(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピクチャ・データを含む送信チャンネルから受信された映像ビットストリームをバッファする手段と、
前記バッファ手段に結合されており、前記ピクチャ・データからピクチャを再構成する手段であって、前記ピクチャ・データは、前記バッファ手段が１つのピクチャに対するピクチャ・データのすべてを受信したときに、前記バッファ手段から前記ピクチャ再構成手段に転送される、手段と、
前記ピクチャ再構成手段に結合されており、前記再構成されたピクチャの表示を制御し、前記ピクチャ再構成手段と同期されている手段と、
を備えていることを特徴とする映像復号システム。
【請求項２】
請求項１記載の映像復号システムにおいて、前記ピクチャ再構成手段は、前記バッファ手段から受信された前記ピクチャ・データを復号する復号手段を含むことを特徴とする映像復号システム。
【請求項３】
請求項１記載の映像復号システムにおいて、前記ピクチャ再構成手段は、複数の前記再構成されたピクチャを記憶する手段を含むことを特徴とする映像復号システム。
【請求項４】
請求項３記載の映像復号システムにおいて、前記ピクチャ再構成手段と前記バッファ手段とは、統合されたメモリを備えていることを特徴とする映像復号システム。
【請求項５】
請求項３記載の映像復号システムにおいて、前記ピクチャ記憶手段は、少なくとも３つの前記再構成されたピクチャを記憶するように構成されていることを特徴とする映像復号システム。
【請求項６】
請求項１記載の映像復号システムにおいて、前記バッファ手段は、前記１つのピクチャがいつ受信されたのかを判断する手段を含むことを特徴とする映像復号システム。
【請求項７】
請求項６記載の映像復号システムにおいて、前記判断手段はマイクロコントローラを含むことを特徴とする映像復号システム。
【請求項８】
請求項１記載の映像復号システムにおいて、前記ピクチャ再構成手段の状態に応答して前記表示制御手段を同期化するマイクロコントローラを更に備えていることを特徴とする映像復号システム。
【請求項９】
請求項１記載の映像復号システムにおいて、前記ピクチャのそれぞれは、第１及び第２のフィールドを備えており、前記表示制御手段は、ピクチャの再構成された第１のフィールドの部分を、前記ピクチャ再構成手段が前記ピクチャの第２のフィールドの部分を処理するのと同時に、処理することを特徴とする映像復号システム。
【請求項１０】
請求項１記載の映像復号システムにおいて、少なくとも前記ピクチャ再構成手段と前記表示制御手段とは、モノリシックな集積回路内に形成されることを特徴とする映像復号システム。
【請求項１１】
請求項１記載の映像復号システムにおいて、前記バッファ手段は、ほぼ２メガバイトのＲＡＭを用いて構成されることを特徴とする映像復号システム。
【請求項１２】
送信チャンネルに結合されており、前記送信チャンネルから受信されるピクチャ・データを含む映像ビットストリームを記憶するチャンネル・バッファと、
前記チャンネル・バッファに結合されたデコーダと、
前記デコーダに結合され、前記ピクチャ・データからピクチャを再構成する再構成手段と、
前記再構成されたピクチャを記憶するピクチャ記憶手段と、
前記ピクチャ記憶手段に結合された表示コントローラと、
前記再構成手段の状態と同期するように前記表示コントローラを制御する手段と、
を備えていることを特徴とする映像復号システム。
【請求項１３】
請求項１２記載の映像復号システムにおいて、前記表示コントローラと前記ピクチャ再構成手段とは、１つの集積回路デバイス内に形成されることを特徴とする映像復号システム。
【請求項１４】
請求項１２記載の映像復号システムにおいて、前記チャンネル・バッファからピクチャ・データがいつ受信されるかを判断する手段であって、前記ピクチャ・データは前記ピクチャ・データのすべてが前記チャンネル・バッファによって受信される際に前記デコーダに転送される、手段を含むことを特徴とする映像復号システム。
【請求項１５】
請求項１２記載の映像復号システムにおいて、前記ピクチャ記憶手段と前記チャンネル・バッファとは、統合されたメモリ内に形成されることを特徴とする映像復号システム。
【請求項１６】
請求項１２記載の映像復号システムにおいて、前記制御手段は、前記チャンネル・バッファの状態に応答して前記ピクチャ再構成手段と前記表示コントローラとの速度を規制するマイクロコントローラを備えていることを特徴とする映像復号システム。
【請求項１７】
請求項１記載の映像復号システムにおいて、前記制御手段は、前記チャンネル・バッファの状態に応答して前記ピクチャ再構成手段と前記表示コントローラとの速度を規制するマイクロコントローラを含むことを特徴とする映像復号システム。
【請求項１８】
映像ビットストリームを復号する方法において、
ピクチャ・データを含む映像ビットストリームを受信するステップと、
１つのピクチャに対するピクチャ・データのすべてをチャンネル・バッファに記憶するステップと、
前記１つのピクチャに対するピクチャ・データのすべてが前記チャンネル・バッファに記憶されたときに、前記ピクチャ・データを復号するステップと、
前記ピクチャ・データから画像を再構成するステップと、
ピクチャ再構成の速度と同期するように、前記再構成されたピクチャを表す映像出力信号を発生する表示コントローラの速度を制御するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の方法において、復号及びピクチャ再構成の前記ステップを規制して、前記チャンネル・バッファへの映像ビットストリームのデータ入力のアンダーフローとオーバーフローとに対して補償する更なるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１８記載の方法において、前記１つのピクチャ・データがいつ前記チャンネル・バッファによって記憶されたかを判断する更なるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項１８記載の方法において、前記ピクチャのそれぞれは、第１及び第２のフィールドを含み、前記表示コントローラは、ピクチャの再構成された第１のフィールドの部分を、前記ピクチャの第２のフィールドの部分の再構成と同時に、処理することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、広くはデジタル映像データに関し、更に詳しくは、デジタル映像デコーダにおけるチャンネル・バッファの管理のための装置及び方法に関する。
発明の背景
通信産業においては、映像情報と番組（プログラミング）とをエンドユーザに配送するのに利用可能な限られた数の送信チャンネルをより効率的に使用することに注意が向けられてきた。１つの映像送信チャンネルに既に配分された周波数帯域幅内で利用可能な送信チャンネルの数を増加させるために種々の方法が開発されてきた。利用可能な送信チャンネルの増加によって、通信産業は、コストを削減し放送容量を増加させることが可能になる。典型的なケーブル・オペレータは、家庭における視聴者に５００程度の数のチャンネルを配送する能力を有し得るものと判断されている。
