JPH04217191A - ビデオ信号のハイブリッド・コーディング・システムにおける改良 - Google Patents
ビデオ信号のハイブリッド・コーディング・システムにおける改良Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ビデオ信号コーディン
グ・システムに関し、とりわけ静止画および動画がコー
ディングされるときのハイブリッド・コーディング・シ
ステムに適用されるべき方法に係る。 【０００２】 【従来の技術】ビデオ信号コーディングにおいて、静止
画（フォトグラフイック・ビデオテックス）あるいは動
画（ビデオ会議、可視電話）をコーディングする問題は
、一般に別々なものと考えられている：既に国際的に標
準化されあるいはその標準化が進行している適切なコー
ディング・アルゴリズムは、両方の型の画のために開発
されてきた。 【０００３】より特定的には、動画に対してＣＣＩＴＴ
（国際電信電話諮問委員会）の研究グループＳＧＸＶは
、ＣＣＩＴＴ勧告Ｈ２６１の主題となる、同期ネットワ
ークで採用されるべきコーディング方法を定義している
。このグループにより示唆された方法は、所謂ハイブリ
ッド・タイプのデファレンシアル・プロセスで、それに
よると与えられた瞬間において： −オリジナルの現在のフレームと、先立つ瞬間に関する
コード化フレームとの間の差が計算され；−この差に、
動作補償が適切であるかどうかについてのチェックがな
され； −２次元的ディスクリート・カズン・トランスフォーム
が、多分動作補償を受けた絵画素のブロックに加えられ
； −そのトランスフォーム係数（変形係数）が、可変ステ
ップ量子化装置により量子化され、 そして、−量子
化された係数が、可変長のコードによりコード化される
。 【０００４】量子化ステップは、コーダとコード化信号
を利用機器へ伝送するための線路との間に接続された伝
送バッハの占有（ふさがり方）に依存して周期的に更新
される。強い変化を有するシーンについては、この差に
ではなく現在のフレームのブロックに対して変形を加え
ることも可能である。 【０００５】この方法は、例えば、１９８８年１１月２
８日〜１２月１ 日米国フロリダ州ハリウッドで開催さ
れたＩＥＥＥ 世界通信会議および展示会（Ｇｌｏｂ
ａｌ ＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＣｏｎｆ
ｅｒｅｎｃｅ ＆ Ｅｘｈｉｂｉｔｉｏｎ ）（Ｇｌｏ
ｂｅｃｏｍ ８８）に提出されその議事録（Ｃｏｎｆｅ
ｒｅｎｃｅＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ） の ｐｐ．
９９２ − ９９６， ９９７ − １００４ および
１００５ − １０１０ に、それぞれ論文 ３１．１
， ３１．２ および ３１．３ として掲載された、
ニコル（Ｒ．Ｃ． Ｎｉｃｏｌ）およびムカワ（Ｎ．
Ｍｕｋａｗａ ）による『ＣＣＩＴＴ ＳＧＸＶにお
ける動画ビデオ・コーディング−コード化画面フォーマ
ット（Ｔｈｅ ｃｏｄｅｄ ｐｉｃｔｕｒｅ ｆｏｒｍ
ａｔ）』、プロンペン（Ｒ． Ｐｌｏｍｐｅｎ）、ハト
リ（Ｙ． Ｈａｔｏｒｉ ）、グエン（Ｗ． Ｇｕｅｎ
）、グイチャード（Ｊ． Ｇｕｉｃｈａｒｄ ）、ググ
リーモ（Ｍ．Ｇｕｇｌｉｅｍｏ ）およびブルセビッツ
（Ｈ． Ｂｒｕｓｅｗｉｔｚ） による『ＣＣＩＴＴ
ＳＧＸＶにおける動画ビデオ・コーディング−ビデオ
・ソース・コーディング（Ｍｏｔｉｏｎ ｖｉｄｅｏ
ｃｏｄｉｎｇ − Ｓｏｕｒｃｅ ｃｏｄｉｎｇ ）』
およびカー（Ｍ． Ｃａｒｒ ）、グイチャード（Ｊ．
Ｇｕｉｃｈａｒｄ ）、マツダ（Ｋ． Ｍａｔｓｕｄ
ａ）、プロンペン（Ｒ． Ｐｌｏｍｐｅｎ）およびスピ
ーデル（Ｊ． Ｓｐｉｅｄｅｌ）による『ＣＣＩＴＴＳ
ＧＸＶにおける動画ビデオ・コーディング−ビデオ・マ
ルチプレックスおよび伝送コーディング（Ｍｏｔｉｏｎ
ｖｉｄｅｏ ｃｏｄｉｎｇ − Ｔｈｅ ｖｉｄｅｏ
ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ ａｎｄ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉ
ｏｎ ｃｏｄｉｎｇ ）』と題する諸論文に開示されて
いる。 【０００６】また、非同期ネットワークにお
ける使用を可能とするため、このアルゴリズムに対する
幾つかの改良も提案されているが、その非同期ネットワ
ークにおける使用に対しては、それらの本質的なフレキ
シビリティーが、とりわけビデオ会議および可視電話に
関する信号のような非均質な情報の流れによつて特徴付
けられるビデオ信号の伝送に好適なので、関心が増大し
つつある。 改良アルゴリズムの一例は、１９８９年ハノーバーで開
催された、動画ビデオの６４ｋｂｉｔ／ｓ コーディン
グについての第二回国際ワークショップ（Ｓｅｃｏｎｄ
Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏ
ｎ ６４ ｋｂｉｔ／ｓ Ｃｏｄｉｎｇ ｏｆ Ｍｏｖ
ｉｎｇ Ｖｉｄｅｏ ）に提出された発明者らによる『
低いビット・レートで動作するＡＴＭ適用ビデオ・コー
ディング・アルゴリズム（Ａｎ ＡＴＭ ａｄａｐｔｅ
ｄ ｖｉｄｅｏ ｃｏｄｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ
ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ａｔ ｌｏｗ ｂｉｔ−ｒａｔｅ
ｓ）』と題する論文に開示されている。このアルゴリズ
ムにおいては、そのコーディング演算がＣＣＩＴＴの研
究グループによつて示唆されたものと基本的に同一であ
る。しかし伝送は可変ビット・レートで起こり、ネット
ワーク制御装置により伝送の開始前にセットされ、かつ
伝送中、周期的に監視される、平均ビット・レートおよ
びピーク・ビット・レートにより特徴付けられており、
その結果量子化ステップ、そして多分空間および時間解
像度も適用することとなる。 【０００７】 【発明が解決しようとしている問題点】ビデオ会議およ
び可視電話の場合、話者の姿（動画成分）に限らず、略
図あるいは書かれたテキスト（静止画成分）も伝送する
必要がある。このコーディング・アルゴリズムは微分タ
イプのものであるから、引き続くフレーム間の差は、静
止画がコードされる時０とすべきである。そして短時間
それ以上のビットは伝送すべきでない。しかしながら、
実際には、変形および量子化演算とカメラの両方により
導入されたノイズの為、同期および非同期の両ネットワ
ークの場合、静止画の後続のフレーム間には、そのコー
ダがコード化画面の品質を強化することなく伝送を続け
るように、常に差が存在する。そこで、画面コーディン
グ・ビットの伝送は、他の情報の伝送からリソースを差
し引く。 【０００８】これまでこの問題に対して何らの解決も示
唆されていない。理論的には、動画のシーンから静止画
のシーンに移る時異なるコーディング・アルゴリズムに
切り換え、また何らかの標準静止画コーディング・アル
ゴリズムにより後者の画面をコードする工夫ができるは
ずである。このことは、２つの異なるコーディング・シ
ステムばかりではなく、シーン変更を合図し、一つのコ
ーディング・システムから他のコーディング・システム
に切り換えさせる手動制御の装置を必要とするので、複
雑性をかなり増大させる；これに加えて、動画コーディ
ングに復帰したとき、このコーディング・アルゴリズム
は、コード化画面の低品質期間を伴う新しい初期化を必
要とする。 【０００９】 【問題点を解決するための手段】本発明は、この反対に
、同一のビデオ伝送中動画および静止画の両方に対して
