(57)【要約】  本発明は、ビデオ圧縮の分野、とりわけ、生成された圧縮シーケンスのビットレートを制御することに関する。本発明は、圧縮比を標準化するステップを用いて、一定ビットレート圧縮のための方法に関する。それによって、前記比における変化（ばらつき）は、滑らかにならされ、結果として生じるシーケンス中の画像品質において、突然の変化を除去することができる。それによって、サービスの知覚される品質は改善される。【選択図】図１
2012527807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビデオシーケンスを圧縮する方法において、
前記シーケンスを圧縮する第一ステップであって、圧縮中に各画像に対して、そのサイズと使用された圧縮係数が抽出される、第一ステップと、
前記シーケンスを伸張するための受信機のバッファの制約条件下で、前記圧縮係数を最適化するために、各画像に関係する前記圧縮係数の値を標準化する標準化ステップと、
前記シーケンス中の各画像に対する前記圧縮係数の標準化された値を用いて、前記シーケンスを圧縮する第二ステップと
を含むビデオシーケンスを圧縮する方法であって、
前記標準化ステップは、前記シーケンスを伸張するための前記受信機のバッファの充填レベルのシミュレーションを含み、
前記シーケンスを伸張するための前記受信機のバッファの充填レベルの前記シミュレーションは、
前記バッファを任意の初期値に初期化するステップと、
前記シーケンス中の新規画像ごとに、前記新規画像のサイズに従って新規の充填レベルを計算して、伸張によるデータの消費量を確かめるステップと、
前記バッファのオーバーフローも欠乏も生じない場合に、後に続く画像に対して同様のシミュレーションを繰り返すステップと、
オーバーフローまたは欠乏を生じた場合に、すでに処理されたこれらの画像に関係する圧縮係数の極値に関係するシーケンスにおいて、既に処理された画像を決定するステップと、
当該与えられた画像に関係する圧縮係数の値を修正して、欠乏する場合では画像のサイズを減らし、オーバーフローする場合では画像のサイズを増やすステップと、
当該与えられた画像に関する限り、前記シミュレーションの計算に戻るステップを
含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
すでに処理されたこれらの画像に関係する圧縮係数の極値に関係するシーケンスにおいて、既に処理された画像を決定する前記ステップは、最も古いものを選択することからなること
を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
各画像の圧縮係数の値の局所的最適化のステップを
さらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
圧縮係数“Ｃ”の値の局所的最適化の前記ステップは、“Ｃ”の局所値と“Ｃ”の最適局所値との間の測定された距離を最小にするための勾配降下のステップであること
を特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
画像が本質的に圧縮されるか否かに依存して、画像のタイプ“Ｉ”または“Ｐ”によって、圧縮係数の値を調整するステップを
さらに含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
圧縮係数のこれらの値を結びつけるモデルを用いて、圧縮係数の値に従って、圧縮された画像のサイズを見積もるステップを
さらに含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に従う方法が、放送ストリームのスライディングウィンドウを形成するシーケンスに適用されることを
特徴とする生放送のストリームを圧縮する方法。
【請求項８】
画像シーケンスを圧縮する装置において、
前記シーケンスを圧縮する第一ステップを行う手段と、
前記シーケンスを伸張するための受信機のバッファの制約条件下で、圧縮係数を最適化するために、各画像に関係する前記圧縮係数の値を標準化する標準化手段と、
前記シーケンス中の各画像に対する前記圧縮係数の標準化された値を用いて、前記シーケンスを圧縮する第二ステップを実行する手段と、
を備える画像シーケンスを圧縮する装置であって、