現時点で利用可能な送信帯域幅の中で放送し得る個別の番組チャンネルの数の劇的な増加は、映像信号を圧縮して圧縮解除する方法を用いることによって実現される。典型的には、映像番組を含む映像及び音声信号は、確立された圧縮アルゴリズム又は方法論に従って、デジタル・フォーマットに変換され、圧縮され、符号化される。圧縮されたシステム信号すなわちビットストリームは、映像部分と音声部分とそれ以外の情報部分とを含むものと理解されるが、既存のテレビ・チャンネルや、ケーブル・テレビ・チャンネルや衛星通信チャンネルなどを介して送信され得る。次に、デコーダが典型的には使用されて、受信されたシステム信号を、上述のものと同じ圧縮アルゴリズム又は方法論に従って圧縮解除し復号する。復号された映像情報は、次に、テレビ・モニタなどの表示デバイスに出力される。
映像の符号化
映像の圧縮と符号化とは、典型的には映像エンコーダによって行われる。映像エンコーダは、通常は、認識された標準又は合意された仕様に合致する選択されたデータ圧縮アルゴリズムを、デジタル映像信号の送信者と受信者との間で実現する。動画専門家グループ（Ｍｏｖｉｎｇ  Ｐｉｃｔｕｒｅｓ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ）によって開発されたそのような新たな標準は、一般に、ＭＰＥＧ国際標準ＤＩＳ１１１７２と称されている。このＭＰＥＧ標準は、約１〜１．８Ｍｂｐｓ（メガビット／秒）のデータ速度、水平方向が約３５２ピクセルで垂直方向が約２８８ラインの解像度、毎秒２４〜３０ピクチャのピクチャ速度、ノーマル・フォワード、プレー、スロー・フォワード、ファスト・フォワード、ファスト・リバース、及びフリーズなどの複数のＶＣＲのような視聴オプションなどをサポートする、圧縮されたデジタル映像のためのフォーマットを定義する。
映像信号は、圧縮されるためには、典型的には、サンプリングされ、デジタル化され、輝度及び色差異（ｃｏｌｏｒ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）信号によって表現される。ＭＰＥＧ標準は、映像信号の輝度成分（Ｙ）が、色差異信号（Ｃｒ、Ｃｂ）に対して、２対１の比率でサンプリングされることを指定する。すなわち、Ｙ成分のすべての２つのサンプルに対して、Ｃｒ及びＣｂ成分のそれぞれ１つのサブサンプルがあることになる。２対１のサンプリング比率は適切であると判断されているのだが、これは、人間の目が色の成分に対してよりも輝度（明るさ）の成分により感知性を有するからである。映像のサンプリングは、垂直方向と水平方向との両方に行われる。映像信号は、いったんサンプリングされると、たとえば非インターレースされた信号に再フォーマットされる。インターレースされた信号とは、それぞれの完全な表示走査に対して、ピクチャ内容の一部だけ（一行おきの水平ライン）を有するものである。これと対照的に、非インターレースされた信号は、ピクチャ内容のすべてを含む。映像信号がサンプリングされ再フォーマットされた後で、エンコーダが、表示されるべき画像エリアに従って異なる解像度に変換することによって、それを更に処理する。そうする際に、エンコーダは、どのタイプのピクチャが符号化されるのかを決定しなければならない。１つのピクチャは、動画映像の１つのフレーム又は映画フィルムの１つのフレームに対応するものと考えられる。しかし、デジタル映像送信に、異なるタイプのピクチャ・タイプを用いることもできる。最も普及しているピクチャ・タイプは、他のどのピクチャも基準（参照）とせずに符号化されアンカー・フレームと称されることの多いＩピクチャ（内部符号化された（ｉｎｔｒａ−ｃｏｄｅｄ）ピクチャ）と、過去のＩピクチャ又はＰ基準ピクチャからの運動補償された予測を用いて符号化されやはりアンカー・フレームとも考えられ得るＰピクチャ（予測的符号化された（ｐｒｅｄｉｃａｔｉｖｅ−ｃｏｄｅｄ）ピクチャ）と、以前の又は将来のＩ又はＰピクチャからの運動補償を用いて符号化されたＢピクチャ（双方向（ｂｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｌｙ）に予測的に符号化されたピクチャ）と、である。
典型的な符号化方式では、Ｉ、Ｐ、又はＢピクチャの組み合わせを用いる。典型的には、Ｉピクチャが０．５秒ごとに生じ、２つのＢピクチャがＩ又はＰピクチャのそれぞれの対の間に挿入される。Ｉピクチャは、復号が開始し得るピクチャの符号化されたシーケンスの内部のランダムアクセス点を提供するが、それ程でもない程度の圧縮だけで符号化される。Ｐピクチャは、過去のＩ又はＰピクチャからの運動補償された予測を用いてより効率的に符号化され、一般には、更なる予測に対する基準として用いられる。Ｂピクチャは、最高度の圧縮を提供するが、運動補償に対する過去及び将来の両方の基準ピクチャを必要とする。Ｂピクチャは、一般には、予測のための基準としては用いられない。特定の映像シーケンスにおける３つのピクチャ・タイプの構成は、非常に柔軟で有り得る。第４のピクチャ・タイプは、ＭＰＥＧ標準によって、Ｄピクチャ又はＤＣピクチャとして定義されており、これは、単純な、しかし限定的な質を有する、ファスト・フォワード・モードを可能にするために提供される。
ピクチャ・タイプがいったん定義されると、エンコーダが、１つのピクチャの中の１６×１６のマクロブロックそれぞれに対して運動ベクトルを評価する。１つのマクロブロックは、輝度成分（Ｙ）の１６ピクセル×１６ラインの部分と、クロミナンス成分Ｃｒ、Ｃｂそれぞれに対する２つの空間的に対応する８ピクセル×８ラインの部分から成る。運動ベクトルは、現在のピクチャと以前に記憶されたピクチャとの間の変位情報を与える。Ｐピクチャは、運動補償を用いて、映像の中のピクチャ・フレームの間の一時的な冗長性又は運動の欠如を利用する。シーケンシャルなピクチャの間の明らかな運動は、現在のマクロブロックの中のピクセルに対して異なる位置を占める前のピクチャの中のピクセルによって生じる。前のマクロブロックと現在のマクロブロックとの中のピクセルの間のこの変位は、ＭＰＥＧビットストリームの中の運動ベクトルによって表現される。典型的には、エンコーダは、どのピクチャ・タイプをそれぞれの与えられたフレームに対して用いるべきかを選択する。ピクチャ・タイプを定義した後で、エンコーダは、次に、そのピクチャ内の１６×１６のマクロブロックそれぞれに対する運動ベクトルを評価する。典型的には、Ｐピクチャでは各マクロブロックに対して１つのベクトルが用いられ、Ｂピクチャでは１つ又は２つのベクトルが用いられる。エンコーダがＢピクチャを処理する際には、エンコーダは、通常、デジタル映像信号を受け取る映像デコーダが適切に動作するように、ピクチャ・シーケンスを再度オーダーする。Ｂピクチャは通常は、前に送られたＩ又はＰピクチャに基づく運動補償を用いて通常符号化されるので、Ｂピクチャは、次の基準ピクチャ（Ｉ又はＰピクチャ）が復号された後で復号されるだけである。よって、一連のピクチャのシーケンスはエンコーダによって再度オーダーされ、それによって、ピクチャは、映像信号の復号に対して適切なシーケンスでデコーダに至る。デコーダは、次に、視聴のために、適切なシーケンスのピクチャを再度オーダーし得る。