使用可能で、それにより静止画のための所望の品質がコ
ーディング・ビットの無駄なしに達成出来、また充分な
高品質で動画コーディングに復帰させ得る方法を提供す
る。 【００１０】それゆえ本発明は、動画および静止画の両
方に関し、予め定められた頻度で生じ、その各々が予め
定められた数の絵画素を含む線の列により形成されたフ
レームの列として編成されたビデオ信号のハイブリッド
・デジタル・コーディング方法であつて：各フレームが
複数の階層レベルを定める絵画素のグループに細分割さ
れ；各フレームについて、第１の階層レベルに属する各
グループについて選ばれた量子化法則により量子化され
たのち、現在のフレーム、または現在のフレームと多分
動作補償を受けた予想フレームとの間の有意な差異のい
ずれかに適用された２次元変形の係数でコーディングが
なされ；かつ、なかんずく、採用したコーディングのタ
イプおよび量子化法則に関連する情報を含み、可変ビッ
ト・レートで非同期的に伝送されるコード化信号が発生
され、その第１の階層レベルの絵画素群に適用された量
子化法則が、コーディング制御装置によって定められる
量子化ステップを使用し、かつ伝送ビット使用可能度に
より変化するものである、方法において、各フレームに
ついて、第２の階層レベルに属し、それ以前の連続した
フレーム群の第１の数に対して予め定められたコーディ
ングのタイプを受けた絵画素のグループが、そのフレー
ムが静止画または動画に属するかを認識するために計数
され、該第１の階層レベルに属するような画の絵画素の
各グループについて、静止画を認識したら、その量子化
ステップを全グループについて同一である予め定められ
た最小値に向かつて収斂するように、以下に示す演算を
用いてさせることを特徴とする方法を提供する。ここで
該演算とは： ａ）静止画の異なるフレーム中のそのグループについて
使用された量子化ステップを記憶する演算；ｂ）現在の
フレームまで使用されてきた最小の量子化ステップであ
るリアル量子化ステップを検出し、記憶する演算； ｃ）リアル量子化ステップと、コーディング制御装置に
より現在のフレーム中のそのグループについて定められ
る量子化ステップとを比較する演算； ｄ）コーディング制御装置により定められるものに等し
い量子化ステップを有するそのグループの検索能を有す
る変形係数を、若し後者のステップがリアル量子化ステ
ップより低いか、あるいは若しコーディング制御装置に
より定められる量子化ステップがリアル量子化ステップ
より大きいか、または等しいならば、コーディングする
演算、乏しいビット使用可能度の場合、リアル量子化ス
テップを第１の定められた量だけ増大させることによつ
て得られ、かつ高いビット使用可能度の場合、該最小リ
アル・ステップを第２の予め定められた量だけ減少させ
ることによつて得られたステップを有する、政策的量子
化ステップによる、その係数のコーディング演算、後者
の場合に使用すべきコーディング量子化ステップは、若
し該リアル・ステップの値が、第２の予め定められた量
より少なければユニタリのステップである； および
、ｅ）そのコーディングがリアル量子化ステップより低
い量子化ステップによつて行われたときは何時でも、該
リアル量子化ステップを更新する演算である。 【００１１】本方法による収斂演算は、そのフレームが
、輝度絵画素あるいは色光度絵画素のブロック、マクロ
ブロックおよびマクロブロックのグループに分割されて
いる画面に対して、この一フレーム内のマクロブロック
の各グループ毎に行われることが効果的で、その静止画
は、それに対し： −変形が、現在のフレームと予想フレームとの間の差に
加えられている； −変形係数がコード化されている； −動作補償が予測しておこなわれている、マクロブロッ
クを計数することで認識されるものである。 【００１２】本発明のその他の特徴によれば、累進的に
増大する空間および／または時間的解像度レベルが、静
止画コーディングの間に使用され、また第１の階層レベ
ルに属する種々のグループに対して使用される量子化ス
テップの最小値に向かう収斂を生じる演算が、各解像度
レベル毎に行われる。 【００１３】本発明の特徴は、添付図面を参照すること
で、より明らかとなるであろう。 【００１４】図１中の参照記号ＣＯＤは、全体としてＣ
ＣＩＴＴの研究グループによつて開発され、非同期ネッ
トワークにおける使用に適用されたタイプの、動画のた
めのコーダを示すものである。本発明の該コーダにおけ
る応用は、次に発明の理解のため必要な程度においての
み記述されるその構造の変形を伴うものではない。 【００１５】このコーダは、図示していないテレビジョ
ン・カメラから、テレビジョン伝送の個別のフレームに
関連するデジタル・サンプル（絵画素）を受け、それを
フレーム・メモリＭＱ１に格納する。このサンプルは、
各フレーム毎に、コーディング制御装置ＣＣＤによつて
確立された解像度を有するデジタル化画面を、下流の機
器に供給するように、ＭＱ１から読み取られる。より特
定的に言えば、読み取り中、ＣＣＩＴＴの研究グループ
ＳＧＸＶの提案による、３６０ ｘ ２８８ の輝度絵
画素（フレーム当たり３６０ 本の線で、線当たり２８
８ の絵画素）および１８０ ｘ １４４ の色光度絵
画素の標準解像度をもたらすサブサンプリングが行われ
る。本発明者らによる上記論文で述べたように、解像度
は、伝送中、ビット利用可能度、即ち以下に、伝送開始
から現在の瞬間までに作られたビット数と、伝送開始前
にセットされた平均ビット・レートで演算されている固
定ビット・レート・チャンネル上で、同一時間中伝送可
能であつた筈のビット数との差を表す、以下『エクセス
』として引用されるパラメータの関数であるビット利用
可能度により改善し得る。これに加えて、静止画コーデ
ィング中の解像度の増大の可能性が、以下に明らかとさ
れるようにコーディング展開に基づいてもくろまれてい
る。空間解像度を改善する可能性は、コーディング制御
装置ＣＣＤによつて駆動され、基本的に、その中でコー
ディング演算に実際に使用されるサンプルが格納される
メモリ素子よりなる解像度制御装置の存在によつて代表
される。 【００１６】コードされるべきサンプルは、常にＣＣＩ
ＴＴの研究グループＳＧＸＶの提案に従い、ある階層レ
ベルにより編成されるが、それによれば、サンプルの次
のようなグルーピングが提案されている、つまり：８
ｘ ８ の輝度または色光度絵画素（即ち、８ 本の連
続線の各々における８ 個の隣接サンプル）のブロック
（Ｂ）、１６ ｘ １６ の輝度絵画素（４個のブロッ
クＢ）のマクロブロック（ＭＢ）および８ｘ ８ の色
光度（Ｕ，Ｖ）絵画素の物理的に同一空間を占めるセッ
ト、更に、１１個のマクロブロックを３本の列上に並べ
た３３個のマクロブロックよりなるマクロブロックのグ
ループ（ＧＯＢ）が出来；ここから、１フレームは１２
個のマクロブロックのグループを含むものとされる。コ
ーディング・アルゴリズムは、マクロブロック上で演算
されるので、ある絵画素は、マクロブロックが整数であ
るように除去される。 この実際の解像度は、３５２ ｘ ２８８ （輝度）お
よび １７６ ｘ １４４（色光度）である。 【００１７】現在のフレーム中の画面の特性に依存して
、コーディング制御装置ＣＣＤは、コーディングが現在
のフレームのみ（フレーム内コーディング）を考慮する
べきか、現在および先立つフレームの両方（フレーム間
コーディング）を考慮しなければならないかを決定する
。若しフレーム内コーディングが行われるならば、現在
のフレームのサンプル・ブロックが、二次元変形（即ち
、ディスクリート・カズン変形）を計算する装置ＴＲに
送られ；これと反対に、フレーム間コーディングの場合
は、現在のフレームと量子化および再構成を受けた先立
つフレームとの間の差が伝送される。加算器ＳＭ１は、