前記標準化手段は、前記シーケンスを伸張するための前記受信機のバッファの充填レベルをシミュレーションする手段を含み、当該手段は、
前記バッファを任意の初期値に初期化する手段と、
前記シーケンス中の新規画像ごとに、前記新規画像のサイズに従って新規の充填レベルを計算して、伸張によるデータの消費量を確かめる手段と、
前記バッファのオーバーフローも欠乏も生じない場合に、後に続く画像に対して同様のシミュレーションを繰り返す手段と、
オーバーフローまたは欠乏を生じた場合に、すでに処理されたこれらの画像に関係する圧縮係数の極値に関係するシーケンスにおいて、既に処理された画像を決定する手段と、
当該決定された画像に関係する圧縮係数の値を修正して、欠乏する場合では画像のサイズを減らし、オーバーフローする場合では画像のサイズを増やす手段と、
当該決定された画像に関する限り、前記シミュレーションの計算に戻る手段と
を含むことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はビデオ圧縮の分野、とりわけ、生成された圧縮シーケンスのビットレートを制御する分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
量子化手法を使用するＭＰＥＧ型のアルゴリズムによりビデオを圧縮することは、特に知られている。この量子化は、ＤＣＴ（離散コサイン変換）ステップの後に、画像の周波数を表す数値に分割することからなり、これらの値のダイナミックレンジを縮小する。それにより、圧縮される情報を減らす。従って、量子化パラメータは、データが分割されることにより各ポイントをコード化するために、必要なビット数を定める係数である。この量子化の視覚的影響は、画像の内容に依存し得る。等しいビットレートに対して、低い複雑度の画像は、大きな影響なしにダイナミックレンジの高い削減をサポートし、一方、高い複雑度の画像については、ダイナミックレンジの高い削減は、迅速かつ、とても容易に評価できる。
【０００３】
それゆえに、ビデオシーケンス（動画像列）を圧縮する場合、量子化係数は、一般的に可変であり、画像の特徴の集合によって画像ごとに固定される。このパラメータを固定することは、当該画像に対する圧縮から結果として生じるデータの量だけでなく、当該画像の知覚される品質にも、直接影響を与えることになるだろう。
【０００４】
同様に、いくつかの圧縮手法は、いわゆる“ラグランジュ”係数λを変化させることで、画像のサイズおよび品質をコントロールする。当該係数は、例えば、仏国特許発明第２９０７９８９号（FR2907989）に記載されているようなラグランジュ数理最適化法を用いることによって“レート／歪み（rate/distortion）”を最適化する。
【０００５】
本発明において、望ましくは、当該“圧縮係数”は、量子化器の代用となり得る。さらに、２つの数量は、時々、λ＝ｅQの法則によって、結びつけられたものとして用いられる。
【０００６】
例えば、ＶＢＲ（可変ビットレート）型の制約なしの圧縮では、一般に、その目標は、ビデオ全体をとおして一定の視覚的な品質を得ることである。一般に、それは、結局、低調な変化の“圧縮係数”を探すことになる。当該圧縮係数を“Ｃ”と呼び、量子化係数“Ｑ”またはラグランジュ係数“λ”に相当し得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】仏国特許発明第２９０７９８９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一定のビットレート（固定ビットレート）すなわちＣＢＲ圧縮は、画像の内容とは無関係に、それぞれの第２のシーケンスに対する圧縮によって生成されるデータの量を固定する。当該ＣＢＲ圧縮は、連続する画像間で用いられる圧縮係数において突然の変化（ばらつき）を生じさせる。これらの変化は、ユーザーによって知覚されたビデオ品質において、突然の変化を引き起こし得る。
【０００９】