上述のように、マクロブロックは、映像データの１６×１６の領域であり、水平方向の１６のピクセルと垂直方法の１６の表示ラインとに対応する。映像フレームのサンプリングが映像エンコーダによって行われる際には、フレームの水平方向のすべてのピクセルのすべての輝度成分（Ｙ）がキャプチャされ、フレームの垂直方向のすべてのラインのすべての輝度成分がキャプチャされる。しかし、フレームのＣｂ及びＣｒクロミナンス成分は、１つおきにだけ同様にキャプチャされる。結果は、１６×１６ブロックの輝度成分と、２つの８×８ブロックのＣｒ及びＣｂクロミナンス成分それぞれである。よって、映像データの各マクロブロックは、全体で、６つの８×８のブロック（４つの８×８輝度ブロック、１つの８×８Ｃｒブロック、及び１つの８×８Ｃｂブロック）から成る。輝度の４つの８×８ブロックによってカバーされる空間的なピクチャ・エリア（面積）は、８×８のクロミナンス・ブロックのそれぞれによってカバーされる領域に等しいエリアを占める。同じ面積をカバーするのに半分の数のクロミナンス・サンプルが必要なので、１６×１６ブロックではなく８×８ブロックに適合する。
映像データの与えられたマクロブロックに対して、エンコーダは、ピクチャ・タイプとそのピクチャの特定の領域における運動補償の効率とブロック内の信号の性質とに依存してコーディング・モードを選択するようにプログラムされている。コーディング方法が選択された後で、エンコーダは、過去及び／又は将来の基準ピクチャに基づいてブロック内容の運動補償された予測を行う。エンコーダは、次に、その予測を現在のマクロブロックの中の実際のデータから除くことによってエラー信号を生じる。このエラー信号は、同様に、８×８のブロック（４つの輝度ブロックと、２つのクロミナンス・ブロック）に分離される。各ブロックについて離散余弦変換（ＤＣＴ）が実行され、更なる圧縮が達成される。ＤＣＴの演算は、ピクセル値の８×８ブロックを、空間周波数の水平及び垂直係数の８×８マトリックスに変換する。ピクセル値の８×８ブロックは、次に、逆離散余弦変換（ＩＤＣＴ）を空間周波数係数に行う映像デコーダによって再構成される。
付加的な圧縮は予測的なコーディングを介して提供されるが、これは、近傍の８×８ブロックの平均の値の差が比較的小さい傾向にあるからである。予測的コーディングは、前にエンコーダによって演算が加えられたピクセル情報のブロックに基づいて圧縮を向上させるために用いられる技術である。符号化されるべきブロックに対するピクセルの値の予測は、エンコーダによって行われる。予測されたピクセルの値と実際のピクセルの値との差が、次に計算され、符号化される。この差の値は、後で映像デコーダがピクセル値の予測されたブロックの情報を訂正するのに用いる予測エラーを表す。
符号化プロセス自体によって達成される信号圧縮に加えて、実質的な程度の意図的な信号圧縮が、量子化間隔又はステップがインデックスによって識別される量子化ステップのサイズを選択するプロセスによって達成される。より高い空間周波数に対応する係数の量子化レベルは、適切な量子化ステップのサイズを選択することによってゼロの係数の値を生じさせ、それにより、その空間周波数に対する係数の値が選択された特定の量子化レベルを超えるまで上昇しない限り、人間の視覚的な知覚システムは特定の空間周波数の損失に気づく可能性は小さい。より高いオーダーの係数の連続するゼロの値の係数の予想されるランの統計的な符号化が、かなりの圧縮ゲインを説明する。
数列の中の前半の非ゼロの係数をクラスタし、この順序の中の最後の非ゼロの係数に続いてできるだけ多くのゼロの係数を符号化するために、係数のシーケンスが、特定の方向に向けられたジグザグの順に組織化される。ジグザグの順序は、数列の最後の最も高い空間周波数に集中する。いったんジグザグの順序が実行されると、エンコーダは、典型的には、空間周波数係数に「ランレングス・コーディング」を行う。この処理は、ＤＣＴ係数の各８×８ブロックを非ゼロの係数によって表された多数のイベントと、先行するゼロの係数の数まで削減される。高周波の係数がゼロである可能性が高いので、ランレングス・コーディングは、結果として、付加的な映像圧縮を生じる。
エンコーダは、次に、可変長のコーディング（ＶＬＣ）を結果としてのデータに行う。ＶＬＣは、より短いコード・ワードを頻繁なイベントに、より長いコード・ワードをそれほど頻繁ではないイベントに指定して、よって付加的な映像圧縮を達成するコーディングに対する可逆的な手順である。ハフマン符号化は、特に知られたＶＬＣであり、データ・セットを表すのに必要なビット数を情報を全く失わずに減少させる。最終的な圧縮された映像データは、次に、記憶デバイスに、又は離間して位置するデコーダによる受信及び圧縮解除のために送信媒体上を送信する準備ができる。ＭＰＥＧ標準は、圧縮されたビットストリームに対して特定のシンタックスを特定する。ＭＰＥＧ映像シンタックスは、６つの層からなり、それぞれは、信号処理機能又はシステム機能をサポートする。ＭＰＥＧシンタックスの層は、階層的な構造に対応する。シーケンスは、映像コーディングの階層の最上の層であり、ヘッダと何らかの数の「ピクチャのグループ」（ＧＯＰ）とから成る。シーケンスのヘッダは、一般に、デコーダの状態を初期化し、これによって、デコーダは、過去の復号の履歴に影響されずに、任意のシーケンスを復号できる。ＧＯＰは、ランダムアクセス点であり、すなわち、シーケンス内で独立に復号され得る最小のコーディング・ユニットである。ＧＯＰは、典型的には、ヘッダと何らかの数のピクチャとから成る。ＧＯＰのヘッダは、時間及び編集情報から成る。上述のように、４つのタイプのピクチャがあり、すなわち、Ｉピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピクチャ、及びＤピクチャである。ピクチャの従属性により、ピクチャが送信され、記憶され、又は検索される順序は、表示の順ではなく、デコーダがビットストリームの中のピクチャを適切に復号するのに要求される順序である。たとえば、表示順序のピクチャの典型的なシーケンスは、次のようになる。
0003942630.tif 000002
これと対照的に、与えられた表示順序に対応するビットストリームの順序は、次の通りである。
0003942630.tif 000003