その差を計算する装置を図示するものであり、ＣＣＤに
より制御されるウィッチＳＷは、フレーム内あるいはフ
レーム間コーディングのいずれかを選択する可能性を略
示するものである。 【００１８】回路ＴＲは、フレーム内コーディングが考
慮された場合、全てのブロックについて二次元変形を行
うが、一方若しフレーム間コーディングならば、変形は
、先立つフレームにおける同類のブロックから、あるい
は先立つフレームに関する変位を受けてきたブロックか
ら有意に異なる差異ブロックのみについて行われる。 ＴＲにおいて計算された変形係数は量子化器ＱＵに供給
されるが、ＱＵは、その値が予め定められたしきい値を
超過している全ての係数を、コーディング制御装置ＣＣ
Ｄにより、エクセス・パラメータの関数であるマクロブ
ロック・グループ・レベルで選ばれる量子化法則により
量子化する。量子化された係数は、一方では、それらを
可変長コーディングによりコードする回路ＣＬＶ１に、
他方では、反転量子化器ＱＩＮに送られる。後者には、
反転変形を計算する回路ＡＴ、およびＡＴにより供給さ
れる量子化および再構成がさなれた差を、第２フレーム
・メモリーＭＱ２に格納されているブロックに加算して
先立つフレームに関連する再構成ブロックを形成する加
算器ＳＭ２が続いており；再構成ブロックは、ＭＱ２の
更新された内容を形成する。 【００１９】メモリーＭＱ１および２で読出されたサン
プルは、フレーム間コーディングの場合、能動であり、
現在のフレーム中にコードされるべきブロックを、先立
つフレームの隣接するブロックと比較し、考慮された画
面部分の変位のみよりなる変化を認識し、かつ変位の実
体（動作補償）を評価する変位評価回路ＳＳに供給され
る。この回路は、マクロブロックに関連する変位ベクタ
ーを計算し、それをメモリーＭＱ２および、動作補償の
場合能動である低域通過フィルタＦＬに供給してコント
ラストを減少させ、また、先立つベクターに関して微分
的なやり方で０と異なるベクターをコードする第２可変
長コーダ−ＣＬＶ２にも供給する。変位ベクターは、例
えば上述のプロンペンの論文に記述したように、計算さ
れ得る。ＣＬＶ１およびＣＬＶ２から出てゆく信号およ
びフレーム間／フレーム内コーディングを示すフラッグ
は、コーディング制御装置ＣＣＤによりマクロブロック
の分類を得るために使用されるが、ここで、マクロブロ
ックは次のように分けられる、つまり；フレーム内コー
ド化マクロブロック；非補償・非コード化マクロブロッ
ク（即ち、そのための変位ベクターが０で、変形係数が
コードされていないマクロブロック）；非補償・コード
化マクロブロック（即ち、そのための変位ベクターが０
であるが、変形係数がコードされているマクロブロック
）；補償・非コード化マクロブロック（それに対して、
コード化変位ベクターだけが伝送されている）および補
償・コード化マクロブロック（それに対して、コード化
変位ベクターとコード化変形係数の両方が伝送されてい
る）である。 【００２０】かような分類を表す信号は、ＣＬＶ１およ
びＣＬＶ２によりコード化された信号、使用した量子化
器のインデックスおよびその他のサービス情報とともに
、マルチレクサＭＸにより、適当なフォーマット（例え
ば、上述のカーの論文に記述し示されたフォーマット）
のコード言語に組合せられる。ＭＸの出力信号は、コー
ド化ビデオ信号を形成し、これはその後他の信号、例え
ば、音声信号、データ信号、このコーダが採用されると
ころのサービスのタイプにより必要とされる特殊な合図
と組み合わせられ、受信機側のデコーディング装置に送
られる。 【００２１】本発明は、コーディング演算制御の一部で
あり、伝送中の静止画の存在において、量子化ステップ
最適化を可能とする。本発明は、画面中の同一の階層化
単位の同一の量子化ステップによる繰り返しての量子化
を避ける。何故なら、このことは、種々のエラー・タイ
プをもっぱらコードするビットを作り出すからである。 以下実施例により、本発明の、マクロブロックのグルー
プのレベルにおける応用を引用する、というのは、この
方法は、異なる階層化単位にも応用可能であることは明
らかであるけれども、研究グループＳＧＸＶの提案によ
れば、量子化ステップが、そのレベルで選択されている
からである。 【００２２】本発明方法を実施するためには、マルチレ
クサＭＸとコーディング制御装置ＣＣＤとの間に、収斂
制御装置ＣＣＮが接続される。これは、静止画の認識の
ためと、かような認識のもとに、ＣＣＤを、その利用可
能なビットの最適利用を可能とする量子化ステップが、
各マクロブロック・グループ毎に選ばれるよう、制御す
るためのものである。 【００２３】本発明方法は、図２〜図３のフロー・チャ
ートに示されている。 【００２４】静止画の認識のため、ＣＣＮは、帰納的認
識基準を実行するマクロブロック分類を利用する。より
特定的に言えば、ＣＣＮ中の計数器がコード化、補償済
マクロブロックを計数し、若しかようなマクロブロック
の数ＭＢが、予め定められた、その値が、連続フレーム
のある数（例えば２）についてのフレーム頻度に依存す
るしきい値Ｍ１より低いなら、画面は静止画とされる。 Ｍ１のための適当な値は、２５Ｈｚ より低いフレー
ム頻度に対しては３０、２５Ｈｚより高いか、等しいフ
レーム頻度に対しては２０であり得る。 【００２５】この選択は、次の事実によつて正当化され
る；若しマクロブロックの有意な数が、二つの連続フレ
ームにおいて動作補償とコーディングを受けたならば、
画面は動いており、後続フレーム群との間の差異はノイ
ズのみによるものでないと仮定することが合理的である
；他方、非相関ノイズは、コード化、非補償マクロブロ
ックの数の増大を生じることが確かめられており、それ
故、適用された基準は充分に正確である。 【００２６】一旦静止画が認識されたならば、マクロブ
ロック・グループをコーディングするために使われるべ
き量子化ステップＣＱＳは、マクロブロックのそのグル
ープに関するコーディング・プロセスの経歴を考慮して
決定される。より特定的に言えば、装置ＣＣＤにより標
準のコーディング・アルゴリズムを応用して決定される
量子化ステップは、先行フレーム群でマクロブロックの
同一のグループをコーディングするために使われた最小
量子化ステップＲＱＳと比較される。このＲＱＳの値は
、以下『リアル量子化ステップ』と呼ばれる。この比較
結果は、上で定義したエクセス・パラメータおよびコー
ドされるフレーム中のマクロブロックの異なるグループ
に関連するＲＱＳの値間の差の可能な評価とともに、Ｃ
ＱＳが、そのアルゴリズムにより決定される値を有すべ
きか、あるいはＲＱＳに関連する異なる値を有すべきか
、を決定する。より特定的に言えば、以下により詳細に
検討する一定の条件の下で、使用された量子化ステップ
は、ＲＱＳを、予め定められた固定の量ｐ２（例えば２
０）だけ増大させることにより得られる。値ＣＱＳ＝Ｒ
ＱＳ＋ｐ２は、以下『政策的量子化ステップ』と呼ばれ
る。このｐ２の値は、量子化ステップが、シーン変化あ
るいは急峻な動きの場合でも充分高品質のコーディング
を可能とするように充分低く、また、有意なコード化信
号を供給出来るよう、その瞬間まで使用された最小量子
化ステップから充分に異なつて選択される。 【００２７】この収斂プロセスは、ＲＱＳが、全てのマ
クロブロック・グループについて、予め定められた値ｐ
１（例えば１）に達したとき終了する；一旦この値に達
すると、ＣＱＳの政策的値は、その装置に、動画あるい
はシーン変化を直ちにコードできるように、画面が静止
画の儘である限り使用される。 【００２８】勿論、動画あるいはシーン変化は、全ての
マクロブロック・グループについてＲＱＳ＝ｐ１に達す
る前でも後でも、生じうる。従って、この収斂プロセス
