替した後で、フレーム全体のビット数を再推定する。フレーム全体の更新されたビット数は、量子化パラメータ計算ユニット２２に配信される。量子化パラメータ計算ユニット２２は次いで、次に入力されたスライスの平均量子化パラメータを計算する。計算は、初期平均量子化パラメータの計算について記述したものと同様である。すなわち、次フレームが使用する可能性のあるビットの総数、各フレームで使用できるビットの平均個数、および現フレームの量子化パラメータの平均値に基づいて、平均量子化パラメータを特定する。平均量子化パラメータは、量子化されたフレームのビット数が、各フレームで使用できるビットの平均個数に近づいても超えないようにさせる最小値である。しかし、現段階で次フレームが使用する可能性のあるビットの総数は、フレームビット数更新ユニット２６が推定した結果である。量子化パラメータ調整ユニット２３は、次スライス内のマクロブロックの偏差値を１個ずつ受信し、量子化パラメータ計算ユニット２２から送信された平均量子化パラメータを偏差値の各々に加算して、スライス内のマクロブロックの量子化パラメータを取得する。
【００３６】
図２、５に示すように、本発明によるビデオ・フォーマット変換装置が採用する変換方法は以下のステップを含む。
【００３７】
ステップ８１において、フレームビット数計算ユニット２１は、符号化処理の間に現フレーム内の全てのマクロブロックが使用したビットの総数に基づいて、第２フォーマットのフレームが使用するビットの総数を予測、または次フレームが使用する可能性のあるビットの総数を推定して、予測された結果または推定された結果を量子化パラメータ計算ユニット２２へ送信する。
【００３８】
また、ステップ８１において、第１フォーマットの復号器１は、第１フォーマットのフレームを受信し、当該フレームを第１フォーマットのデータへ復号化して、第１フォーマットのデータをフォーマット変換モジュール３へ送信する。さらに、第１フォーマットの復号器１はまた、第１フォーマットのフレーム内の各マクロブロックの各々の量子化パラメータを決定し、量子化パラメータを量子化パラメータ変換モジュール４へ送信する。
【００３９】
ステップ８２において、量子化パラメータ計算ユニット２２は、ステップ８１で送信されたフレームのビットの総数、各フレームで使用できるビットの平均個数、および現フレームの量子化パラメータの平均値に基づいて、初期平均量子化パラメータを導出し、当該フレーム内の第１スライス内の各マクロブロックの量子化パラメータを初期平均量子化パラメータに設定する。
【００４０】
また、ステップ８２において、量子化パラメータ変換モジュール４はまた、第２フォーマットのフレーム内の各マクロブロックの量子化パラメータの偏差値を計算し、量子化パラメータ調整ユニット２３へ偏差値を１個ずつ送信する。
【００４１】
さらに、ステップ８２において、フォーマット変換モジュール３は、第１フォーマットのデータの解像度を変更して、当該解像度を第２フォーマットが有すべき解像度に合致させる。
【００４２】
ステップ８３において、量子化パラメータ調整ユニット２３は、第１スライス内のマクロブロックの偏差値を受信し、量子化パラメータ計算ユニット２２から送信された初期平均量子化パラメータを、入力されたマクロブロックの偏差値に加算して、マクロブロックの量子化パラメータを取得する。
【００４３】
ステップ８４において、符号化ユニット２４は、量子化パラメータ調整ユニット２３から送信されたマクロブロックの量子化パラメータを受信し、当該量子化パラメータに基づいて、フォーマット変換モジュール３から送信された第２フォーマットの解像度を有するマクロブロックを符号化して、符号化されたビット・ストリームを第２フォーマットで出力する。符号化ユニット２４はまた、符号化処理の間にマクロブロックが使用したビット数を、スライスビット数計算ユニット２５およびフレームビット数計算ユニット２１へ送信する。
【００４４】
ステップ８５において、第１スライスの全てのマクロブロックが符号化済みであるか否かを判定する。そうである場合、処理フローはステップ８６へ進む。さもなければ、処理フローはステップ８３へ戻る。
【００４５】
ステップ８６において、スライスビット数計算ユニット２５は、符号化処理の間に第１スライスが使用したビットの総数を計算し、計算結果をフレームビット数更新ユニット２６へ送信する。
【００４６】
ステップ８７において、フレームビット数更新ユニット２６は、ステップ８６で計算されたビット数を用いて、フレーム内の同一位置にあるスライスのビット数を置換してフレームが使用したビットの総数を更新する。
【００４７】
ステップ８８において、量子化パラメータ計算ユニット２２は、フレームビット数更新ユニット２６から送信されたビットの総数、各フレームで使用できるビットの平均個数、および現フレームの量子化パラメータの平均値に基づいて、当該フレーム内の次スライス内の平均量子化パラメータを計算する。