Ｂピクチャは、表示順序における次のＩ又はＰピクチャに従属するので、Ｉ又はＰピクチャは、従属するＢピクチャの前に送信され復号されなければならない。
ＧＯＰのピクチャ部分のそれぞれは、ヘッダと１つ又は複数のスライスとから成る。ピクチャのヘッダは、時間スタンプ、ピクチャ・タイプ、及びコーディング情報を含む。スライスは、ピクチャを含む整数個のマクロブロックから成り、映像デコーダによって用いられて、復号エラーから回復する。ビットストリームがピクチャの中で読み出し不可能になった場合には、デコーダは、通常は、次のスライスを待つことによって、ピクチャ全体をドロップすることなく回復できる。スライスは、また、位置及び量子化子（クアンタイザ）スケール情報を含むヘッダを含む。ブロックは、基本的なコーディング単位であり、ＤＣＴはこのブロックのレベルで適応される。各ブロックは、典型的には、８×８の順に配列された６４の成分ピクセルを含む。ピクセルの値は、個別にコーディングされるのではなく、コーディングブロックの成分である。マクロブロックは、運動補償と量子化子スケールの変化に対する基本的な単位である。上述したように、各マクロブロックは、１つのヘッダと、４つのブロックの輝度と１つのブロックのＣｂクロミナンスと１つのブロックのＣｒクロミナンスとから構成される６つの成分の８×８ブロックとから成る。マクロブロックのヘッダは、量子化子スケールと運動補償情報とを含む。
映像復号
映像復号は、映像符号化の逆であり、圧縮され符号化されたビットストリームから運動ピクチャ・シーケンスを再構成するのに用いられる。ビットストリームの中のデータは、データ圧縮標準で定義されるシンタックスに従って復号される。デコーダは、最初に、符号化されたピクチャの開始を識別し、ピクチャのタイプを識別し、次に、特定のピクチャの中の個別のマクロブロックそれぞれを復号する。ビットストリームの中に運動ベクトルとマクロブロックのタイプとが存在する場合には、それらは、デコーダが既に記憶した過去及び将来の基準のピクチャに基づいて現在のマクロブロックの予測を構築する。係数データは、次に逆量子化されて、周波数領域からのマクロブロック・データを時間及び空間領域に変換する逆ＤＣＴ（ＩＤＣＴ）によって演算がなされる。
いったん、すべてのマクロブロックがデコーダによって処理されると、ピクチャ再構成は完了である。単に再構成されたピクチャは、基準ピクチャ（Ｉピクチャ）であり、それは、最も古い記憶された基準ピクチャを代替し、次のピクチャの多面も新たな基準として用いられる。上述したように、ピクチャは、また、そのコーディング順序ではなく表示順序に従って表示される前に、再度順序付けられる。ピクチャは、再び順序付けされた後で、適切な出力デバイス上に表示される。
従来技術による復号方式
典型的な従来の映像符号化及び復号の方式が図１に示されている。当初の映像信号１０は、映像アセンブラ１２に入力され、そこで、ピクチャ又はフレームがアセンブルされる。アセンブルされたピクチャは、次に、映像エンコーダ１４に入力され、そこで映像データは選択された圧縮アルゴリズムに従って圧縮される。同様に、当初の音声信号１６は、音声アセンブラ１８に入力され、そこで、音声フレームがアセンブルされる。音声フレームは、次に、音声エンコーダ２０に音声圧縮のために入力される。システム・クロック１５は、符号化された音声及び映像信号に同期化プロセスのために組み入れられる時間スタンプを提供する。映像エンコーダ１４からの符号化された映像信号出力と音声エンコーダ２０からの符号化された音声信号出力とは、次に、バッファ／マルチプレクサ２２に入力され、多重化されたシステム・ビットストリームを生じる。この多重化されたシステム・ビットストリームは、次に、デジタル記憶媒体２４に記憶されるか、又は適切な送信チャンネル２４を介して、後の受信、復号、及び表示のために送信される。
受信側では、多重化されたシステム・ビットストリームは、典型的には、固定速度のチャンネル２４から映像チャンネル・バッファ２６と音声チャンネル・バッファ３２とに書き込まれる。多重化されたシステム・ビットストリームの映像部分は、映像シンクロナイザ２７によって抽出され、次に、映像デコーダ２８によって復号される。復号された映像情報３０は、次に、更に、表示コントローラによって、映像モニタへの結果的な出力のために処理される。同様にして、音声シンクロナイザ３３は、音声バッファ３２から、音声デコーダ３４によって復号され音声出力３６において更なる処理のために利用可能にされる多重化されたシステム・ビットストリームの音声部分を抽出する。システム・タイム・クロック３８は、それによって映像デコーダ２８と音声デコーダ３４とが同期状態に留まるタイム・ベースを与える。
図２には、符号化された多重化されたシステム・ビットストリームの映像部分を処理するための従来の映像圧縮／圧縮解除のシステムの一部が示されている。符号化されたシステム・ビットストリームは、映像と音声との両方とソレ以外の情報とを含み、典型的には、固定速度のチャンネル４０からチャンネル・バッファ４２に直接に書き込まれる。シンクロナイザ４４は、多重化されたシステム・ビットストリームをチャンネル・バッファ４２から受け取り、それが映像デコーダ４６に入力される前に、システム・ビットストリームを前処理する。同期は、一般に、しばしばシンク・コード又はスタート・コードと称される一意的なパターンのビットを多重化されたシステム・ビットストリームの中で発見し、そのビットストリーム・データをシンク・コードに従って位置合わせすることに関する。ビットストリームを構成する種々のビットのグルーピングは、しばしば、可変長のシンボルと称される。これらの可変長のシンボルは、典型的には、ＭＰＥＧなどの用いられている符号化及び復号アルゴリズムのシンタックスに従って特定の信号情報を表す。図２に示した構成によれば、同期化と復号との両方は、高速で信号しなければならない。チャンネル・バッファ４２の中のシンボルの位置合わせは、知られておらず、迅速な同期化は困難である。
従来のシンクロナイザ４４は、通常は、比較的大きな処理速度での、２つの典型的には複雑で時間のかかる動作を行う。第１に、シンクロナイザ４４は、デコーダ４６がシンボルを翻訳することができる前に、チャンネル・バッファ４２からのシンボルの位置合わせを確立しなければならない。翻訳は、典型的には、シンボルを、辞書又はルックアップテーブルの組に対して整合させることに関する。図２に示した従来の映像復号方式の全体のスループットは、通常は、シンクロナイザ４４の速度によって制限されている。これは、チャンネル・バッファ４２におけるビットストリーム・データのオーバーフロー又はアンダーフローに至り、また、デコーダ４６へのデータが枯渇し、復号システムを信頼できないものにする。第２に、シンクロナイザ４４は、多重化されたシステム・ビットストリームを評価してパーシングし、非映像データから妥当に符号化された映像データを抽出する。このような方式では、映像デコーダ４６は、多重化されたシステム・ビットストリームの音声部分を含む大量の外部データを解析しなければならない。映像デコーダ４６は、典型的には、システム・ビットストリームの非映像データ成分を解釈することを試みる際に、多くの不成功に終わるシンボル辞書のルックアップを実行しなければならない。更に、同期及び復号エラーの可能性は、映像デコーダ４６が実質的な量の非映像データについて解析しチェックを行わなければならないので、著しく増加する。復号及びチャンネル・エラーからの回復は、したがって、一般に、より困難であり時間もかかる。また、チャンネル・バッファ４２は、多重化されたシステム・ビットストリームの非映像データ成分を記憶するために十分なメモリ容量を有するように構成されなければならない。これは、そのような非映像データ成分は後で映像デコーダ４６によって排除されるにもかかわらず、である。