からの脱出は次の２つの仕方で起こる：−最終フレーム
におけるコード化補償済マクロブロックの数ＭＢが、Ｍ
１より僅かに低いしきい値Ｍ２を越えた時、値ＲＱＳと
無関係に：このプロセスは、これらのマクロブロックの
数が、二つの続くフレームについてしきい値Ｍ１より低
いとき開始され、それゆえこのプロセスは、入るより去
る方が容易であることを認識すべきである；Ｍ２のため
の適切な値は、フレーム頻度に依存するが２５と１８で
あり得る。−ＲＱＳが、全てのグループについてｐ１で
あり、１フレームのビット数が一定の値Ｂ１（例えば、
１０００）である時、最終フレームにおける数ＭＢさえ
もＭ２を越えない：実際、限られた数のマクロブロック
が関係するシーン変化あるいは動きも可能である；しか
しながら、これらの変化に対応して伝送すべきビット数
に激しい増大がある。そしてこのことが、変化それ自体
の認識を可能とする。 【００２９】この収斂プロセスを去るとき、このプロセ
スから脱出後の最初のフレームに属するマクロブロック
・グループは、例えば画面カット現象を避けるため量子
化ステップｐ４（例えば８）によりコードされる。 【００３０】図３はマクロブロックのグループに関連す
る収斂プロセスの部分を、より詳細に示すものである。 既述のように、静止画を検出した後の最初のステップは
、ＣＱＳとＲＱＳの値の間の比較である。そこで三つの
収斂プロセスの反転の仕方が、次の比較結果に基づき可
能である： １）ＣＱＳ＜ＲＱＳ：これは最も単純な状況で；アルゴ
リズムにより決定される新量子化ステップは、マクロブ
ロックのそのグループのコーディング中にはまだ使われ
ておらず、そしてさらに、それはコード化画面品質増強
を確実にする；コーディングは、そのアルゴリズムによ
り実際に決定されるＣＱＳの値を使用して行われ、この
値は、ＣＣＮ内に格納されている更新された値ＲＱＳで
ある。 ２）ＣＱＳ＞ＲＱＳ：この条件の下では、コーディング
が、手始めに量子化ステップの政策的値で、行われ得る
筈である、というのはアルゴリズムにより決定されるス
テップＣＱＳは、起こり得るシーン変化あるいは急峻な
動きの、充分な品質でのコーディングを可能とするには
高過ぎ、また、コーディングに有用な寄与をするには低
過ぎるからである。しかしながら、コーディング・プロ
セスの展開は、より低い量子化ステップの採用を許容す
るようなものであつてきたかもしれない。それゆえ最も
都合の良い量子化ステップを決定するには、あるチェッ
クが、エクセス・パラメータおよびコード化されている
マクロブロック・グループに関連するステップＲＱＳと
そのフレームの他のマクロブロックに使われた最大のス
テップＲＱＳとの間の差Ｑ１に対し行われる：若しこの
エクセスが、高度に負（絶対値が、しきい値Ｅ１、例え
ば約２０００より大）で、差Ｑ１が低（例えば≦４）く
て、若しＲＱＳ＞ｐ３であれば、値ＲＱＳ−ｐ３（例え
ばＲＱＳ−２）が、若しＲＱＳ≦ｐ３、であれば、１が
量子化ステップとして使われる：実際、高度に負のエク
セスの存在は、伝送が平均レートより極めて低いレート
で、高ビット利用可能度があるように生じており、それ
ゆえ、より低い量子化ステップが問題無く使用できるこ
とを示している；その上、ｐ３として示された値は、そ
のフレーム内で限定を保たれるべき量子化ステップの変
化を許容する。 ３）ＣＱＳ＝ＲＱＳ：この場合アルゴリズムにより定ま
る量子化ステップは使われるべきでない、というのは、
既述のように、同一の量子化ステップによるマクロブロ
ック・グループの繰り返しのコーディングは、単に不要
なビットを作り、画面品質を増強しないからである：こ
の場合においてさえも、使用されるべき値の選択は、エ
クセスのチェックに基づいて決定され、政策的値は、若
しエクセスが正であれば使用される（このことは、平均
レートより多いビットが用いられ、それゆえより大きな
量子化ステップが、かようなエクセスを減少させる為に
有用であることを意味している）。一方若しエクセスが
負であれば、先の場合の様に値ＲＱＳ−ｐ３（または１
）が使用される。 【００３１】一旦マクロブロックの一グループに対する
演算が終了すれば、マクロブロックのそれに続くグルー
プが処理される。 【００３２】本発明方法は、高いビット利用可能度が、
空間および／または時間解像度を増大させるように利用
出来るコーダにも都合良く応用できる。より正確に言え
ば、動画にも使われている標準解像度レベルから開始し
、この収斂プロセスはｐ１より高いリアル量子化ステッ
プの平均値Ｒに一致して停止する。そしてそれから、よ
り高い解像度レベルが使用できる。実際、先に示した標
準解像度レベル（１フレームあたりの絵画素、３５２
ｘ ２８８ （輝度）および１７６ ｘ １４４（色光
度））は不充分なこともある：そこで、例えば三つの解
像度レベルが提供出来るなら、その第１のものは標準レ
ベルであり、第２のものは、輝度および色光度の両方に
ついて標準レベルの２倍の水平空間解像度を提供し、第
３のものは、標準レベルの２倍の水平空間解像度および
時間解像度の両方を与えるものとされる。 【００３３】この収斂プロセスおよびこの解像度適応調
節の両方を含むコーディング・プロセスは、上述の標準
解像度を用いて開始され、かような解像度を用いて静止
画の認識まで続けられる。これらの条件の下で、この収
斂プロセスは既述のように開始される。そのフレームの
ＲＱＳの平均値がＲである時、第２の解像度レベルが適
用される。新レベルの第１のフレームについて、この収
斂プロセスは、そのフレームに対するコーディング・ア
ルゴリズムにより定まる量子化ステップとともに開始さ
れる（つまり、一レベルから次のレベルへ、何らの量子
化ステップのメモリが無いということである）。この代
わりに、先行のレベルで達したＲＱＳの値を考慮に入れ
ることも可能である。その上、その第１のフレームにつ
いて、補償済、コード化マクロブロックの数に対するし
きい値Ｍ２は、この収斂プロセスからの時宜を失した脱
出を避けるため、変化する。若し第２のレベルにおいて
さえ、解像度増大の条件は達成され、第３のレベルへの
道筋は、第１から第２のレベルへの道筋について見られ
たのと同一の様式で生じる。若しマクロブロックの種々
のグループに対するコーディング中、与えられた解像度
レベルでの収斂プロセスが、先立つレベルにおける収斂
中達成された量子化ステップから再開始すれば、一レベ
ルから次のレベルへの遷移を決定するしきい値Ｍ２は、
種々のレベルについて異なるであろうし、解像度が増大
するに従って減少するであろうことは明らかである。 【００３４】この解像度適応調節および収斂プロセスの
両方を含むプロセスは、解像度レベルが最小（レベル０
）から最大ＭＲＬに分布している一般的な場合について
、図４のフロー・チャートに略示されている。記号Ｍ２
ｉ，Ｂｉは、各解像度レベルについて、コード化、補償
済マクロブロックの数に対する、それぞれ、収斂プロセ
スからの脱出を決定するビットの数についてのしきい値
を示し、一方Ｒｉは、より高い解像度レベルへの道筋を
決定するＲＱＳの平均値である。このフロー・チャート
は網羅的でそれ以上の説明を要しない。 【００３５】上述のことは、非限定的な実施例による例
示であることは明らかである。変更および改良は、本発
明の範囲を逸脱することなく可能である。
グ・システムに関し、とりわけ静止画および動画がコー
ディングされるときのハイブリッド・コーディング・シ
ステムに適用されるべき方法に係る。 【０００２】 【従来の技術】ビデオ信号コーディングにおいて、静止
画（フォトグラフイック・ビデオテックス）あるいは動
画（ビデオ会議、可視電話）をコーディングする問題は
、一般に別々なものと考えられている：既に国際的に標
準化されあるいはその標準化が進行している適切なコー
