(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＰＥＧ的復号器（１００）においてＤＣＴ係数ブロック（Ｓ２）を処理してそれぞれの画素ブロック（Ｓ４）を生成するための方法（３００）であって、前記ＤＣＴ係数ブロックが第１フォーマットに関連付けられる画像情報を表し、前記画素ブロックが第２フォーマットに関連付けられる画像情報を表し、前記第２フォーマットが前記第１フォーマットより低い解像度を有し、前記方法が、
変形量子化行列を使用して、前記ＤＣＴ係数ブロックを逆量子化してそれぞれの逆量子化ＤＣＴ係数ブロックを生成するステップ（３１５）と、
ダウンサンプル変換を使用して、前記逆量子化係数ブロックを変換して前記それぞれの画素ブロックを生成するステップ（３２０）と
を含む方法。
【請求項２】
前記ＤＣＴ係数を逆量子化する前記ステップが実質的に式：
Ｙij＝ｑ（Ｑijｍiｍj）・Ｚij
に従って実行され、
式中、Ｙijは逆量子化ＤＣＴ行列を表し、Ｑijは標準量子化器行列を表し、ｑは標準量子化スケール値を表し、Ｚijは受け取ったＤＣＴ係数ブロックを表し、ｍiおよびｍjは式：
Ｃ・ｍ＝Ｆ・Ｔ
による行列（ＦＴ）の各行と列の共通因子であり、
式中、Ｆは前記第１フォーマットを有する画像情報を前記第２フォーマットを有する画像情報に減少するように適応されたダウンサンプリングフィルタを表し、前記第１画像情報は前記第１フォーマットに関連付けられ、前記画素ブロックは第２フォーマットに関連付けられる画像情報を表し、Ｔは逆離散コサイン変換関数を表す、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記逆量子化係数ブロックを変換する前記ステップが実質的に式：
Ｂ＝ＣＹＣ´
に従って実行され、
式中、Ｂはダウンサイズ画像ドメイン画素ブロックを表し、ＣはＣ変換行列を表し、Ｙは逆量子化ＤＣＴ行列を表し、Ｃ´はＣの逆を表す、
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ＤＣＴ係数ブロックが、８×８の非インタレースフレームモード符号化原画素ブロックを表す８×８のＤＣＴ係数ブロックを含み、
前記生成された画素ブロックが４×４の画素ブロックを含み、
前記ダウンサンプル変換が実質的に式：
0004319352.tif 000030
に従って実行される、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
Ｆ、Ｃ、およびｍが実質的に式：
0004319352.tif 000031
に従って定義される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
比較的高解像度画像情報を表すＤＣＴ係数ブロックを処理して、比較的低解像度を有するそれぞれの画素ブロックを生成するための方法（３００）において、前記方法が、
変形量子化行列を使用して、前記ＤＣＴ係数ブロックを逆量子化してそれぞれの逆量子化ＤＣＴ係数ブロックを生成するステップ（３１５）と、
ダウンサンプル変換を使用して、前記逆量子化係数ブロックを変換して前記それぞれの画素ブロックを生成するステップ（３２０）と
を含み、ここで、
前記量子化行列が因子ｍによって変形され、前記因子ｍが式：
Ｓ＝Ｆ・Ｔ＝Ｃ・ｍ
によって前記変換行列に関連付けられ、
式中、Ｆが前記比較的高解像度を有する画像情報を前記比較的低解像度を有する画像情報に変換するためのダウンサンプリングフィルタ行列を含み、Ｔが逆離散コサイン変換（ＩＤＣＴ）である
ように構成された方法。
【請求項７】
ＭＰＥＧ的復号器においてＤＣＴ係数ブロック（Ｓ２）を処理してそれぞれの画素ブロック（Ｓ４）を生成するための装置であって、前記ＤＣＴ係数ブロックが第１フォーマットに関連付けられる画像情報を表し、前記画素ブロックが第２フォーマットに関連付けられる画像情報を表し、前記第２フォーマットが前記第１フォーマットより低い解像度を有し、
変形量子化行列を使用して、前記ＤＣＴ係数ブロックを逆量子化して、それぞれの逆量子化ＤＣＴ係数ブロックを生成するための逆量子化器（２１０）と、
ダウンサンプル変換を使用して、前記逆量子化係数ブロックを変換して前記それぞれの画素ブロックを生成するための変換モジュール（２２０）と
を含む装置。
【請求項８】
前記逆量子化器が実行された前記ＤＣＴ係数を実質的に式：
Ｙij＝ｑ（Ｑijｍiｍj）・Ｚij
に従って逆量子化し、