本発明は、圧縮係数を標準化するステップを用いて、一定ビットレート圧縮方法によって、上記問題を解決することを目標とする。これは、当該係数における変化を滑らかにし、結果として生じるシーケンス中の画像品質における突然の変化を排除することである。このようにして、知覚されるサービス品質は改善される。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、ビデオシーケンスを圧縮する方法に関する。当該方法は、前記シーケンスを圧縮する第一ステップであって、圧縮中に各画像に対して、そのサイズと使用された圧縮係数が抽出される、第一ステップと、前記シーケンスを伸張するための受信機のバッファの制約条件下で、前記圧縮係数を最適化するために、各画像に関係する前記圧縮係数の値を標準化するステップと、前記シーケンス中の各画像に対する前記圧縮係数の標準化された値を用いて、前記シーケンスを圧縮する第二ステップとを含む。
【００１１】
本発明のある実施形態によると、前記標準化ステップは、前記シーケンスを伸張するための前記受信機のバッファの充填レベルのシミュレーションを含む。
【００１２】
本発明のある実施形態によると、前記シーケンスを伸張するための前記受信機のバッファの充填レベルの前記シミュレーションは、前記バッファを任意の初期値に初期化するステップと、前記シーケンス中の新規画像ごとに、前記新規画像のサイズに従って新規の充填レベルを計算して、伸張によるデータの消費量を確かめるステップと、前記バッファのオーバーフローも欠乏（famine）も生じない場合に、後に続く画像に対して同様のシミュレーションを繰り返すステップと、オーバーフローまたは欠乏を生じた場合に、すでに処理されたこれらの画像に関係する圧縮係数の極値に関係するシーケンスにおいて、既に処理された画像を決定するステップと、当該決定された画像に関係する圧縮係数の値を修正して、欠乏する場合では画像のサイズを減らし、オーバーフローする場合では画像のサイズを増やすステップと、当該決定された画像に関する限り、前記シミュレーションの計算に戻るステップを含む。
【００１３】
本発明のある実施形態によると、すでに処理されたこれらの画像に関係する圧縮係数の極値に関係するシーケンスにおいて、既に処理された画像を決定する前記ステップは、最も古い画像を選択することを含む。
【００１４】
本発明のある実施形態によると、本方法は、また、各画像の圧縮係数の値の局所的最適化のステップも含む。
【００１５】
本発明のある実施形態によると、圧縮係数“Ｃ”の値の局所的最適化の前記ステップは、“Ｃ”の局所値と“Ｃ”の最適局所値との間の測定された距離を最小にするための勾配降下のステップである。
【００１６】
本発明のある実施形態によると、本方法は、また、画像が本質的に圧縮されるか否かに依存して、画像のタイプ“Ｉ”または“Ｐ”によって、圧縮係数の値を調整するステップも含む。
【００１７】
本発明のある実施形態によると、本方法は、圧縮係数のこれらの値を結びつけるモデルを用いて、圧縮係数の値に従って、圧縮された画像のサイズを見積もるステップを含む。
【００１８】
本発明のある実施形態によると、先に記載された方法は、拡散されたストリームのスライディングウィンドウを形成するシーケンスに適用される。
【００１９】
さらに、本発明は、画像シーケンスを圧縮するための装置に関するものであり、当該装置は、前記シーケンスを圧縮する第一ステップを行う手段と、前記シーケンスを伸張するための受信機のバッファの制約条件下で、圧縮係数を最適化するために、各画像に関係する前記圧縮係数の値を標準化する手段と、前記シーケンス中の各画像に対する前記圧縮係数の標準化された値を用いて、前記シーケンスを圧縮する第二ステップを実行する手段とを含む。
【００２０】
上記の本発明の特徴に限らず、他の特徴も、一例の実施形態の以下の記載を読むことからより明らかに浮かび上がってくることだろう。その記載は、添付の図面に関するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、ビデオシーケンスを圧縮する原理を示す。
【図２】図２は、本発明の１つの実施形態による圧縮方法を示す。