上述の困難を考慮すると、デジタル映像信号送信は、依然として、高度に複雑であり、高価である。よって、通信産業においては、複雑性と効果的な実施のコストとの両方を最小化しながら、映像デコーダの効率を向上させる必要が感じられている。本発明は、この必要を満たすものである。
発明の概要
広くは、そして一般的な用語に従えば、本発明の１つの特徴によれば、新規なチャンネル・バッファ管理方式を用いることにより、映像復号システムにおけるチャンネル・バッファに配分されるメモリ容量を効果的に削減する。本発明の別の特徴によれば、チャンネル・バッファから受信された映像ピクチャ・データの効果的な復号、再構成、及び表示が得られる。これにより、処理効率が向上し、結果的に、固定速度の送信チャンネルから受信される映像ビットストリームを記憶するのに必要なチャンネル・バッファ・メモリの容量が実質的に削減する。本発明のある特徴によれば、映像ビットストリームは、一定の固定された送信速度でチャンネル・バッファに入力される。チャンネル・バッファは、好ましくは、映像ビットストリームから受信される映像情報の１つのピクチャを含むデータのビットを集積し、説明する。映像ビットストリームの中の他のデータもまた、チャンネル・バッファにおいて受信されることが理解されよう。１つのピクチャを構成するビットのすべてがチャンネル・バッファにおいて受信された後で、そのピクチャを定義するビットは、次に、映像デコーダに転送される。本発明の発明者は、チャンネル・バッファ・メモリの全体の配分の減少は、ピクチャを構成するすべてのビットがチャンネル・バッファにおいて受信された場合に、チャンネル・バッファからデコーダへの中間的な転送の結果として生じることを見いだした。
本発明の別の特徴によれば、チャンネル・バッファから受信されるピクチャ情報を直ちに複合する映像復号システムの、ピクチャ復号、再構成、及び表示動作の最適化に関する。ある実施例では、表示コントローラの動作は、ピクチャ再構成プロセスに密接に結合している。ピクチャ再構成は、更に、それぞれが１つの再構成された映像フレーム又はピクチャを記憶するように構成された複数のピクチャ・メモリを含むピクチャ記憶装置によって容易になる。好ましくは、表示コントローラは、次のピクチャが再構成されてピクチャ記憶装置に転送される間にピクチャ記憶装置からピクチャを除去又は読み出すように命令される。別の実施例では、ピクチャの再構成された部分は、同じピクチャの残りの部分がピクチャ再構成ユニットによってまだ処理されている間に、表示コントローラによって処理される。表示プロセスを伴うピクチャ再構成プロセスの管理（オーケストレーション）は、映像復号プロセスの効率を著しく向上させ、これによって、デコーダは、チャンネル・バッファが所定の又は予測される容量まで満たされている場合にチャンネル・バッファからピクチャ・データを読み出すことが可能になることが分かっている。本発明によるデコーダ、ピクチャ再構成ユニット、及び表示コントローラの動作の同期によって、要求されるチャンネル・バッファ・メモリの容量が、使用されている映像圧縮アルゴリズムによって特定される最大の映像ピクチャ・タイプを定義する最小のビット数を記憶するのに必要なメモリ容量にほぼ等しい容量まで減少させられる。
本発明の新規なチャンネル・バッファ管理方式の更に別の特徴は、映像デコーダ、ピクチャ再構成ユニット、表示コントローラのモノリシックな集積回路デバイスとしての作成に関する。サイズとデータ数とこれらの素子の間の制御経路の削減によって、本発明による復号、ピクチャ再構成、表示処理の間の高レベルの同期化が提供される。本発明の別の特徴によれば、本発明において実現される映像復号処理をモニタし規制するマイクロコントローラに関する。このマイクロコントローラは、好ましくは、デコーダ、ピクチャ再構成ユニット、表示コントローラの処理速度を調整し、チャンネル・バッファに入力される映像ビットストリーム・データのいかなるアンダーフロー又はオーバーフローを回避する。
本発明の新規な特徴は、類似の構成要素には類似の参照番号が付してある添付の図面を参照して、次の詳細な説明を読むことで理解されよう。しかし、図面は図解と説明との目的だけのものであり、本発明の限定を定義するものではないことは明示的に指摘しておく。
【図面の簡単な説明】
図１は、従来の映像復号方式のブロック図である。
図２は、本発明の１つの特徴による新規なチャンネル・バッファ管理方式のブロック図である。
図３は、本発明の１つの実施例によるチャンネル・バッファ管理方式の処理を表す流れ図である。
図４は、本発明の１つの実施例によるチャンネル・バッファの充足基準を計算するプロセスを図解する流れ図である。
図５は、本発明による表示コントローラとピクチャ再構成ユニットとの同期化された動作の図解的な表現である。
図６は、標準的な映像出力フォーマットによる表示コントローラからの出力のフォーマットを図解する。
好適実施例の詳細な説明
図面、特に図２を参照すると、本発明の１つの特徴による新規なチャンネル・バッファ管理方式を図解するブロック図が示されている。好適実施例では、チャンネル・バッファ２０におけるビットストリーム・データの記憶装置のためのメモリ容量の効果的な削減が、ピクチャ再構成ユニット３０と表示コントローラ３２とによって実行される新規なピクチャ再構成及び表示プロセスを用いることによって実現される。本発明のこの特徴によれば、映像ビットストリームが一時的な記憶のためにチャンネル２１からチャンネル・バッファ２０に入力される。チャンネル・バッファ２０において所定の量のビットストリーム・データが受信される際には、チャンネル・バッファ２０に記憶されている所定の量のデータが映像デコーダ２８に転送される又は映像デコーダ２８によって読み出される。チャンネル・バッファ２０が所定の容量に達した際のチャンネル・バッファ２０から映像デコーダ２８への直ちになされるビットストリーム・データの転送は、本発明による復号されたピクチャの再構成及び表示の同期のとれたプロセスによって可能になる。