式中、Ｙijは逆量子化ＤＣＴ行列を表し、Ｑijは標準量子化器行列を表し、ｑは標準量子化スケール値を表し、Ｚijは受け取ったＤＣＴ係数ブロックを表し、ｍiおよびｍjは式：
Ｃ・ｍ＝Ｆ・Ｔ
による行列（ＦＴ）の各行と列の共通因子であり、
式中、Ｆは前記第１フォーマットを有する画像情報を前記第２フォーマットを有する画像情報に減少するように適応されたダウンサンプリングフィルタを表し、前記第１画像情報は前記第１フォーマットに関連付けられ、前記画素ブロックは第２フォーマットに関連付けられる画像情報を表し、Ｔは逆離散コサイン変換関数を表す、
請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記変換モジュールが実質的に式：
Ｂ＝ＣＹＣ´
に従って作動し、
式中、Ｂはダウンサイズ画像ドメイン画素ブロックを表し、ＣはＣ変換行列を表し、Ｙは逆量子化ＤＣＴ行列を表し、Ｃ´はＣの逆を表す、
請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記ＤＣＴ係数ブロックが、８×８の非インタレースフレームモード符号化原画素ブロックを表す８×８のＤＣＴ係数ブロックを含み、
前記生成された画素ブロックが４×４の画素ブロックを含み、
前記変換モジュールがダウンサンプル変換を実質的に式：
0004319352.tif 000032
に従って実行する、
請求項９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、１９９８年５月７日に出願された米国特許仮出願第６０／０８４，６３２号の利益を享受するものである。
【０００２】
【技術分野】
本発明は、一般に、通信システムに関し、さらに詳しく言えば、少なくとも、ＭＰＥＧ的ビデオ復号器等の、情報ストリーム復号器内の画像情報のサイズ変更を行う方法および装置に関する。
【０００３】
【背景技術】
さまざまな通信システムの中には、伝送しようとするデータを圧縮して、利用可能な帯域幅をさらに効率的に用いるものがある。例えば、動画像エキスパートグループ（ＭＰＥＧ：Moving Pictures Experts Group)は、ディジタルデータ伝送システムに関する規格を幾つか公表している。第１は、ＭＰＥＧ−１として知られ、ＩＳＯ／ＩＥＣ規格１１１７２と呼ばれるもので、その内容は本願明細書に援用されている。第２は、ＭＰＥＧ−２として知られ、ＩＳＯ／ＩＥＣ規格１３８１８と呼ばれるもので、その内容は本願明細書に援用されている。高度テレビジョンシステム委員会（ＡＴＳＣ：Advanced Television System Committee)）のディジタルテレビジョン規格書Ａ／５３には、圧縮ディジタルビデオシステムについての記載があり、その内容は本願明細書に援用されている。
【０００４】
上記に引用した規格には、固定長または可変長のディジタル通信システムを用いて、映像、音声およびその他の情報を圧縮・伝送するのに非常に適したデータ処理操作技術が説明されている。特に、上記に引用した規格および他の「ＭＰＥＧ的（ＭＰＥＧ−ｌｉｋｅ）」規格および技術は、フレーム内符号化技術（ランレングス符号化、ホフマン符号化等）とフレーム間符号化技術（前後予測符号化、動き補償等）とを用いて、映像情報を圧縮する。さらに詳しく言えば、ビデオ処理システムの場合、ＭＰＥＧおよびＭＰＥＧ的ビデオ処理システムは、フレーム内および／またはフレーム間の動き補償符号化を用いるか、または用いずに映像フレームに予測に基づいた圧縮符号化を行うことを特徴とする。
【０００５】
画像情報を圧縮して（すなわち大きさを変更して）、比較的低解像度の表示装置を利用している例えばテレビジョンシステムにおける復号器のアンカフレームメモリ要件を縮小し、あるいは復号器の処理資源を減少することは知られている。そのような適用例として、高精細度テレビ（ＨＤＴＶ）受信機が標準精細度テレビ（ＳＤＴＶ）ディスプレイに関連付けられた場合、あるいは従来のＮＴＳＣ、ＰＡＬ、またはＳＥＣＡＭテレビにビデオ情報を提供する場合がある。
【０００６】
第一の既知の技術は、完全ＨＤＴＶ解像度で復号し、その結果得られる完全解像度の画像を蓄積し、表示前に完全解像度画像にフィルタリングおよびダウンサンプリングを行うことを含む。この方法は、サポートされる解像度に関して非常に柔軟性があるが、フレーム蓄積メモリが完全解像度画像を収容しなければならないので、コストが非常に高くなる。アンカフレーム蓄積の前にフィルタリングおよびダウンサンプリングが行われる場合でも、計算の複雑さは完全解像度の復号の場合と同じである。