【図３】図３は、本発明の１つの実施形態による標準化ステップの方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、ビデオシーケンス（動画像列）を圧縮する原理を示す。このシーケンスは、全く同じサイズ１．１の一連の画像から成る。このシーケンスを圧縮するために、圧縮モジュール１．２は、圧縮されたシーケンス１．２を得るために、各画像を圧縮する。大まかに言えば、一般的に、ＭＰＥＧ系の圧縮アルゴリズムにおいて、いくつかの画像は、現在処理中の画像の外部にある情報には頼らずに、本質的に圧縮される。これらの画像は、“Ｉ”画像と呼ばれる。他の画像は、ビデオシーケンスにおいて、他の画像、前の画像または後の画像に付属する情報を考慮に入れながら圧縮される。これらの画像は、一般的に、“Ｐ”画像（または、慣習のとおりに“Ｂ”）と呼ばれる。“Ｐ”画像は、圧縮中の時間的な冗長性を有効に使うことができるようになる。例えば、画像のマクロブロックは、前の画像のマクロブロックに対する差異と、当該先のマクロブロックの画像における相対的な状態とを記憶することによって、圧縮される。本質的な（固有の）“Ｉ”画像の通常の圧縮は、これらの画像が伸張プロセスのための唯一の開始点となるので必要である。
【００２３】
この伸張プロセスでは、画像は、全て等しいわけではない。“Ｉ”または“Ｐ”タイプの圧縮とは別に、各画像の複雑度または画像に含まれる情報量が、圧縮を決定し得る。ここで、破壊的な圧縮は、情報が圧縮中に失われることである。画像の品質は、圧縮されていない開始画像と結果、すなわち、圧縮された画像を伸張することで得られた画像との間の差によって定められる。この結果において、画像情報は失われ、それによって、画像は劣化する。元々の画像と圧縮伸張プロセスから結果として得られた画像との間の差異は、歪み（distortion）と呼ばれる。圧縮の別のパラメータは、各画像に対して、圧縮された画像のサイズや、適用された圧縮のレベルである。与えられた画像に対して、圧縮レベルを増加させればさせるほど、ますます圧縮された画像のサイズは減少して、得られる画像の品質レベルは劣化する。与えられた圧縮レベルに対して、低い複雑度の画像は、複雑な画像よりもより良い品質で圧縮され、または、言い換えれば、与えられた品質レベルに対して、低い複雑度の画像は、より高レベルに圧縮され、複雑な画像よりもより小さな圧縮画像に導かれ得る。
【００２４】
固定ビットレートすなわちＣＢＲでの圧縮は、圧縮された画像のシーケンスのビットレートは、その名のとおり固定（一定）であることを意味する。すなわち、ビデオの与えられた期間（典型的には１秒間）に対応する圧縮された画像のサイズの合計は一定である。これは必ずしも、すべての画像は一定サイズで圧縮されるというわけではない。圧縮された画像のサイズは、与えられた期間において制約条件が遵守される限りにおいて、わずかに変化し得る。
【００２５】
圧縮処理中の、圧縮されたシーケンスのビットレートの値“ｒ”と圧縮フェーズ中に用いられる量子化値“Ｑ”との間の数式を導き出すことができる。使用されたアルゴリズムおよびモデリングは、たとえば、ＭＰＥＧクラスに対するアルゴリズムやモデリング、予測、空間周波数変換、量子化である。
【００２６】
この数式の次のように示され、次のような形式をとることができる。
【００２７】
【数１】
2012527807.tif 000003
ただし、“ｒ”は、圧縮されたシーケンスのビットレートであり、“Ｑ”は量子化係数、σとαは、テスト中に得られた２つのパラメータである。
【００２８】
経験的に、σは、Ｑ＝０（すなわち、量子化されない場合）での画像の理論上のサイズに対応する。すなわち、画像の本質的な複雑度の尺度は、画像が複雑なら高い値を有し、画像の複雑度が低ければ低い値を有する。
【００２９】
この数式は、また次の形式で記載することもできる。
【００３０】
【数２】
2012527807.tif 000004
すなわち、
【００３１】
【数３】
2012527807.tif 000005
この数式は、線形回帰を用いて定められ、予測品質は良好である。ＱＶＧＡフォーマット（すなわち、320×240ピクセルのイメージからなる、４分の１のＶＧＡ）へのシーケンスに対して、パラメータσとαは、典型的に１０から５０で変化する“Ｑ”に対して、おおよそ１０と−０．１の値を有し、“ｒ”はキロビット／秒で表される。これらの値は、１０から２０％の範囲で、１つのシーケンスから別のシーケンス、そして１つの画像から別の画像によって異なる。これらの値は、完全には独立しておらず、速報値（quick estimation）が与えられる。
【００３２】
【数４】
2012527807.tif 000006