ディング・アルゴリズムは、両方の型の画のために開発
されてきた。 【０００３】より特定的には、動画に対してＣＣＩＴＴ
（国際電信電話諮問委員会）の研究グループＳＧＸＶは
、ＣＣＩＴＴ勧告Ｈ２６１の主題となる、同期ネットワ
ークで採用されるべきコーディング方法を定義している
。このグループにより示唆された方法は、所謂ハイブリ
ッド・タイプのデファレンシアル・プロセスで、それに
よると与えられた瞬間において： −オリジナルの現在のフレームと、先立つ瞬間に関する
コード化フレームとの間の差が計算され；−この差に、
動作補償が適切であるかどうかについてのチェックがな
され； −２次元的ディスクリート・カズン・トランスフォーム
が、多分動作補償を受けた絵画素のブロックに加えられ
； −そのトランスフォーム係数（変形係数）が、可変ステ
ップ量子化装置により量子化され、 そして、−量子
化された係数が、可変長のコードによりコード化される
。 【０００４】量子化ステップは、コーダとコード化信号
を利用機器へ伝送するための線路との間に接続された伝
送バッハの占有（ふさがり方）に依存して周期的に更新
される。強い変化を有するシーンについては、この差に
ではなく現在のフレームのブロックに対して変形を加え
ることも可能である。 【０００５】この方法は、例えば、１９８８年１１月２
８日〜１２月１ 日米国フロリダ州ハリウッドで開催さ
れたＩＥＥＥ 世界通信会議および展示会（Ｇｌｏｂ
ａｌ ＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＣｏｎｆ
ｅｒｅｎｃｅ ＆ Ｅｘｈｉｂｉｔｉｏｎ ）（Ｇｌｏ
ｂｅｃｏｍ ８８）に提出されその議事録（Ｃｏｎｆｅ
ｒｅｎｃｅＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ） の ｐｐ．
９９２ − ９９６， ９９７ − １００４ および
１００５ − １０１０ に、それぞれ論文 ３１．１
， ３１．２ および ３１．３ として掲載された、
ニコル（Ｒ．Ｃ． Ｎｉｃｏｌ）およびムカワ（Ｎ．
Ｍｕｋａｗａ ）による『ＣＣＩＴＴ ＳＧＸＶにお
ける動画ビデオ・コーディング−コード化画面フォーマ
ット（Ｔｈｅ ｃｏｄｅｄ ｐｉｃｔｕｒｅ ｆｏｒｍ
ａｔ）』、プロンペン（Ｒ． Ｐｌｏｍｐｅｎ）、ハト
リ（Ｙ． Ｈａｔｏｒｉ ）、グエン（Ｗ． Ｇｕｅｎ
）、グイチャード（Ｊ． Ｇｕｉｃｈａｒｄ ）、ググ
リーモ（Ｍ．Ｇｕｇｌｉｅｍｏ ）およびブルセビッツ
（Ｈ． Ｂｒｕｓｅｗｉｔｚ） による『ＣＣＩＴＴ
ＳＧＸＶにおける動画ビデオ・コーディング−ビデオ
・ソース・コーディング（Ｍｏｔｉｏｎ ｖｉｄｅｏ
ｃｏｄｉｎｇ − Ｓｏｕｒｃｅ ｃｏｄｉｎｇ ）』
およびカー（Ｍ． Ｃａｒｒ ）、グイチャード（Ｊ．
Ｇｕｉｃｈａｒｄ ）、マツダ（Ｋ． Ｍａｔｓｕｄ
ａ）、プロンペン（Ｒ． Ｐｌｏｍｐｅｎ）およびスピ
ーデル（Ｊ． Ｓｐｉｅｄｅｌ）による『ＣＣＩＴＴＳ
ＧＸＶにおける動画ビデオ・コーディング−ビデオ・マ
ルチプレックスおよび伝送コーディング（Ｍｏｔｉｏｎ
ｖｉｄｅｏ ｃｏｄｉｎｇ − Ｔｈｅ ｖｉｄｅｏ
ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ ａｎｄ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉ
ｏｎ ｃｏｄｉｎｇ ）』と題する諸論文に開示されて
いる。 【０００６】また、非同期ネットワークにお
ける使用を可能とするため、このアルゴリズムに対する
幾つかの改良も提案されているが、その非同期ネットワ
ークにおける使用に対しては、それらの本質的なフレキ
シビリティーが、とりわけビデオ会議および可視電話に
関する信号のような非均質な情報の流れによつて特徴付
けられるビデオ信号の伝送に好適なので、関心が増大し
つつある。 改良アルゴリズムの一例は、１９８９年ハノーバーで開
催された、動画ビデオの６４ｋｂｉｔ／ｓ コーディン
グについての第二回国際ワークショップ（Ｓｅｃｏｎｄ
Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏ
ｎ ６４ ｋｂｉｔ／ｓ Ｃｏｄｉｎｇ ｏｆ Ｍｏｖ
ｉｎｇ Ｖｉｄｅｏ ）に提出された発明者らによる『
低いビット・レートで動作するＡＴＭ適用ビデオ・コー
ディング・アルゴリズム（Ａｎ ＡＴＭ ａｄａｐｔｅ
ｄ ｖｉｄｅｏ ｃｏｄｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ
ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ａｔ ｌｏｗ ｂｉｔ−ｒａｔｅ
ｓ）』と題する論文に開示されている。このアルゴリズ
ムにおいては、そのコーディング演算がＣＣＩＴＴの研
究グループによつて示唆されたものと基本的に同一であ
る。しかし伝送は可変ビット・レートで起こり、ネット
ワーク制御装置により伝送の開始前にセットされ、かつ
伝送中、周期的に監視される、平均ビット・レートおよ
びピーク・ビット・レートにより特徴付けられており、
その結果量子化ステップ、そして多分空間および時間解
像度も適用することとなる。 【０００７】 【発明が解決しようとしている問題点】ビデオ会議およ
び可視電話の場合、話者の姿（動画成分）に限らず、略
図あるいは書かれたテキスト（静止画成分）も伝送する
必要がある。このコーディング・アルゴリズムは微分タ
イプのものであるから、引き続くフレーム間の差は、静
止画がコードされる時０とすべきである。そして短時間
それ以上のビットは伝送すべきでない。しかしながら、
実際には、変形および量子化演算とカメラの両方により
導入されたノイズの為、同期および非同期の両ネットワ
ークの場合、静止画の後続のフレーム間には、そのコー
ダがコード化画面の品質を強化することなく伝送を続け
るように、常に差が存在する。そこで、画面コーディン
グ・ビットの伝送は、他の情報の伝送からリソースを差
し引く。 【０００８】これまでこの問題に対して何らの解決も示
唆されていない。理論的には、動画のシーンから静止画
のシーンに移る時異なるコーディング・アルゴリズムに
切り換え、また何らかの標準静止画コーディング・アル
ゴリズムにより後者の画面をコードする工夫ができるは
ずである。このことは、２つの異なるコーディング・シ
ステムばかりではなく、シーン変更を合図し、一つのコ
ーディング・システムから他のコーディング・システム
に切り換えさせる手動制御の装置を必要とするので、複
雑性をかなり増大させる；これに加えて、動画コーディ
ングに復帰したとき、このコーディング・アルゴリズム
は、コード化画面の低品質期間を伴う新しい初期化を必
要とする。 【０００９】 【問題点を解決するための手段】本発明は、この反対に
、同一のビデオ伝送中動画および静止画の両方に対して
使用可能で、それにより静止画のための所望の品質がコ
ーディング・ビットの無駄なしに達成出来、また充分な
高品質で動画コーディングに復帰させ得る方法を提供す
る。 【００１０】それゆえ本発明は、動画および静止画の両
方に関し、予め定められた頻度で生じ、その各々が予め
定められた数の絵画素を含む線の列により形成されたフ
レームの列として編成されたビデオ信号のハイブリッド
・デジタル・コーディング方法であつて：各フレームが
複数の階層レベルを定める絵画素のグループに細分割さ
れ；各フレームについて、第１の階層レベルに属する各
グループについて選ばれた量子化法則により量子化され
たのち、現在のフレーム、または現在のフレームと多分
動作補償を受けた予想フレームとの間の有意な差異のい
ずれかに適用された２次元変形の係数でコーディングが