【０００７】
第二の既知の技術は、例えば８×８ブロックのＤＣＴ係数がＭＰＥＧ的の復号器によって受け取られた場合、ＤＣＴ係数ブロックのうち（水平および垂直空間解像度に関して）低位の４×４サブブロックのみを処理することを含む（すなわち、３つの４×４の高位サブブロックは切り捨てられる）。低位の４×４ＤＣＴ係数ブロックに行われる逆ＤＣＴ演算は、４×４の画素ブロックのみを生じる。この場合、ＩＤＣＴ計算の複雑さとフレーム蓄積のためのメモリ要件は両方とも縮小される。
【０００８】
第三の技術は、Ｂａｏらによって発表された論文（J.Bao,H.SunおよびT.Poon,“HDTV Down-C0nversion Decoder”,IEEE Transactions on C0nsumer Electronics, Vol.42, No.3,August 1996)に記載されており、その全体を本明細書に援用している。具体的には、Ｂａｏ技術は、周波数合成技術を使用し、４個の隣接する８×８ＤＣＴ係数ブロックを処理して、新しい８×８ＤＣＴ係数ブロックを生成し、これは次に、逆ＤＣＴ処理を受けて８×８画素ブロックを生成する。この方法で、ＩＤＣＴ計算の複雑さとフレーム蓄積のためのメモリ要件が両方とも縮小され、ビジュアルアーチファクトが上述の第二の技術を使用して生成されるより少なくなる。
【０００９】
残念ながら、上述のダウンサンプリング復号器は全て、逆ＤＣＴ関数を実現するために、かなりの量の計算資源を利用する。従って、逆ＤＣＴ資源を少なくとも大幅に縮小するダウンサンプリングビデオ画像復号器を提供することが望ましいことが分かる。
【００１０】
【発明の開示】
本発明は、比較的高解像度の画像情報を表す量子化離散コサイン変換（ＤＣＴ）係数を含む例えばＭＰＥＧ的のビデオ情報ストリームを復号して、比較的低解像度を有する、対応する画素ブロックを生成するための方法および装置を含む。ＤＣＴ係数ブロックの復号は逆ＤＣＴ処理を回避する方法で行われ、それにより、ＭＰＥＧ的ビデオ情報ストリームからダウンサンプルされた画像情報を復元するために必要な計算の複雑さを低下する。本発明は変形量子化行列を利用して、逆量子化されたＤＣＴ係数からサブサンプルされた画像ドメイン情報への変換の複雑さを低下することを可能する方法で、ＤＣＴ係数を逆量子化する。
【００１１】
ＭＰＥＧ的復号器において、ＤＣＴ係数ブロックを処理して、それぞれの画素ブロックを生成するための本発明による方法は、前記ＤＣＴ係数ブロックが第１フォーマットに関連付けられる画像情報を表し、前記画素ブロックが第２フォーマットに関連付けられる画像情報を表し、第２フォーマットが第１フォーマットよりも低い解像度を有し、前記方法が、変形量子化行列（Ｑ´ij）を使用してＤＣＴ係数ブロックを逆量子化して、それぞれの逆量子化ＤＣＴ係数ブロックを生成するステップと、ダウンサンプル変換Ｃ（Ｓ＝ＦＴ＝ｍＣ）を使用して逆量子化係数ブロックを変換してそれぞれの画素ブロックを生成するステップとを含む。
【００１２】
本発明の教示は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を考察することによって、容易に理解することができる。
【００１３】
理解を促進するために、図面に共通する同一の要素は、可能な場合、同一の参照番号を用いて指定した。
【００１４】
【発明を実施するための最良の形態】
以下の説明を考察した後、当業者は、我々の発明の教示が、情報サブストリームを含む圧縮情報ストリームを復号して前記情報ストリームのサブサンプルされフィルタされたバージョンを復元するどんなシステムにも、容易に利用できることを明瞭に理解されるであろう。本発明は主として、サブサンプルされた（すなわち低下した解像度の）画像情報を復元するＭＰＥＧ的画像ストリーム復号器に関して説明するが、当業者は、本発明の多くの様々な適用を容易に理解されるであろう。
【００１５】
図１は、ＭＰＥＧ的復号器１００の実施形態を表す。具体的には、図１の復号器１００は、圧縮ビデオ情報ストリームＩＮを受け取り、かつ復号してビデオ出力ストリームＯＵＴを生成する。ビデオ出力ストリームＯＵＴは、表示装置（図示せず）内の例えばディスプレイドライバ回路に結合するのに適している。
【００１６】
ＭＰＥＧ的復号器１００は、入力バッファメモリモジュール１１１、可変長復号器（ＶＬＤ）モジュール１１２、ダウンサンプルおよびフィルタモジュール２００、加算器１１５、動き補償モジュール１１６、出力バッファモジュール１１８、アンカフレームメモリモジュール１１７、および動きベクトル（ＭＶ）プロセッサ１３０を含む。