これらの数式は、実際に適用する量子化係数”Ｑ”を、画像の実際の圧縮を繰り返すことなく変化させたときに、圧縮された画像のサイズの近似値を計算するために用いることができる。αの値は、２パスの後のみに知ることができ、そして、その結果として、テストによって、αの近似値、すなわち、
2012527807.tif 000007
が用いられる。その値は“Ｐ”画像に対して−０．１２５、“Ｉ”画像に対して−０．０９である。
【００３３】
σは、対数値であり、算術を簡単にするために、値ｅσがどちらかと言えば用いられ得る。画像の本質的な複雑さを特徴づけるこの値は、処理が実行されている現在の画像にとって未知のものである。望ましくは、いくつかの前の画像について計算された推定値が使用される。典型的に、それら画像は現在処理中の画像ｅσ'の一秒前のシーケンスに相当する。
【００３４】
現在処理中の画像の推定値
2012527807.tif 000008
とｅσ'が既知となり、目標ビットレート
2012527807.tif 000009
が与えられれば、数３により、量子化係数の推定値を求められる。当該量子化係数は、求められたビットレートを得ようとするために、現在処理中の画像に適用することができる。また、逆に、量子化係数Ｑを与えることで、圧縮した画像のサイズを推定することも可能である。
【００３５】
本方法は、量子化係数“Ｑ”の代わりに、ラグランジュ係数“λ”を用いて一般化することができ、その結果、圧縮係数“Ｃ”のために確立され得る。
【００３６】
周知の一定ビットレート圧縮アルゴリズムは、一般に、圧縮される画像の複雑度によって、量子化係数の突然の変化を生じさせる。これら突然の変化は、シーケンスを伸張したときに、画像の知覚される品質において実質的な変化を引き起こす。この影響は、厄介なものである。したがって、本発明は、量子化係数における変化を滑らかにすること、および、まず１つの画像から別の画像への非常に大きな変化を避けて、次に、最低限の量子化係数を用いて、その上、圧縮の制約条件を遵守することによって、画像の品質を改善するように、最適化することを目的とする。
【００３７】
本発明の例示的な実施形態による圧縮方法の一般的な動作アルゴリズムが、図２に示される。第一ステップ２．１では、第一圧縮は、ＭＰＥＧタイプの先行技術からの周知の手法に従って行われる。当該圧縮は、目標に近い条件に基づくように、厳密な一定ビットレートで実行され得る。さらに、このステップは、当該第一圧縮ステップに関連するパラメータを抽出することができる。それによって、シーケンス中の各画像に対して、少なくとも次のパラメータが抽出される：画像の数“ｉ”、タイプ“Ｉ”または“Ｐ”の画像、使用された量子化係数Ｑi、および画像のサイズＴi。したがって、特に、各画像に対して使用された量子化係数の一連の値｛Ｑ｝が得られる。その結果は、量子化係数のこれらの値を標準化するステップ２．２である。このステップにおいて、量子化係数の値は、厳密な一定ビットレートの制約をいくらか緩めることによって調整される。それを可能にするために、シーケンスを復元することに関与する受信機のバッファがモデル化される。このバッファの充填レベルがモデル化され、そして、厳密な一定ビットレートは軟化されることで、２つの目標値（最小値と最大値）間での目標バッファの充填レベルを管理するための制約条件となる。実際に、一連のつながりを提供するシーケンスの機能は、この制約条件が遵守されて、シーケンスの受信機のバッファで、オーバーフローまたは欠乏（famine）が回避されるという条件で保証される。したがって、この標準化フェーズにおいて、量子化係数の値が作用され、シーケンスを伸張するための受信機のバッファの制約条件下で、この係数を最適化する。望ましくは、このステップは、画像の新たな圧縮をすることなしに行われる。そして、その画像のサイズは、上述した数式を用いて見積もられる。また、正確なサイズは、画像を再圧縮することで得られる。
【００３８】
このように、量子化係数の値が標準化されると、勾配降下によってこれら値を最適化する必須ではない（オプショナルな）ステップ２．３が現れる。このステップは、量子化係数の値を局所的最小値に、最適に調整することができる。それは、“Ｑ”の局所値と、“Ｑ”の値の最適平均値（例えば、シーケンス全体の定数“Ｑ”）との間のユークリッド距離（ＭＳＥ）、その他のより最適な測定基準を最小化することを可能する。望ましくは、この必須ではないステップでは、さらに、画像は再圧縮されず、そのサイズは、使用された量子化係数の新しい値に対する上記数式を用いて見積もられる。しかしながら、言うまでもないが、画像を再圧縮することも可能である。