なされ；かつ、なかんずく、採用したコーディングのタ
イプおよび量子化法則に関連する情報を含み、可変ビッ
ト・レートで非同期的に伝送されるコード化信号が発生
され、その第１の階層レベルの絵画素群に適用された量
子化法則が、コーディング制御装置によって定められる
量子化ステップを使用し、かつ伝送ビット使用可能度に
より変化するものである、方法において、各フレームに
ついて、第２の階層レベルに属し、それ以前の連続した
フレーム群の第１の数に対して予め定められたコーディ
ングのタイプを受けた絵画素のグループが、そのフレー
ムが静止画または動画に属するかを認識するために計数
され、該第１の階層レベルに属するような画の絵画素の
各グループについて、静止画を認識したら、その量子化
ステップを全グループについて同一である予め定められ
た最小値に向かつて収斂するように、以下に示す演算を
用いてさせることを特徴とする方法を提供する。ここで
該演算とは： ａ）静止画の異なるフレーム中のそのグループについて
使用された量子化ステップを記憶する演算；ｂ）現在の
フレームまで使用されてきた最小の量子化ステップであ
るリアル量子化ステップを検出し、記憶する演算； ｃ）リアル量子化ステップと、コーディング制御装置に
より現在のフレーム中のそのグループについて定められ
る量子化ステップとを比較する演算； ｄ）コーディング制御装置により定められるものに等し
い量子化ステップを有するそのグループの検索能を有す
る変形係数を、若し後者のステップがリアル量子化ステ
ップより低いか、あるいは若しコーディング制御装置に
より定められる量子化ステップがリアル量子化ステップ
より大きいか、または等しいならば、コーディングする
演算、乏しいビット使用可能度の場合、リアル量子化ス
テップを第１の定められた量だけ増大させることによつ
て得られ、かつ高いビット使用可能度の場合、該最小リ
アル・ステップを第２の予め定められた量だけ減少させ
ることによつて得られたステップを有する、政策的量子
化ステップによる、その係数のコーディング演算、後者
の場合に使用すべきコーディング量子化ステップは、若
し該リアル・ステップの値が、第２の予め定められた量
より少なければユニタリのステップである； および
、ｅ）そのコーディングがリアル量子化ステップより低
い量子化ステップによつて行われたときは何時でも、該
リアル量子化ステップを更新する演算である。 【００１１】本方法による収斂演算は、そのフレームが
、輝度絵画素あるいは色光度絵画素のブロック、マクロ
ブロックおよびマクロブロックのグループに分割されて
いる画面に対して、この一フレーム内のマクロブロック
の各グループ毎に行われることが効果的で、その静止画
は、それに対し： −変形が、現在のフレームと予想フレームとの間の差に
加えられている； −変形係数がコード化されている； −動作補償が予測しておこなわれている、マクロブロッ
クを計数することで認識されるものである。 【００１２】本発明のその他の特徴によれば、累進的に
増大する空間および／または時間的解像度レベルが、静
止画コーディングの間に使用され、また第１の階層レベ
ルに属する種々のグループに対して使用される量子化ス
テップの最小値に向かう収斂を生じる演算が、各解像度
レベル毎に行われる。 【００１３】本発明の特徴は、添付図面を参照すること
で、より明らかとなるであろう。 【００１４】図１中の参照記号ＣＯＤは、全体としてＣ
ＣＩＴＴの研究グループによつて開発され、非同期ネッ
トワークにおける使用に適用されたタイプの、動画のた
めのコーダを示すものである。本発明の該コーダにおけ
る応用は、次に発明の理解のため必要な程度においての
み記述されるその構造の変形を伴うものではない。 【００１５】このコーダは、図示していないテレビジョ
ン・カメラから、テレビジョン伝送の個別のフレームに
関連するデジタル・サンプル（絵画素）を受け、それを
フレーム・メモリＭＱ１に格納する。このサンプルは、
各フレーム毎に、コーディング制御装置ＣＣＤによつて
確立された解像度を有するデジタル化画面を、下流の機
器に供給するように、ＭＱ１から読み取られる。より特
定的に言えば、読み取り中、ＣＣＩＴＴの研究グループ
ＳＧＸＶの提案による、３６０ ｘ ２８８ の輝度絵
画素（フレーム当たり３６０ 本の線で、線当たり２８
８ の絵画素）および１８０ ｘ １４４ の色光度絵
画素の標準解像度をもたらすサブサンプリングが行われ
る。本発明者らによる上記論文で述べたように、解像度
は、伝送中、ビット利用可能度、即ち以下に、伝送開始
から現在の瞬間までに作られたビット数と、伝送開始前
にセットされた平均ビット・レートで演算されている固
定ビット・レート・チャンネル上で、同一時間中伝送可
能であつた筈のビット数との差を表す、以下『エクセス
』として引用されるパラメータの関数であるビット利用
可能度により改善し得る。これに加えて、静止画コーデ
ィング中の解像度の増大の可能性が、以下に明らかとさ
れるようにコーディング展開に基づいてもくろまれてい
る。空間解像度を改善する可能性は、コーディング制御
装置ＣＣＤによつて駆動され、基本的に、その中でコー
ディング演算に実際に使用されるサンプルが格納される
メモリ素子よりなる解像度制御装置の存在によつて代表
される。 【００１６】コードされるべきサンプルは、常にＣＣＩ
ＴＴの研究グループＳＧＸＶの提案に従い、ある階層レ
ベルにより編成されるが、それによれば、サンプルの次
のようなグルーピングが提案されている、つまり：８
ｘ ８ の輝度または色光度絵画素（即ち、８ 本の連
続線の各々における８ 個の隣接サンプル）のブロック
（Ｂ）、１６ ｘ １６ の輝度絵画素（４個のブロッ
クＢ）のマクロブロック（ＭＢ）および８ｘ ８ の色
光度（Ｕ，Ｖ）絵画素の物理的に同一空間を占めるセッ
ト、更に、１１個のマクロブロックを３本の列上に並べ
た３３個のマクロブロックよりなるマクロブロックのグ
ループ（ＧＯＢ）が出来；ここから、１フレームは１２
個のマクロブロックのグループを含むものとされる。コ
ーディング・アルゴリズムは、マクロブロック上で演算
されるので、ある絵画素は、マクロブロックが整数であ
るように除去される。 この実際の解像度は、３５２ ｘ ２８８ （輝度）お
よび １７６ ｘ １４４（色光度）である。 【００１７】現在のフレーム中の画面の特性に依存して
、コーディング制御装置ＣＣＤは、コーディングが現在
のフレームのみ（フレーム内コーディング）を考慮する
べきか、現在および先立つフレームの両方（フレーム間
コーディング）を考慮しなければならないかを決定する
。若しフレーム内コーディングが行われるならば、現在
のフレームのサンプル・ブロックが、二次元変形（即ち
、ディスクリート・カズン変形）を計算する装置ＴＲに
送られ；これと反対に、フレーム間コーディングの場合
は、現在のフレームと量子化および再構成を受けた先立
つフレームとの間の差が伝送される。加算器ＳＭ１は、
その差を計算する装置を図示するものであり、ＣＣＤに
より制御されるウィッチＳＷは、フレーム内あるいはフ
レーム間コーディングのいずれかを選択する可能性を略
示するものである。 【００１８】回路ＴＲは、フレーム内コーディングが考
慮された場合、全てのブロックについて二次元変形を行
うが、一方若しフレーム間コーディングならば、変形は
、先立つフレームにおける同類のブロックから、あるい
は先立つフレームに関する変位を受けてきたブロックか
ら有意に異なる差異ブロックのみについて行われる。 ＴＲにおいて計算された変形係数は量子化器ＱＵに供給
されるが、ＱＵは、その値が予め定められたしきい値を
超過している全ての係数を、コーディング制御装置ＣＣ
Ｄにより、エクセス・パラメータの関数であるマクロブ