チャンネル・バッファ２０によってチャンネル２１から受信される映像ビットストリームは、典型的には、運動映像の複数のシングル・フレームを表すピクチャ情報を含む。運動映像のそれぞれの符号化されたフレーム又はピクチャは、一連のビットとしてデジタル形式で表現される。この一連のビットの構造は、好ましくは、たとえばＭＰＥＧ標準のような選択された映像圧縮標準に従う。映像ビットストリームの内部の各ピクチャのサイズに関する情報は、通常は、ピクチャ・データ又はピクチャ層において符号化され、映像復号システムによって抽出されて解釈される。このビット・サイズの情報は、１つのシングル符号化されたピクチャを定義するビット数の全体を表す。符号化されたピクチャのビット・サイズは、チャンネル・バッファ２０にそのピクチャ・データをバッファするのに必要なメモリ容量の予測又は予想と考え得る。符号化された映像ピクチャのビット・サイズは、よって、チャンネル・バッファ２０の「充足基準」を判断するのに用いられ得る。
本発明の好適実施例によれば、チャンネル・バッファ２０の中にバッファされたピクチャ情報は、チャンネル・バッファ２０が予想された容量まで満たされるとデコーダ２８に転送される。好ましくは、チャンネル・バッファ２０の充足基準は、シングル・ピクチャを再構成するのに要求されるビット数の全体がチャンネル・バッファ２０において受信されると、満足される。チャンネル・バッファ２０の充足基準は、種々の方法を用いて計算可能であることに注意すべきである。そのような方法の１つは、符号化されたピクチャ情報内に埋め込まれたビット・サイズのデータを抽出して読み出すことに関する。別のそのような方法は、ビットがチャンネル・バッファ２０に受信される際に、ピクチャを定義するピクチャ・ビットをアクティブに計数することに関する。
チャンネル・バッファ２０の充足基準を満たした後で、符号化されたピクチャを定義するすべてのビットはチャンネル・バッファ２０から映像デコーダ２８に転送される。映像デコーダ２８は、次に、符号化されたピクチャ情報を対応するシンボル又はイベントに翻訳する。これらのシンボル又はイベントは、次に、ピクチャ再構成ユニット３０によって用いられ、元のピクチャを再構成する。ある実施例では、ピクチャ再構成ユニット３０は、２つのパイプラインと、１つのＩＤＣＴ（逆離散余弦変換）のパイプラインと、１つのＭＣ（運動補償）パイプラインとを含む。パイプラインは、ピクチャ再構成プロセスを制御しているプログラム命令が同時に実行され得るようにする動作強化技術である。パイプラインによれば、ピクチャ再構成プロセスの全体の実行時間を大きく削減することができる。好ましくは、ＩＤＣＴパイプラインはピクチャの各マクロブロックの再構成を調整し、ＭＣパイプラインは各マクロブロックに対する任意の運動補償情報を処理する。ＩＤＣＴ及びＭＣパイプラインからの出力は、次に合併して元のピクチャを再構成する。マイクロコントローラ３６は、好ましくは、パイプラインと合併の動作を制御する。再構成されたピクチャは、次にピクチャ記憶装置に一時的な記憶のために転送される。表示コントローラ３２は、適切な時間に、ピクチャをピクチャ記憶装置２２から読み出して、意図されている表示デバイス３４に適切なフォーマットに処理する。ピクチャ記憶装置２２に記憶されたピクチャは、典型的には、表示コントローラ３２によって、表示デバイス３４の表示速度にほぼ等しい速度で読み出される。一般的な表示速度の２つを挙げれば、毎秒３０フレーム（米国で用いられるＮＴＳＣ標準）と、毎秒２５フレーム（ヨーロッパで多く用いられる位相交流ライン［ＰＡＬ］）と、である。
本発明の重要な効果は、ピクチャ再構成ユニット３０と映像デコーダ２８との状態に応答しての表示コントローラ３２の制御に関する。ある実施例では、マイクロコントローラ３６が、表示コントローラ３２、デコーダ２８、及び、ピクチャ再構成ユニット３０の動作を管理する。この管理又は同期によって、これらの要素がそれぞれのタスクを効率的に実行し、それによって、チャンネル・バッファ２０に集積するピクチャ・データがチャンネル・バッファ２０の充足基準が満足された際に直ちにデコーダ２８に転送される。デコーダ２８、ピクチャ再構成ユニット３０、及び表示コントローラ３２の中の任意のものにおける著しい遅延によって、結果的に、チャンネル・バッファ２０において過剰なビットストリーム・データの集積が生じる可能性がある。チャンネル・バッファ２０における過剰なビットストリーム・データのそのような集積は、オーバーフロー・エラー条件を通常生じ、これにより、映像復号システムは一時的にそのすべてのピクチャ復号活動を停止する。従来のチャンネル・バッファ管理方式では、典型的には、通常の動作で要求されるメモリ容量を超えてチャンネル・バッファ１０のメモリ容量を著しく増加させることによって、上述のオーバーフロー・エラーの条件を回避している。この付加的なメモリは、基本的には、オーバーフロー・エラーが生じた場合にチャンネル・バッファ１０において集積する過剰なビットストリーム・データを記憶することに向けられている。これと対照的に、本発明は、チャンネル・バッファ２０の映像復号動作ダウンストリームの有効で効率的な管理を提供しており、それによって、オーバーフロー状態が生じる可能性を実質的に回避している。通常の動作においては、本発明は、チャンネル・バッファ２０に記憶されたピクチャ・データはチャンネル・バッファ２０の充足基準が満足されると、映像デコーダ２８に転送されることを保証する。よって、専用のオーバーフロー・メモリは要求されない。本発明は、したがって、従来のチャンネル・バッファ管理方式に内在する著しい同期化及び再開始遅延を除去することによって、チャンネル・バッファ２０内に映像ビットストリームをバッファするのに要求されるメモリ容量を著しく削減する。
本発明の別の重要な効果は、チャンネル・バッファ２０の効率的な管理に関する。チャンネル・バッファ２０のメモリ・サイズは、ピクチャの復号、再構成、及び表示動作の最適化によって、著しく縮小される。図３を参照すると、本発明の実施例による新規なチャンネル・バッファ管理方式に伴う映像復号プロセスを表す流れ図が示されている。映像ビットストリームは、チャンネル２１を介して送信され、一時的な記憶のためにチャンネル・バッファ２０に入力される。統合された（ｕｎｉｆｉｅｄ）メモリ２６が、好ましくは、少なくとも２つの部分に分割され、チャンネル・バッファ２０とピクチャ記憶装置２２との記憶装置の要求に対応する。固定速度の映像ビットストリームがチャンネル・バッファ２０の中に集積し、４０において、チャンネル・バッファ２０内に現にバッファされているピクチャの予想されるサイズを判断する計算が実行される。チャンネル・バッファ２０の充足基準は、好ましくは、チャンネル・バッファ２０の中のピクチャのビット・サイズを計算することによって決定される。更に、チャンネル・バッファ２０を満たすピクチャ・ビットの実際の計数が行われる。チャンネル・バッファ２０にバッファされるピクチャ・ビットの実際の計数がピクチャの予想されるビット・サイズに等しい場合には、充足基準は満足され、ピクチャを構成するすべてのビットがデコーダ２８によってチャンネル・バッファ２０から読み出される。