【００３９】
もう１つの必須ではないステップ２．４は、本質的に圧縮された画像（タイプ“Ｉ”の画像）の品質を支持することを目標とする。それは、その品質は、次に続くＰ画像に“伝播”するからである。それゆえに、当該Ｐ画像は、前のＩ画像の格別な品質からもっとも低いコストで利益を得る。これら画像に対する量子化係数の値は、例えば、１単位ずつ減らされる。量子化係数の新たな値は、標準化ステップと、勾配降下および調整ステップによって得られていると、新たな圧縮ステップ２．５が、これら新たな値の量子化係数を用いて実行される。
【００４０】
より一般的な状況において、この圧縮手法は、流れている生放送のスライディングウィンドウを形成するシーケンスに応用することができる。その利点は、次のシーンの複雑度を先読みモードで分析できる。その欠点は、スライディングウィンドウの長さによって、生じる符号化待ち時間である。
【００４１】
本発明の例示的な実施形態によると、標準化ステップは、得られた圧縮画像のサイズとシミュレートされた受信機のバッファに従って行われる。受信機のバッファの充填レベルは、シミュレートされる。このシミュレーションは、可変サイズの画像を構成するデータの品質を用いて、一定ビットレートでのバッファの中身の前提条件を生じさせる。これらのサイズは、量子化係数“Ｑ”の値が変えられたときに、上述したモデルで得られた見積もりによって、調整された第一圧縮ステップのデータから得られる。また、バッファが、ビデオシーケンスの抽出によって固定された秒毎の画像数に着目した場合に、与えられるレートにおいて空になることも考えられる。このバッファは、任意の初期充填レベルに初期化される。当該初期充填レベルは、中身が半分だけのバッファに相当し得る。その充填レベルは、画像ごとに更新され、バッファに対するオーバーフローテストまたは欠乏テストが実行される。バッファは、オーバーフローまたは欠乏にさらされない限りは、量子化係数Ｑの値は修正されない。図３は、この標準化ステップを示す。ステップ３．１において、バッファの充填レベルは、その容量の半分に初期化される。それぞれ新たな画像に対して、ステップ３．２において、バッファの新たな充填レベルは、新たな画像のサイズに従って計算されて、伸張することによるデータの消費量を確かめられる。ステップ３．３において、この新たな充填レベルが、バッファのオーバーフローまたは欠乏を引き起こすか否かをテストする。このオーバーフローまたは欠乏は、空または満杯のバッファで厳密に定義され得るか、与えられた最小および最大のしきい値と比較して定義され得る。もしオーバーフローまたは欠乏の場合に該当しないならば、次の画像について繰り返し処理を行う。もしオーバーフローまたは欠乏の場合に該当するならば、ステップ３．４に進み、シーケンスにおいて既に処理された画像のうちの１つの画像に関係する量子化係数の極値が何であるかを求める。いったん、この極値が特定されると、量子化係数の当該極値に関係するシーケンスにおいて、最も古い画像がステップ３．５において都合良く求められる。その画像が求まれば、その結果、それが、量子化係数の極値に関係する最も古い画像となる。直感的に、もし画像が最大のＱを有するならば、これは、画像の平均値よりもより大きく変化し、その結果、Ｑ係数の減少から最も利益を得ることになる。また、もし画像が最小のＱを有しているならば、画像の平均値よりもより小さく変化し、その結果、Ｑ係数の増加に最も苦しむことになる。最も古い画像を選択することは、アルゴリズムの残りの部分において、より大きな柔軟性を獲得することができ、それにより、最新の画像をすべて修正することができるだろう。そして、この画像に関係する量子化係数の値は、ステップ３．６において、バッファの充填レベルを修正するように、変更されるだろう。もしバッファが欠乏中であるならば、消費されるデータ量を増やそうとし、そのため、量子化係数の値を増加させる。逆の場合において、もしバッファがオーバーフローしているならば、量子化係数の値を減らすこと（例えば、１単位ずつ）によって、このデータ量を増やそうとする。