【００１７】
入力バッファメモリモジュール１１１は、圧縮されたビデオストリームＩＮ、例示的には、トランスポートデマルチプレクサ／復号回路（図示せず）から出力される例えば高精細度テレビ信号（ＨＤＴＶ）または標準精細度テレビ信号（ＳＤＴＶ）を表す可変長復号ビットストリームを受け取る。入力バッファメモリモジュール１１１は、可変長復号モジュール１１２が処理のためにビデオデータを受け入れる用意ができるまで、受け取った圧縮ビデオストリームＩＮを一時的に蓄積するために使用される。ＶＬＤ１１２は、入力バッファメモリモジュール１１１のデータ出力に結合された入力を有し、例えば蓄積された可変長復号ビデオデータをデータストリームＳ１として検索する。
【００１８】
ＶＬＤ１１２は検索されたデータを復号して、量子化された予測誤差ＤＣＴ係数、動きベクトルストリームＭＶ、およびブロック情報ストリームＤＡＴＡを含む固定長ビットストリームＳ２を生成する。
【００１９】
一般的なＭＰＥＧ的復号器では、可変長検出器（ＶＬＤ１１２のような）の後に逆量子化モジュールおよび逆ＤＣＴモジュールが続くことに注意することが重要である。そのような検出器では、ＩＱモジュールは通常、固定長ビットストリームＳ２に標準量子化行列を使用して逆量子化演算を実行して、標準形式の逆量子化予測誤差係数を含むビットストリームを生成する。ＩＤＣＴモジュールは次いで、逆量子化予測誤差係数に逆離散コサイン変換演算を実行して、画素毎の予測誤差を含むビットストリームＳ４を生成する。図１のＭＰＥＧ的復号器１００は、このような仕方で演算を行わない。
【００２０】
図１のＭＰＥＧ的復号器１００のダウンサンプルおよびフィルタモジュール２００は、固定長ビットストリームＳ２内の量子化予測誤差ＤＣＴ係数を受け取り、それに応答して、ダウンサンプルされた画素毎の予測誤差を含むビットストリームＳ４を生成する。具体的には、ダウンサンプルおよびフィルタモジュール２００は、第１フォーマット（例えばＨＤＴＶ）に関連付けられた画像情報を表す量子化ＤＣＴ係数ブロックを受け取り、それに応答して、第１フォーマットより低い解像度を持つ第２フォーマット（例えばＳＤＴＶ）に関連付けられた画像情報を表す画素ブロックを生成する。例えば本発明の一実施形態では、８×８ＤＣＴ係数ブロックは、通常は処理されて８×８画素ブロックを生成するが、代わりに処理されて４×４画素ブロックを生成する。この処理は、周波数ドメインで、かつ完全逆離散コサイン変換を実行することなく行われる。ダウンサンプルおよびフィルタモジュール２００の動作は、後で図２および図３に関連してより詳しく説明する。
【００２１】
加算器１１５は、ダウンサンプルされた画素毎の予測誤差ストリームＳ４を、動き補償モジュール１１６によって生成された動き補償済み予測画素値ストリームＳ６に加算する。従って、加算器１１５の出力は、代表的実施形態では、再構成された画素値を含む低下した解像度のビデオストリームＳ５である。加算器１１５によって生成された低下した解像度のビットストリームＳ５は、出力バッファモジュール１１８およびアンカフレームメモリモジュール１１７に結合される。
【００２２】
アンカフレームメモリモジュール１１７は、低下した解像度のビットストリームＳ５内のアンカフレーム情報を受け取って蓄積する。アンカフレームメモリモジュール１１７の大きさは、ダウンサンプルおよびフィルタモジュール２００によって受信ビデオ入力情報ストリームＩＮ内のビデオ情報に与えられた解像度の低下（すなわちスケーリングまたは圧縮）と実質的に一致する量だけ、縮小できるようにするのが得策である。
【００２３】
動きベクトルリサイザ１３８は、動きベクトルストリームＭＶおよびブロック情報ストリームＤＡＴＡをＶＬＤ１１２から受け取る。動きベクトルストリームＭＶは、アンカフレームメモリモジュールに蓄積された画像情報に基づいて個々のマクロブロックを予測するために動き補償モジュール１１６によって使用される、動きベクトル情報を含む。しかし、アンカフレームメモリモジュール１１７に蓄積された画像情報は、上述の通りダウンサンプルおよびフィルタモジュール２００によって縮小されているので、縮小された画素情報を用いてマクロブロックを予測するために使用される動きベクトルデータも縮小する必要がある。従って、ＶＤＬモジュール１１２から受け取った動きベクトルＭＶは縮小され、縮小された動きベクトルＭＶ´として動き補償モジュール１１６に結合される。