【００４８】
ステップ８９において、量子化パラメータ調整ユニット２３は、ステップ８８で計算された当該スライスの平均量子化パラメータおよび量子化パラメータ変換モジュール４から送信された偏差値を受信し、平均量子化パラメータを当該スライス内のマクロブロックの偏差値に加算してマクロブロックの量子化パラメータを取得する。
【００４９】
ステップ９０において、符号化ユニット２４は、ステップ８９で得られた量子化パラメータを受信し、当該量子化パラメータに基づいて、フォーマット変換モジュール３から送信された第２フォーマットの解像度を有するマクロブロックを符号化して、符号化されたビット・ストリームを第２フォーマットで出力する。マクロブロックの符号化処理の間に使用されたビット数もまた、スライスビット数計算ユニット２５およびフレームビット数計算ユニット２１へ送信される。
【００５０】
ステップ９１において、スライス内の全てのマクロブロックが符号化済みであるか否かを判定する。そうであれば、処理フローはステップ９２へ進む。さもなければ、処理フローステップ８９へ戻る。
【００５１】
ステップ９２において、フレーム内の全てのスライスが符号化済みであるか否かを判定する。そうであれば、処理フローは次フレームを処理すべくステップ８１へ戻る。さもなければ、処理フローはステップ９３へ進む。
【００５２】
ステップ９３において、スライスビット数計算ユニット２５は、スライスの符号化に使用されたビットの総数を計算し、計算結果をフレームビット数更新ユニット２６へ送信する。
【００５３】
ステップ９４において、フレームビット数更新ユニット２６は、ステップ９３で計算されたビット数を用いて、フレーム内の同一位置にあるスライスのビット数を置換し、フレームが使用したビットの総数を再計算する。その後で、処理フローはステップ８８へ戻る。
【００５４】
要約すれば、本発明のスライスビット数計算ユニット２５、フレームビット数更新ユニット２６、および量子化パラメータ計算ユニット２２はスライス単位で動作するため、各々のスライスについて１段階の計算動作しか必要とされない。本発明の動作は従って、各マクロブロックについて複雑な計算動作の実行を必要とする従来技術と比較してより高速である。従って、計算時間を効果的に短縮する目的が達成される。さらに、量子化パラメータ変換モジュール４が各マクロブロックの偏差値を計算することにより、各マクロブロックの各々の量子化情報およびそれを表現するメッセージを保持するため、本発明はより速い速度を提供しつつ、従来通りの良好な変換品質を維持することができる。
【００５５】
本発明について、最も実際的かつ好適と思われる実施形態との関連で記述してきたが、本発明は開示した実施形態に限定されず、その概念及び範囲の最も広い解釈に含まれる各種の構成を包含することにより、そのようなあらゆる変型および等価物を包含することを意図している点を理解されたい。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、ビデオ・フォーマット変換装置および方法に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】ビデオ・フォーマット変換用の従来型装置のシステム・ブロック図である。
【図２】本発明によるビデオ・フォーマット変換装置および方法の好適な実施形態のシステム・ブロック図である。
【図３】本発明の好適な実施形態において、第１フォーマットのフレーム内の各マクロブロックの各々の量子化パラメータが、第２フォーマットのフレーム内のマクロブロックの量子化パラメータに変換される様子を示す模式図である。
【図４】好適な実施形態において、第２フォーマットのフレーム内の各マクロブロックの偏差値が、当該量子化パラメータから計算される様子を示す模式図である。
【図５】本発明による方法の好適な実施形態のフロー図である。
【符号の説明】
【００５８】
１、第１フォーマットの復号器
２、第２フォーマットの符号化器
３、フォーマット変換モジュール
４、量子化パラメータ変換モジュール
２１、フレームビット数計算ユニット
２２、量子化パラメータ計算ユニット
２３、量子化パラメータ調整ユニット
２４、符号化ユニット
２５、スライスビット数計算ユニット
２６、フレームビット数更新ユニット
８１〜９４、ステップ
１０３、復号器
２０２、符号化器
３００、ビデオ前処理ユニット
４００、フレームメモリ・ユニット
５００、トランスコードパラメータ制御ユニット
６００、ビットレート制御ユニット
６０１、画像ビット勘定ユニット
６０２、基準量子化パラメータ計算ユニット
６０３、アクティビティ計算ユニット
６０４、量子化パラメータ生成ユニット
【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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