量子化係数の新たな値が採用されたなら、当該シミュレーションは、修正されたＱ値（すなわち、ステップ３．７）を有する画像に対して、バッファの充填レベルのシミュレーションの計算を再初期化することで再開される。したがって、シミュレーションの計算は、“Ｑ”の最大値または最小値が割り当てられた当該最も古い画像に遡り、全体のシミュレーションは、当該画像から繰り返される。このプロセスは、受信機のバッファのオーバーフローまたは欠乏が生じない、標準化された一連の量子化係数の値が得られるまで継続する。この手法は、“Ｑ”の値の分散（ばらつき）を減らすという利点を有する。
【００４２】
望ましくは、複数の最大値（または、最小値）からの“１つ”の最大（最小）値は、絶対条件として、“その”最大値（または、最小値）を取らずに、選択され得る。これにより、例えば、より古い画像を取得することができる。
【００４３】
必須ではない勾配降下ステップは、量子化係数の局所的最適化からなる。例えば、ＭＳＥ誤差（最小二乗誤差）を最適化しようとするか、または、量子化係数“Ｑ”を修正することによって、目標である品質最適化を測定する他の尺度を最適化しようとする。この尺度は、Ｑ値の分散とこれらＱ値の最適化された分散との間の差異を測定する。典型的に、勾配降下レートは、おおよそ０．５である。それは、量子化係数“Ｑ”の値の粒度とアルゴリズムの収束速度との間の良い妥協案であることが判明する。当該降下は、誤差の計算についてのしきい値（例えば、１％）で止められる。したがって、ＭＳＥによって測定された誤差における改善が、１％より小さいとすぐに、降下は停止される。ランク“ｎ”への降下は、典型的に、次式によって計算される。
【００４４】
【数５】
2012527807.tif 000010
ただし、
2012527807.tif 000011
は、標準化後に得られた値“Ｑ”の平均（任意に、スライディングウィンドウをもとに計算される）を表し、“Ｖ”は勾配降下速度を表す。したがって、もし値Ｑn+1で得られるＭＳＥ誤差が、１％よりも大きく、値Ｑnに対して得られたＭＳＥ誤差よりも小さいならば、処理は継続され、さもなければ、処理は停止される。
【００４５】
望ましくは、“Ｑ”は、降下中において、非整数値をとることができる。
【００４６】
望ましくは、フィードバックループは、受信機のバッファの許容限界が範囲内に残ることを保証するために、このレベルで達成される。
【００４７】
望ましくは、“Ｑ”の値を調整するステップは、画像のタイプ（“Ｉ”または“Ｐ”）に従って、さらに実行される。このステップは、“Ｉ”画像に対する１単位によって、“Ｑ”の値の減少させることから成る。このステップの降下は、伸張する間に不可欠な“Ｉ”画像の品質を支持することである。
【００４８】
これらステップの終わりに、標準化され、可能な限り最適化された一連の量子化係数“Ｑ”の値が得られる。当該値は、シーケンス中の各画像に関係する。その後、さらなるステップは、この一連の量子化係数を用いて、新たな圧縮を実行することである。
【００４９】
すべての方法は、量子化係数“Ｑ”の代わりに、圧縮係数“Ｃ”を用いて一般化され得る。
【００５０】
本件明細書等に記載された方法は、専用電子部品の形式で実装され得るか、または、一般のコンピュータなどの情報処理装置上にプログラムされ得る。
【図１】
2012527807.tif 000012
【図２】
2012527807.tif 000013
【図３】
2012527807.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成23年11月22日(2011.11.22)
【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】
ビデオシーケンスを圧縮する方法において、
前記シーケンスを一定のビットレートで圧縮する第一ステップであって、圧縮中に各画像に対して、そのサイズと使用された圧縮係数が抽出される、第一ステップと、
前記シーケンスを伸張するための受信機のバッファの制約条件下で、前記圧縮係数を最適化するために、各画像に関係する前記圧縮係数の値を標準化する標準化ステップと、
前記シーケンス中の各画像に対する前記圧縮係数の標準化された値を用いて、前記シーケンスを圧縮する第二ステップと