【００２４】
動き補償モジュール１１６は、信号路Ｓ７を介してアンカフレームメモリモジュール１１７に蓄積された圧縮（または縮小）画像情報と、動きベクトルリサイザ１３０からの縮小動きベクトルＭＶ´とにアクセスして、縮小された予測マクロブロックを生成する。つまり、動き補償モジュール１１６は、１つまたはそれ以上の蓄積アンカフレーム（例えば加算器１１５の出力で生成されたビデオ信号の最も最近のＩフレームまたはＰフレームに関して生成される低下した分解能の画素ブロック）と、動きベクトルリサイザ１３０から受け取った動きベクトルＭＶ´とを使用して、複数の縮小された予測マクロブロックの各々の値を計算し、それは動き補償済み予測画素値ストリームＳ６として加算器１１５の入力に結合される。
【００２５】
図１の復号器１００のダウンサンプルおよびフィルタモジュール２００は、予め定められたスケーリング率または圧縮比を、固定長ビットストリームＳ２内の受信残留ビデオ情報を形成する量子化予測誤差ＤＣＴ係数に与える。同様に、動きベクトルリサイザ１３０は、実質的に同じスケーリング率または圧縮比を、固定長ビットストリームＳ２内の受信残留ビデオ情報に関連付けられた動きベクトルに与える。この方法で、復号器１００は、例えば低解像度の表示装置に表示するための低下した解像度を持つ、またはスケーリングされた、画像情報ストリームＯＵＴを出力に生成する。
【００２６】
図２は、図１のＭＰＥＧ的復号器で使用するのに適したダウンサンプルおよびフィルタモジュールの高レベルブロック図を示す。具体的には、図２は、逆量子化器２１０とＣ変換モジュール２２０とを含む、ダウンサンプルおよびフィルタモジュール２００を示す。逆量子化器２１０およびＣ変換モジュール２２０は任意選択的に、制御装置（図示せず）によって生成される制御信号ＣＯＮＴＲＯＬに応答する。
【００２７】
逆量子化器２１０は、量子化された予測誤差ＤＣＴ係数を含む固定長ビットストリームＳ２を受け取り、それに応答して、変形量子化行列に従って各ＤＣＴ係数ブロックを逆量子化する。つまり、固定長ビットストリームＳ２内のＤＣＴ係数ブロックは、例えばＭＰＥＧの量子化器スケールパラメータおよび量子化器行列パラメータに従って、ＭＰＥＧ的検出プロセス中に既知の方法で量子化されている。逆量子化器２１０は、通常は受け取ったＤＣＴ係数ブロックに関連付けられる量子化行列の代わりに、変形した（すなわち非標準）量子化行列を利用する。変形逆量子化ＤＣＴ係数ブロックは、ストリームＳ３としてＣ変換モジュール２２０に結合される。
【００２８】
Ｃ変換モジュール２２０は、変形逆量子化ＤＣＴ係数ブロックを受け取り、それに応答して、周波数ドメインでこれらのブロックを処理して、画像ドメインでそれぞれのダウンサンプルされフィルタされた画素ブロックを生成する。Ｃ変換モジュール２２０は逆ＤＣＴモジュールではない。むしろ、Ｃ変換モジュールは、逆量子化器２１０によって実行される変形逆量子化と相補的な仕方で、逆量子化ＤＣＴ係数ブロックに働くように適応された周波数ドメイン処理モジュールを含む。
【００２９】
逆量子化とＣ変換演算の相補的性質について、ここで、幾つかの例に関してより詳しく説明する。
【００３０】
既知のＭＰＥＧ的符号化プロセス中に、各々の（例示的に）８×８のブロックの画素値は８×８の配列のＤＣＴ係数を生成する。６４個のＤＣＴ係数の各々に与えられる相対精度は、人間の視覚認識におけるその相対的重要性に従って選択される。相対係数精度情報は、値の８×８の配列である量子化器行列によって表現される。量子化器行列の各値は、関連ＤＣＴ係数の量子化の粗さを表す。
【００３１】
図１の復号器１００のダウンサンプルおよびフィルタモジュール２００は、８×８のＤＣＴ係数ブロックを４×４の画素ブロックに変換することを想定して、下で式１に示す形式のダウンサンプリングフィルタを利用する。
【００３２】
【式１】
0004319352.tif 000002
ＤＣＴ係数ブロックを処理して画素ブロックにするのに適したＩＤＣＴ変換Ｔは、次のような式２によって与えられる。
【００３３】
【式２】
0004319352.tif 000003
フィルタ行列ＦにＩＤＣＴ変換Ｔを掛けて、式３〜６に関して以下に示す通り、新しい周波数変換Ｓを導出することができる。
【００３４】
【式３】
0004319352.tif 000004
【００３５】
【式４】
0004319352.tif 000005
【００３６】
【式５】
0004319352.tif 000006
【００３７】
【式６】