ロック・グループ・レベルで選ばれる量子化法則により
量子化する。量子化された係数は、一方では、それらを
可変長コーディングによりコードする回路ＣＬＶ１に、
他方では、反転量子化器ＱＩＮに送られる。後者には、
反転変形を計算する回路ＡＴ、およびＡＴにより供給さ
れる量子化および再構成がさなれた差を、第２フレーム
・メモリーＭＱ２に格納されているブロックに加算して
先立つフレームに関連する再構成ブロックを形成する加
算器ＳＭ２が続いており；再構成ブロックは、ＭＱ２の
更新された内容を形成する。 【００１９】メモリーＭＱ１および２で読出されたサン
プルは、フレーム間コーディングの場合、能動であり、
現在のフレーム中にコードされるべきブロックを、先立
つフレームの隣接するブロックと比較し、考慮された画
面部分の変位のみよりなる変化を認識し、かつ変位の実
体（動作補償）を評価する変位評価回路ＳＳに供給され
る。この回路は、マクロブロックに関連する変位ベクタ
ーを計算し、それをメモリーＭＱ２および、動作補償の
場合能動である低域通過フィルタＦＬに供給してコント
ラストを減少させ、また、先立つベクターに関して微分
的なやり方で０と異なるベクターをコードする第２可変
長コーダ−ＣＬＶ２にも供給する。変位ベクターは、例
えば上述のプロンペンの論文に記述したように、計算さ
れ得る。ＣＬＶ１およびＣＬＶ２から出てゆく信号およ
びフレーム間／フレーム内コーディングを示すフラッグ
は、コーディング制御装置ＣＣＤによりマクロブロック
の分類を得るために使用されるが、ここで、マクロブロ
ックは次のように分けられる、つまり；フレーム内コー
ド化マクロブロック；非補償・非コード化マクロブロッ
ク（即ち、そのための変位ベクターが０で、変形係数が
コードされていないマクロブロック）；非補償・コード
化マクロブロック（即ち、そのための変位ベクターが０
であるが、変形係数がコードされているマクロブロック
）；補償・非コード化マクロブロック（それに対して、
コード化変位ベクターだけが伝送されている）および補
償・コード化マクロブロック（それに対して、コード化
変位ベクターとコード化変形係数の両方が伝送されてい
る）である。 【００２０】かような分類を表す信号は、ＣＬＶ１およ
びＣＬＶ２によりコード化された信号、使用した量子化
器のインデックスおよびその他のサービス情報とともに
、マルチレクサＭＸにより、適当なフォーマット（例え
ば、上述のカーの論文に記述し示されたフォーマット）
のコード言語に組合せられる。ＭＸの出力信号は、コー
ド化ビデオ信号を形成し、これはその後他の信号、例え
ば、音声信号、データ信号、このコーダが採用されると
ころのサービスのタイプにより必要とされる特殊な合図
と組み合わせられ、受信機側のデコーディング装置に送
られる。 【００２１】本発明は、コーディング演算制御の一部で
あり、伝送中の静止画の存在において、量子化ステップ
最適化を可能とする。本発明は、画面中の同一の階層化
単位の同一の量子化ステップによる繰り返しての量子化
を避ける。何故なら、このことは、種々のエラー・タイ
プをもっぱらコードするビットを作り出すからである。 以下実施例により、本発明の、マクロブロックのグルー
プのレベルにおける応用を引用する、というのは、この
方法は、異なる階層化単位にも応用可能であることは明
らかであるけれども、研究グループＳＧＸＶの提案によ
れば、量子化ステップが、そのレベルで選択されている
からである。 【００２２】本発明方法を実施するためには、マルチレ
クサＭＸとコーディング制御装置ＣＣＤとの間に、収斂
制御装置ＣＣＮが接続される。これは、静止画の認識の
ためと、かような認識のもとに、ＣＣＤを、その利用可
能なビットの最適利用を可能とする量子化ステップが、
各マクロブロック・グループ毎に選ばれるよう、制御す
るためのものである。 【００２３】本発明方法は、図２〜図３のフロー・チャ
ートに示されている。 【００２４】静止画の認識のため、ＣＣＮは、帰納的認
識基準を実行するマクロブロック分類を利用する。より
特定的に言えば、ＣＣＮ中の計数器がコード化、補償済
マクロブロックを計数し、若しかようなマクロブロック
の数ＭＢが、予め定められた、その値が、連続フレーム
のある数（例えば２）についてのフレーム頻度に依存す
るしきい値Ｍ１より低いなら、画面は静止画とされる。 Ｍ１のための適当な値は、２５Ｈｚ より低いフレー
ム頻度に対しては３０、２５Ｈｚより高いか、等しいフ
レーム頻度に対しては２０であり得る。 【００２５】この選択は、次の事実によつて正当化され
る；若しマクロブロックの有意な数が、二つの連続フレ
ームにおいて動作補償とコーディングを受けたならば、
画面は動いており、後続フレーム群との間の差異はノイ
ズのみによるものでないと仮定することが合理的である
；他方、非相関ノイズは、コード化、非補償マクロブロ
ックの数の増大を生じることが確かめられており、それ
故、適用された基準は充分に正確である。 【００２６】一旦静止画が認識されたならば、マクロブ
ロック・グループをコーディングするために使われるべ
き量子化ステップＣＱＳは、マクロブロックのそのグル
ープに関するコーディング・プロセスの経歴を考慮して
決定される。より特定的に言えば、装置ＣＣＤにより標
準のコーディング・アルゴリズムを応用して決定される
量子化ステップは、先行フレーム群でマクロブロックの
同一のグループをコーディングするために使われた最小
量子化ステップＲＱＳと比較される。このＲＱＳの値は
、以下『リアル量子化ステップ』と呼ばれる。この比較
結果は、上で定義したエクセス・パラメータおよびコー
ドされるフレーム中のマクロブロックの異なるグループ
に関連するＲＱＳの値間の差の可能な評価とともに、Ｃ
ＱＳが、そのアルゴリズムにより決定される値を有すべ
きか、あるいはＲＱＳに関連する異なる値を有すべきか
、を決定する。より特定的に言えば、以下により詳細に
検討する一定の条件の下で、使用された量子化ステップ
は、ＲＱＳを、予め定められた固定の量ｐ２（例えば２
０）だけ増大させることにより得られる。値ＣＱＳ＝Ｒ
ＱＳ＋ｐ２は、以下『政策的量子化ステップ』と呼ばれ
る。このｐ２の値は、量子化ステップが、シーン変化あ
るいは急峻な動きの場合でも充分高品質のコーディング
を可能とするように充分低く、また、有意なコード化信
号を供給出来るよう、その瞬間まで使用された最小量子
化ステップから充分に異なつて選択される。 【００２７】この収斂プロセスは、ＲＱＳが、全てのマ
クロブロック・グループについて、予め定められた値ｐ
１（例えば１）に達したとき終了する；一旦この値に達
すると、ＣＱＳの政策的値は、その装置に、動画あるい
はシーン変化を直ちにコードできるように、画面が静止
画の儘である限り使用される。 【００２８】勿論、動画あるいはシーン変化は、全ての
マクロブロック・グループについてＲＱＳ＝ｐ１に達す
る前でも後でも、生じうる。従って、この収斂プロセス
からの脱出は次の２つの仕方で起こる：−最終フレーム
におけるコード化補償済マクロブロックの数ＭＢが、Ｍ
１より僅かに低いしきい値Ｍ２を越えた時、値ＲＱＳと
無関係に：このプロセスは、これらのマクロブロックの
数が、二つの続くフレームについてしきい値Ｍ１より低
いとき開始され、それゆえこのプロセスは、入るより去
る方が容易であることを認識すべきである；Ｍ２のため
の適切な値は、フレーム頻度に依存するが２５と１８で
あり得る。−ＲＱＳが、全てのグループについてｐ１で
あり、１フレームのビット数が一定の値Ｂ１（例えば、
１０００）である時、最終フレームにおける数ＭＢさえ
もＭ２を越えない：実際、限られた数のマクロブロック
が関係するシーン変化あるいは動きも可能である；しか
しながら、これらの変化に対応して伝送すべきビット数