を含むビデオシーケンスを圧縮する方法であって、
前記標準化ステップは、前記シーケンスを伸張するための前記受信機のバッファの充填レベルのシミュレーションを含み、
前記シーケンスを伸張するための前記受信機のバッファの充填レベルの前記シミュレーションは、
前記バッファを任意の初期値に初期化するステップと、
前記シーケンス中の新規画像ごとに、前記新規画像のサイズに従って新規の充填レベルを計算して、伸張によるデータの消費量を確かめるステップと、
前記バッファのオーバーフローも欠乏も生じない場合に、後に続く画像に対して同様のシミュレーションを繰り返すステップと、
オーバーフローまたは欠乏を生じた場合に、すでに処理されたこれらの画像に関係する圧縮係数の極値に関係するシーケンスにおいて、既に処理された画像を決定するステップと、
当該与えられた画像に関係する圧縮係数の値を修正して、欠乏する場合では画像のサイズを減らし、オーバーフローする場合では画像のサイズを増やすステップと、
当該与えられた画像に関する限り、前記シミュレーションの計算に戻るステップを
含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
すでに処理されたこれらの画像に関係する圧縮係数の極値に関係するシーケンスにおいて、既に処理された画像を決定する前記ステップは、最も古いものを選択することからなること
を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
各画像の圧縮係数の値の局所的最適化のステップを
さらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
圧縮係数“Ｃ”の値の局所的最適化の前記ステップは、“Ｃ”の局所値と“Ｃ”の最適局所値との間の測定された距離を最小にするための勾配降下のステップであること
を特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
画像が本質的に圧縮されるか否かに依存して、画像のタイプ“Ｉ”または“Ｐ”によって、圧縮係数の値を調整するステップを
さらに含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
圧縮係数のこれらの値を結びつけるモデルを用いて、圧縮係数の値に従って、圧縮された画像のサイズを見積もるステップを
さらに含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に従う方法が、放送ストリームのスライディングウィンドウを形成するシーケンスに適用されることを
特徴とする生放送のストリームを圧縮する方法。
【請求項８】
画像シーケンスを圧縮する装置において、
前記シーケンスを一定のビットレートで圧縮する第一ステップを行う手段と、
前記シーケンスを伸張するための受信機のバッファの制約条件下で、圧縮係数を最適化するために、各画像に関係する前記圧縮係数の値を標準化する標準化手段と、
前記シーケンス中の各画像に対する前記圧縮係数の標準化された値を用いて、前記シーケンスを圧縮する第二ステップを実行する手段と、
を備える画像シーケンスを圧縮する装置であって、
前記標準化手段は、前記シーケンスを伸張するための前記受信機のバッファの充填レベルをシミュレーションする手段を含み、当該手段は、
前記バッファを任意の初期値に初期化する手段と、
前記シーケンス中の新規画像ごとに、前記新規画像のサイズに従って新規の充填レベルを計算して、伸張によるデータの消費量を確かめる手段と、
前記バッファのオーバーフローも欠乏も生じない場合に、後に続く画像に対して同様のシミュレーションを繰り返す手段と、
オーバーフローまたは欠乏を生じた場合に、すでに処理されたこれらの画像に関係する圧縮係数の極値に関係するシーケンスにおいて、既に処理された画像を決定する手段と、
当該決定された画像に関係する圧縮係数の値を修正して、欠乏する場合では画像のサイズを減らし、オーバーフローする場合では画像のサイズを増やす手段と、
当該決定された画像に関する限り、前記シミュレーションの計算に戻る手段と
を含むことを特徴とする装置。
【国際調査報告】
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