本発明のある実施例では、チャンネル２１からのチャンネル・バッファ２０への映像ビットストリーム入力は、ＭＰＥＧ標準フォーマットに従っている。図４に図解するように、チャンネル・バッファ２０にバッファされるピクチャに対する充足基準は、６０において、映像ビットストリームのシーケンス・ヘッダに埋め込まれているビットレート・パラメータ（Ｒ）を読み出すことによって判断される。また、６２において、ピクチャ・ヘッダから遅延パラメータ（Ｖｂｖ＿Ｄｅｌａｙ）が読み出される。各ピクチャ・ヘッダは、映像デコーダ２８がピクチャ復号とチャンネル・バッファ動作の処理速度を適切に同期化することを可能にするＶｂｖ＿Ｄｅｌａｙを含む。Ｖｂｖ＿Ｄｅｌａｙパラメータは、チャンネル・バッファ２０が、デコーダ２８がチャンネル・バッファ２０からピクチャを定義するすべてのビットを読み出す直前に、空の状態から正確な容量までチャンネル・バッファ２０を満たすのに必要な時間を定義する。この期間は、よって、ピクチャを構成するすべてのビットがチャンネル・バッファ２０に集積される時間を表す遅延期間である。典型的には、この遅延時間は、１秒の１／９００００の単位で測定される。この数は、これが例えば１／２４、１／２５、１／３０などの複数のフレームの増分の正確な倍数であり、これらがフィルム及び映像情報を表示するための確立された標準に従うために、選択される。ピクチャを構成する全体のビットの計算は、６４において、Ｖｂｖ＿Ｄｅｌａｙパラメータにビットレート（Ｒ）を乗算し、この量を９００００ビットで割ることによってなされる［予測されるビット＝Ｖｂｖ＿Ｄｅｌａｙ×Ｒ／９００００ビット］。たとえば、Ｖｂｖ＿Ｄｅｌａｙの値が９０００であり、Ｒの値が１．２メガビット／秒であれば、そのピクチャに対してチャンネル・バッファ２０に記憶されると予測されるビット数は、１２００００ビットである。
マイクロコントローラ３６は、６６において、好ましくは、充足基準の計算を実行し、また、チャンネル・バッファ２０を満たすピクチャ・ビットの実際の数を決定する。チャンネル・バッファ２０が予測される容量まで満たされる場合には、チャンネル・バッファ２０の中のピクチャを構成するビットの全体は、６８で、デコーダ２８に転送される。チャンネル・バッファ２０の中に記憶される１つのピクチャに対する予測される及び実際のビット数を計算する他の方法を、本発明の範囲から離れずに用いることができることは理解されたい。
本発明の別の実施例においては、ピクチャ記憶装置２２は、それぞれが１つの再構成されたピクチャのデータを記憶できる３つのピクチャ・メモリを含むように構成される。ピクチャ記憶装置２２の３つのピクチャ・メモリの内の２つが占められているかどうかの判断が、４２でなされる。２つのピクチャが現にピクチャ記憶装置２２に記憶されていない場合には、デコーダ２８によって復号されたピクチャ・ビットは、４６において、ピクチャ再構成ユニット３０によって、対応するピクチャに再構成される。再構成されたピクチャは、次に、４８において、ピクチャ記憶装置２２内の利用可能なピクチャ・メモリに転送される。しかし、ピクチャ記憶装置２２の中のピクチャ・メモリの中の２つが占められている場合には、マイクロコントローラ３６は、ピクチャ再構成及び表示プロセスを最適化するために複数の特定の復号システムの動作を制御し、同期をとる。マイクロコントローラ３６は、好ましくは、表示コントローラ３２に命令して、５０において、ピクチャ記憶装置２２からピクチャを読み出させる。新たに再構成されたピクチャは、５２において、ピクチャ再構成ユニット３０からピクチャ記憶装置２２に転送される。マイクロコントローラ３６による復号、再構成、及び表示のプロセスの同期化によって、デコーダ２８は、チャンネル・バッファ２０の充足基準が満足された直後にチャンネル・バッファ２０の中のバッファされているピクチャのデータを読み出すことができる。表示コントローラ３２の動作は、ピクチャ復号及び再構成のプロセスに密接に結合しているので、従来の復号方式に関連する同期化及び再開始の遅延は回避される。
一般に、ピクチャ記憶装置２２に配分された統合されたメモリ２６の容量は、復号されているピクチャのタイプと適用可能なテレビ放送システム標準に依存する。たとえば、ＮＴＳＣ標準によれば、Ｉピクチャ及びＰピクチャそれぞれは、およそ、１０３６８００ビットのピクチャ記憶装置２２のメモリの配分を要求する。特定のテレビ放送標準に対する与えられたピクチャ・タイプを記憶するのに要求されるメモリの最小の容量は固定されており、ピクチャ記憶装置２２に記憶されるべきピクチャの最大の数が固定されているので、映像復号システムによって用いられるメモリ容量の全体の削減は、チャンネル・バッファ２０のサイズを最小化することによって実現されるだけである。チャンネル・バッファ２０のサイズの著しい削減は、本発明による新規なチャンネル・バッファ２０管理方式を用いることによって実現される。
本発明の１つの実施例によれば、チャンネル・バッファ２０に配分された統合されたメモリ２６の容量は、ほぼ、２メガビットの隣接する（ｃｏｎｔｉｇｕｏｕｓ）ＲＡＭである。別の実施例では、統合されたメモリ２６は、全体でほぼ４メガビットの隣接するＤＲＡＭであり、ほぼ２メガビットがピクチャ記憶装置２２に配分され、ほぼ２メガビットがチャンネル・バッファ２０に配分されている。この実施例では、統合されたメモリ２６は、好ましくは、ＤＲＡＭメモリ内に６４ビット・ワードを記憶するように構成されており、６４ビットのデータ・バス上でアクセスしてほぼ毎秒１．５メガビットのデータ速度で３５２×２８８ピクセルまでの画像サイズをサポートできる。統合されたメモリ２６へのアクセスは、好ましくは、ファスト・ページ・モードで行われ、アクセスの効率を改善する。フレーム記憶装置２２のインターフェースは、好ましくは、４つの１メガビットＤＲＡＭ（全体のメモリが４メガビット）と共に用いるように構成されている。
別の実施例では、統合されたメモリ２６は、６４ビットのデータ・バスと共に構成され、毎秒３０フレームで７２０×４８０ピクセルまで（ＮＴＳＣの標準）と、毎秒２５フレームで７２０×５７６ピクセル（ＰＡＬの標準）までと、毎秒ほぼ１５メガビットのデータ速度でのフレーム解像度で動作するように最適化されている。この実施例では、統合されたメモリ２６は、４つの４メガビットＤＲＡＭ（全体のメモリが１６メガビット）と共に用いるように構成されている。別の実施例では、マイクロコントローラ３６は、異なる解像度と表示特性とを有する復号システムに対応するように画像解像度を変更するようにプログラムすることができる。マイクロコントローラ３６は、更に、命令を受けて、統合されたメモリ２６とチャンネル・バッファ２０とフレーム記憶装置２２とに配分された統合されたメモリ２６の量との分割を修正することができる。