0004319352.tif 000007
標準逆量子化プロセスによって生成される各々の逆量子化ＤＣＴ係数ブロックＡは、式７により次の通り説明することができる。式中、
Ａijは、逆量子化された例示的に８×８のＤＣＴ行列を表す。
Ｑijは、標準量子化行列を表す。
ｑは、標準量子化スケール値を表す。
Ｚijは、受け取った例示的に８×８のＤＣＴ係数ブロックまたは行列を表す。
【００３８】
【式７】
0004319352.tif 000008
従って、ダウンサイズされた画像ドメインの４×４の画素ブロックＢijは、式８により次の通り定義することができる。
【００３９】
【式８】
0004319352.tif 000009
標準復号器は、下に式９で表す形式の量子化関数を利用することに注意されたい。式中、
Ａijは、逆量子化された例示的に８×８のＤＣＴ行列を表す。
Ｑijは、標準量子化行列を表す。
ｑは、標準量子化スケール値を表す。
Ｚijは、受け取った例示的に８×８のＤＣＴ係数ブロックまたは行列を表す。
【００４０】
【式９】
0004319352.tif 000010
しかし、本発明の復号器は、式１０に関連して下に示す形式の逆量子化を利用する。式中、
Ｙijは、逆量子化された例示的に８×８のＤＣＴ行列を表す。
Ｑijは、標準量子化行列を表す。
ｑは、標準量子化スケール値を表す。
Ｚijは、受け取った例示的に８×８のＤＣＴ係数ブロックまたは行列を表す。
ｍiおよびｍjは、行列（ＦＴ）の各行および列の共通因子であり、Ｃ・ｍ＝Ｆ・Ｔとなる。ここでＣは計算の複雑さを低下する形式を持つ。
【００４１】
【式１０】
0004319352.tif 000011
項：Ｑijｍiｍjは予め計算して、項Ｑ´ijと定義することができ、それにより量子化プロセスを実行するために必要な計算量が低下することに注意されたい。
【００４２】
本発明の演算を解説する幾つかの例を今から記述する。後で二次元の例（非インタレースビデオＤＣＴ係数およびインタレースビデオＤＣＴ係数）について論じるための簡略化した枠組を提供するために、最初に一次元の例を手短に挙げる。
【００４３】
Ａ．一次元例
全ての線形変換およびフィルタリングは、行列乗算の形で表すことができる。簡略化するために、一次元の例を最初に考察する。具体的には、１×８の画像ドメイン画素ベクトルｘ＝｛ｘ０，．．．，ｘ７｝がＸ＝｛Ｘ０，．．．，Ｘ７｝のＤＣＴ変換を有すると想定する。ＩＤＣＴ変換はＴと表せる８×８の行列であり、望ましいダウンサンプリングフィルタはＦと表せる４×８の行列である。従って、画像ドメインの望ましいフィルタリングは、式１１によって次の通り表すことができる。
【００４４】
【式１１】
0004319352.tif 000012
式中、ｙ＝｛ｙ０，．．．，ｙ７｝はサブサンプルされた画像ドメイン画素であり、画像ドメイン画素を直接得るために使用される４×８の行列を含む新しい変換を、式１２に関連して下に示す。
【００４５】
【式１２】
0004319352.tif 000013
Ｂ．非インタレースフレームモード符号化例
８×８のフレームベースのＤＣＴ係数に符号化された非インタレース画像情報を処理して４×４の画素ブロックを生成するＭＰＥＧ的復号器で使用するのに適した本発明の実施形態について、今から論じる。この実施形態の場合、２対１のダウンサンプリングを行うフィルタＦ、例示的には式１３の区分平均ダウンサンプリングフィルタを使用する。
【００４６】
【式１３】
0004319352.tif 000014
従って、この実施形態におけるダウンサンプル変換Ｓは、式１４によって次の通り表せる。
【００４７】
【式１４】
0004319352.tif 000015
８×８のＤＣＴ行列をＡと表すと想定すると、Ｂと表せる４×４画像ドメイン画素ブロックへのフィルタリングおよびダウンサンプリングは、式１５によって次のように記述することができる。
【００４８】
【式１５】
0004319352.tif 000016
式中、
0004319352.tif 000017
は、２つの行列の要素と要素の乗算を表す。
行列Ｃは式１６（下）によって表せる。
ｃは、２の平方根から１を引いた値に等しく設定する（すなわち、０．４１４２）。
Ｍは、ｍTとｍの積である（すなわち、Ｍ＝ｍT・ｍ）。
ｍ＝［０．３５３６  ０．４５３１  ０．３２６６  ０．３８４１  ０  ０．２５６６  ０．１３５３  ０．０９００］である。
【００４９】
【式１６】
0004319352.tif 000018
従って、式１６の検査により、行列の列２、４、６および８（すなわち「ｃ」を含む列）だけが処理中に乗算を必要とし、その他の列は加算だけを必要とすることが分かる。このようにして、計算負荷における著しい節約が達成される。
【００５０】
Ｚが量子化された８×８のＤＣＴ係数行列であり、Ｑが量子化行列であり、ｑが量子化スケーリング率であると想定すると、量子化ＤＣＴ係数行列Ａは、式１７によって次のように表せる。
【００５１】
【式１７】
0004319352.tif 000019
ＳをＡの水平および垂直両方向に適用して４×４のサブサンプルされた画像ドメインを得ることは、次の通り、式１８により達成することができる。
【００５２】
【式１８】
0004319352.tif 000020
0004319352.tif 000021
であり、量子化された係数に影響を受けないことに注意する必要がある。従って、Ｐを図１の装置によって予め計算して、Ｑを量子化行列として置換することができ、ＳをＤＣＴ係数に直接適用することによって計算の時間と資源が節約され、好都合である。
【００５３】
Ｃ．インタレースフレームモード符号化の実施形態
８×８のフレームベースのＤＣＴ係数に符号化されたインタレース画像情報を処理して４×４の画素ブロックを生成するＭＰＥＧ的復号器で使用するのに適した本発明の実施形態について、今から論じる。この実施形態の場合、２対１のダウンサンプリングを行うフィルタＦ、例示的には式１９の区分平均ダウンサンプリングフィルタを使用する。非インタレースフレームモード符号化の実施形態に関連して上述した教示は、別に定義する場合を除き、この実施形態にも当てはまる。
【００５４】
【式１９】
0004319352.tif 000022
従って、この実施形態のダウンサンプル変換Ｓは式２０によって表せる一方、Ｃは式２１によって次のように表せる。
【００５５】
【式２０】
0004319352.tif 000023
【００５６】
【式２１】
0004319352.tif 000024
式中、
Ｃ0＝０．１９８９である。
Ｃ1＝０．６６８２である。
ｍは、ｍ＝［０．３５３６  ０．３８４１  ０．１３５１  ０．１８７７  ０  ０．１８７７  ０．３２６６  ０．３８４１］によって与えられる。
【００５７】
１９２０×１０８０の画像がフレームモード符号化された場合、フィルタＦは、次の通り式２２で表すように、例示的に８対３のダウンサンプリングを行う。
【００５８】
【式２２】
0004319352.tif 000025
従って、この実施形態のダウンサンプル変換Ｓは式２３によって表せる一方、Ｃは次の通り式２４によって表せる。
【００５９】
【式２３】
0004319352.tif 000026
【００６０】
【式２４】
0004319352.tif 000027
式中、ｍは次式によって表せる。
【００６１】
ｍ＝［０．３５３６  ０．４０９２  ０．３９４３  ０．００３３  ０．１７６８  ０．０５５３  ０．０２８０  ０．０３６３］
図３は、図１のＭＰＥＧ的復号器および図２のダウンサンプルおよびフィルタモジュールで使用するのに適した、ＤＣＴ係数を処理するための方法の流れ図を示す。具体的には、図３の方法３００は、比較的高解像度の画像情報を表すＤＣＴ係数を処理して、比較的低解像度の画像ドメイン画素ブロックを生成するのに適している。
【００６２】
方法３００はステップ３０５で開始され、ステップ３１０に進み、そこで例示的に８×８のＤＣＴ係数ブロックが例えば図２のダウンサンプルおよびフィルタモジュール２００の逆量子化器２１０によって受け取られる。次いで方法３００はステップ３１５に進む。
【００６３】
ステップ３１５で、受け取ったＤＣＴ係数ブロックＺijは逆量子化されて、式１０すなわちＹij＝ｑ（Ｑijｍiｍj）・Ｚijに関連して上述した変形量子化行列Ｑ´ijを使用して、それぞれの逆量子化されたＤＣＴ係数ブロックＹijを生成する。式中、Ｙijは変形量子化行列を用いて生成された逆量子化ＤＣＴ行列を表し、Ｑijは標準量子化器行列を表し、ｑは標準量子化スケール値を表し、Ｚijは受け取ったＤＣＴ係数ブロックを表し、ｍiおよびｍjは行列（ＦＴ）の各行と列の共通因子であり、ここでＣ・ｍ＝Ｆ・Ｔである。
【００６４】
ここでＦは、前記第１フォーマットを有する画像情報を前記第２フォーマットを有する画像情報に縮小するように適応されたダウンサンプリングフィルタを表し、前記第１画像情報は前記第１フォーマットに関連付けられ、前記画素ブロックは第２フォーマットに関連付けられる画像情報を表し、Ｔは逆離散コサイン変換関数を表す。次いで方法３００はステップ３２０に進む。