本発明の別の重要な特徴は、復号されたピクチャ情報の再構成速度と再構成されたピクチャの表示速度との間の関係に関する。次に図５を参照すると、この関係の簡略化され一般化された図解的な表現が提供されている。ある実施例では、ピクチャ再構成の速度は、再構成されたピクチャ情報を表すフィールドの処理及び表示速度に同期している。ピクチャ再構成はフレーム順に進行し、再構成されたピクチャ情報の表示は図６に示すようにインターレースされたフォーマットのようにフィールド順に進行し、典型的にはピクチャ再構成の２倍の速度である。
Ｔ０−Ｔ１で表される時間周期の間は、第１のピクチャの第１の部分（Ｐ２，Ａ）は、ピクチャ再構成ユニット３０によって処理される。Ｐ１は第１のピクチャを表し、Ａ及びＢは、ピクチャの部分を表し、Ｆ１及びＦ２は、再構成されたピクチャＰ１情報を表す第１及び第２のフィールドである。時間Ｔ２においては、第１のピクチャが完全に再構成される（Ｐ１，Ａ＋Ｐ１，Ｂ）。時間Ｔ１においては、ピクチャＰ１の再構成の間には、表示コントローラ３２が再構成されたピクチャＰ１の部分の処理を開始する。再構成されたピクチャＰ１を表す第１のフィールドＦ１は、時間Ｔ２における適切な表示デバイス３４への出力のために発生される。また、時間Ｔ２においては、次のピクチャＰ２の再構成が開始される。次のピクチャＰ２の再構成と同時に、第１のピクチャＰ１を表す第２のフィールド（Ｐ１，Ｆ２）が、表示コントローラ３２によって発生され出力される。この同期化されたピクチャ再構成及び表示プロセスは、次に、図５に示されているように、次のピクチャとフィールドとのために注意深く反復される。ある実施例では、ピクチャのほぼ７０から７５パーセントが再構成された後で、表示コントローラ３２がピクチャ記憶装置２２からのピクチャに対してデータの読み出しと処理とを開始する。本発明の発明者によって、ピクチャ記憶装置２２のメモリの容量は、本発明による表示コントローラ３２の一定の表示速度に対してピクチャ再構成の速度を同期させることによって、最小化できることが見いだされた。
次のピクチャ（Ｐ２）の再構成は現在のピクチャ（Ｐ１）を表す第１のフィールド（Ｐ１，Ｆ１）を出力し表示した後で開始されるので、新たに再構成されたデータ（Ｐ２，Ａ）は、再構成の速度が大きすぎる場合には表示されつつあるピクチャの第２のフィールド（Ｐ１，Ｆ２）にオーバーライトする。このようなオーバーライトが生じることを防止するために、一定の表示速度に対する再構成速度の一定のモニタリングと調整とが、好ましくは、マイクロコントローラ３６によって行われる。表示コントローラ３２の状態は、ピクチャ再構成ユニット３０と通信しピクチャ再構成速度を規制するマイクロコントローラ３６によって解析される。マイクロコントローラ３６による表示コントローラ３２とピクチャ再構成ユニット３０との処理速度の閉ループで動的な規制は、ピクチャ復号／再構成／表示のプロセスを最適化する。この最適化の直接的な結果として、ピクチャ記憶装置２２とチャンネル・バッファ２０とに要求されるメモリ容量が実質的に減少する。本発明のある実施例では、ピクチャ記憶装置２２は、３つの再構成されたピクチャの最大値を記憶するように構成され、チャンネル・バッファ２０は１つの符号化されたピクチャのビット・サイズに対応するように構成される。
本発明の別の特徴は、チャンネル・バッファ２０と表示コントローラ３２の動作の同期に関する。ある場合には、システム・タイムベースの変動が、チャンネル２１のビットストリーム速度と表示コントローラ３２の処理速度との間にドリフトを生じさせ得る。システム・タイムベースは、映像ビットストリームにおける符号化されたピクチャの提示タイミングを確立する。映像復号システムは、正確なシーケンスで、各ピクチャにおいて復号されたシステム・タイムベース情報に基づく正確な提示時間で、再構成されたピクチャを表示する。システム・タイムベースからのドリフト又は出発によって、チャンネル・バッファ２０は、訂正する動作がなされなければ、オーバーフロー又はアンダーフローが周期的に生じる。任意のそのようなドリフトを訂正するためには、マイクロコントローラ３６は、好ましくは、デコーダ２８、ピクチャ再構成ユニット３０、及び表示コントローラ３２の速度を、任意のタイムベースの変動を補正する小さな量だけ増減する。タイムベースの訂正は、１つ又は複数の走査線だけ、垂直方向のシンク・パルスを進めたり遅れさせたりすることによって、達成される。マイクロコントローラ３６は表示コントローラ３２に命令して、表示パラメータを動的に修正させるが、その結果として、再構成されたピクチャ内に走査線を付加したり削減したりすることになる。チャンネル・バッファ２０、デコーダ２８、ピクチャ再構成ユニット３０、及び表示コントローラ３２の処理速度を適切に均衡させることによって、マイクロコントローラ３６は、映像ピクチャの復号及び表示を最適化することができて、これによって、表示コントローラ３２とピクチャ再構成ユニット３０との間の任意の同期遅延を除去できる。表示コントローラ３２は、インターレースされた及び非インターレースされたフォーマットを含む種々の映像フォーマットに合致する映像信号を発生する。
好適実施例においては、デコーダ２８、ピクチャ再構成ユニット３０、及び表示コントローラ３２は、モノリシックな集積回路２６上に製作される。本発明の発明者は、デコーダ２８、ピクチャ再構成ユニット３０、及び表示コントローラ３２の間のデータの近接した結合及び制御経路と、プリント回路板の相互接続の除去とによって、本発明のピクチャの復号、再構成、及び表示のプロセスが与えられ、また、チャンネル・バッファ２０の効率的な管理が得られる。ある実施例では、好適なＩＣパッケージは、２０８ピンのＭＱＵＡＤ（メタル・クアッド・フラット・パック）である。別の実施例では、１６０ピンのＰＱＦＰ（プラスチック・クアッド・フラット・パック）パッケージを用いることができる。
上述した本発明の好適実施例には、本発明の範囲と精神とから離れることなく、種々の修正や付加をなし得ることを理解されたい。したがって、本発明の範囲は、上述した特定の実施例に限定されることはなく、次に掲げる請求の範囲及びその均等物によってのみ定義されるものとする。
【図１】
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【図４】
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【図６】
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【図２】
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【図５】
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【図３】
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