【００６５】
ステップ３２０で、各々の逆量子化されたＤＣＴ係数ブロックＹに、式８すなわちＢ＝ＣＹＣ´に関連して上述したようなＣ変換が行われる。式中、Ｂはダウンサイズされた画像ドメイン画素ブロックを表し、Ｃは新しい変換を表し、Ｙは変形量子化行列を用いて生成された逆量子化ＤＣＴ行列を表し、Ｃ´はＣの逆を表す。次いで方法３００はステップ３２５に進む。
【００６６】
ステップ３２５で、さらにＤＣＴ係数を処理するかどうかの照会が行われる。照会が肯定的に応答された場合には、方法３００はステップ３１０に進み、ここで次のＤＣＴ係数ブロックが受け取られる。照会が否定的に応答された場合には、方法３００はステップ３３０に進み、そこで終了する。
【００６７】
上の例の教示を混合して、水平次元ＤＣＴまたは垂直次元ＤＣＴのいずれかに適合させることができることを、当業者は理解されるであろう。例えば、例Ｂ（非インタレースフレームモード符号化例）の教示は、インタレース画像情報を垂直方向に復号するために適用することができ、便利である。
【００６８】
Ｄ．計算の複雑さの低下
プロセッサの一次元および二次元計算負荷の以下の例は、本発明によって達成される計算要件の低下を説明するのに役立つであろう。具体的には、式１６（下に再現する）に関連して上で展開し論じたようなＣ変換を使用して、一次元ＩＤＣＴベクトルＹ＝［ｙ０  ｙ１  ｙ２  ｙ３  ｙ４  ｙ５  ｙ６  ｙ７］Tを処理して一次元画像ドメインベクトルＢ＝［ｂ０  ｂ１  ｂ２  ｂ３］を生成する場合を想定する。
【００６９】
【式１６】
0004319352.tif 000028
一連の算術演算が、式Ｂ＝Ｃ・Ｙに従って一次元画像ドメインベクトルを計算するプロセッサによって、次の通り実行される。
【００７０】
0004319352.tif 000029
上記１３ステップの結果として基本的に、本発明の方法を用いて画素ドメインベクトルＢを計算するために１１回の加算と２回の乗算を必要とする、複合一次元８点ＩＤＣＴおよびサブサンプリング演算が達成される。対照的に、標準的一次元８点ＩＤＣＴ演算は、１１回の乗算と２９回の加算を必要とする一方、平均演算を含む標準画素ドメインフィルタリングは４回の加算を必要とする。従って、発明は、処理およびメモリ資源の利用に関して著しい利点をもたらす（１１回の加算と２回の乗算対３３回の加算と１１回の乗算）。
【００７１】
同様に、二次元の場合、８×８のＤＣＴ係数ブロックを本発明に従って処理して、４×４の画素ブロックを生成することを想定する。この例では、８×８の係数ブロックが逆量子化され行列フィルタ化されて、８×４の中間行列を生成する。つまり、８×８のＤＣＴ係数ブロックを逆量子化するために使用される変形量子化行列から、逆量子化され行列フィルタされた８×４のＤＣＴ係数ブロックが生成される。この中間行列はさらにフィルタされて、例えば４×４の画像ドメインまたは画素ブロックを生成する。この中間行列の８列および４行の各々が、一次元の例に関連して上述した１３ステップの処理演算などの一次元フィルタリング演算を使用して処理される。従って、二次元の例（８×８のＤＣＴドメイン対４×４の画像ドメイン）の演算総数は、１３２回の乗算（１１×１２）と３９６回の加算（３３×１２）の従来の処理負荷に対して、２４回の乗算（２×１２）と１３２回の加算（１１×１２）を含む。従って、本発明は、比較的高解像度を有するＤＣＴ係数を複合して比較的低解像度を有する画像情報を生成する場合、従来の方法に比べて処理演算を著しく減少し、好都合である。
【００７２】
本発明の教示を組み込んだ様々な実施形態をここで詳しく示し説明したが、当業者は、依然としてこれらの教示を組み込んだ多くの他の変形実施形態を容易に考案することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ＭＰＥＧ的復号器の一実施形態の高レベルブロック図である。
【図２】  図１のＭＰＥＧ的復号器で使用するのに適したダウンサンプルおよびフィルタモジュールの高レベルブロック図である。
【図３】  図１のＭＰＥＧ的復号器および図２のダウンサンプルおよびフィルタモジュールで使用するのに適したＤＣＴ係数を処理するための方法の流れ図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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