に激しい増大がある。そしてこのことが、変化それ自体
の認識を可能とする。 【００２９】この収斂プロセスを去るとき、このプロセ
スから脱出後の最初のフレームに属するマクロブロック
・グループは、例えば画面カット現象を避けるため量子
化ステップｐ４（例えば８）によりコードされる。 【００３０】図３はマクロブロックのグループに関連す
る収斂プロセスの部分を、より詳細に示すものである。 既述のように、静止画を検出した後の最初のステップは
、ＣＱＳとＲＱＳの値の間の比較である。そこで三つの
収斂プロセスの反転の仕方が、次の比較結果に基づき可
能である： １）ＣＱＳ＜ＲＱＳ：これは最も単純な状況で；アルゴ
リズムにより決定される新量子化ステップは、マクロブ
ロックのそのグループのコーディング中にはまだ使われ
ておらず、そしてさらに、それはコード化画面品質増強
を確実にする；コーディングは、そのアルゴリズムによ
り実際に決定されるＣＱＳの値を使用して行われ、この
値は、ＣＣＮ内に格納されている更新された値ＲＱＳで
ある。 ２）ＣＱＳ＞ＲＱＳ：この条件の下では、コーディング
が、手始めに量子化ステップの政策的値で、行われ得る
筈である、というのはアルゴリズムにより決定されるス
テップＣＱＳは、起こり得るシーン変化あるいは急峻な
動きの、充分な品質でのコーディングを可能とするには
高過ぎ、また、コーディングに有用な寄与をするには低
過ぎるからである。しかしながら、コーディング・プロ
セスの展開は、より低い量子化ステップの採用を許容す
るようなものであつてきたかもしれない。それゆえ最も
都合の良い量子化ステップを決定するには、あるチェッ
クが、エクセス・パラメータおよびコード化されている
マクロブロック・グループに関連するステップＲＱＳと
そのフレームの他のマクロブロックに使われた最大のス
テップＲＱＳとの間の差Ｑ１に対し行われる：若しこの
エクセスが、高度に負（絶対値が、しきい値Ｅ１、例え
ば約２０００より大）で、差Ｑ１が低（例えば≦４）く
て、若しＲＱＳ＞ｐ３であれば、値ＲＱＳ−ｐ３（例え
ばＲＱＳ−２）が、若しＲＱＳ≦ｐ３、であれば、１が
量子化ステップとして使われる：実際、高度に負のエク
セスの存在は、伝送が平均レートより極めて低いレート
で、高ビット利用可能度があるように生じており、それ
ゆえ、より低い量子化ステップが問題無く使用できるこ
とを示している；その上、ｐ３として示された値は、そ
のフレーム内で限定を保たれるべき量子化ステップの変
化を許容する。 ３）ＣＱＳ＝ＲＱＳ：この場合アルゴリズムにより定ま
る量子化ステップは使われるべきでない、というのは、
既述のように、同一の量子化ステップによるマクロブロ
ック・グループの繰り返しのコーディングは、単に不要
なビットを作り、画面品質を増強しないからである：こ
の場合においてさえも、使用されるべき値の選択は、エ
クセスのチェックに基づいて決定され、政策的値は、若
しエクセスが正であれば使用される（このことは、平均
レートより多いビットが用いられ、それゆえより大きな
量子化ステップが、かようなエクセスを減少させる為に
有用であることを意味している）。一方若しエクセスが
負であれば、先の場合の様に値ＲＱＳ−ｐ３（または１
）が使用される。 【００３１】一旦マクロブロックの一グループに対する
演算が終了すれば、マクロブロックのそれに続くグルー
プが処理される。 【００３２】本発明方法は、高いビット利用可能度が、
空間および／または時間解像度を増大させるように利用
出来るコーダにも都合良く応用できる。より正確に言え
ば、動画にも使われている標準解像度レベルから開始し
、この収斂プロセスはｐ１より高いリアル量子化ステッ
プの平均値Ｒに一致して停止する。そしてそれから、よ
り高い解像度レベルが使用できる。実際、先に示した標
準解像度レベル（１フレームあたりの絵画素、３５２
ｘ ２８８ （輝度）および１７６ ｘ １４４（色光
度））は不充分なこともある：そこで、例えば三つの解
像度レベルが提供出来るなら、その第１のものは標準レ
ベルであり、第２のものは、輝度および色光度の両方に
ついて標準レベルの２倍の水平空間解像度を提供し、第
３のものは、標準レベルの２倍の水平空間解像度および
時間解像度の両方を与えるものとされる。 【００３３】この収斂プロセスおよびこの解像度適応調
節の両方を含むコーディング・プロセスは、上述の標準
解像度を用いて開始され、かような解像度を用いて静止
画の認識まで続けられる。これらの条件の下で、この収
斂プロセスは既述のように開始される。そのフレームの
ＲＱＳの平均値がＲである時、第２の解像度レベルが適
用される。新レベルの第１のフレームについて、この収
斂プロセスは、そのフレームに対するコーディング・ア
ルゴリズムにより定まる量子化ステップとともに開始さ
れる（つまり、一レベルから次のレベルへ、何らの量子
化ステップのメモリが無いということである）。この代
わりに、先行のレベルで達したＲＱＳの値を考慮に入れ
ることも可能である。その上、その第１のフレームにつ
いて、補償済、コード化マクロブロックの数に対するし
きい値Ｍ２は、この収斂プロセスからの時宜を失した脱
出を避けるため、変化する。若し第２のレベルにおいて
さえ、解像度増大の条件は達成され、第３のレベルへの
道筋は、第１から第２のレベルへの道筋について見られ
たのと同一の様式で生じる。若しマクロブロックの種々
のグループに対するコーディング中、与えられた解像度
レベルでの収斂プロセスが、先立つレベルにおける収斂
中達成された量子化ステップから再開始すれば、一レベ
ルから次のレベルへの遷移を決定するしきい値Ｍ２は、
種々のレベルについて異なるであろうし、解像度が増大
するに従って減少するであろうことは明らかである。 【００３４】この解像度適応調節および収斂プロセスの
両方を含むプロセスは、解像度レベルが最小（レベル０
）から最大ＭＲＬに分布している一般的な場合について
、図４のフロー・チャートに略示されている。記号Ｍ２
ｉ，Ｂｉは、各解像度レベルについて、コード化、補償
済マクロブロックの数に対する、それぞれ、収斂プロセ
スからの脱出を決定するビットの数についてのしきい値
を示し、一方Ｒｉは、より高い解像度レベルへの道筋を
決定するＲＱＳの平均値である。このフロー・チャート
は網羅的でそれ以上の説明を要しない。 【００３５】上述のことは、非限定的な実施例による例
示であることは明らかである。変更および改良は、本発
明の範囲を逸脱することなく可能である。
【図１】 本発明が応用されているコーダのブロック
・ダイヤグラムである。
・ダイヤグラムである。
【図２】 本発明を実施する収斂制御回路の演算のフ
ロー・チャートである。
ロー・チャートである。
【図３】 図２に同じ。
【図４】 収斂プロセスの解像度レベル適応調節をと
もなうコーディング中への挿入のフロー・チャートであ
る。
もなうコーディング中への挿入のフロー・チャートであ
る。
ＣＯＤ−−−動画信号のためのコーダ、ＭＱ１，２−−
−フレーム・メモリ、 ＣＲ−−−解像度制御装置、 ＣＣＤ−−−コーディング制御装置、 ＴＲ−−−二次元変形を計算する装置、ＳＭ１，２−−
−加算器、 ＳＷ−−−スウィッチ、 ＱＵ−−−量子化器、 ＣＬＶ１，２−−−可変長コーディングによりコードす
る回路、 ＱＩＮ−−−反転量子化器、 ＡＴ−−−反転変形を計算する回路、 ＳＳ−−−変位評価回路、 ＦＬ−−−低域通過フィルタ、 ＭＸ−−−マルチレクサ、 ＣＣＮ−−−収斂制御装置。
−フレーム・メモリ、 ＣＲ−−−解像度制御装置、 ＣＣＤ−−−コーディング制御装置、 ＴＲ−−−二次元変形を計算する装置、ＳＭ１，２−−
−加算器、 ＳＷ−−−スウィッチ、 ＱＵ−−−量子化器、 ＣＬＶ１，２−−−可変長コーディングによりコードす
る回路、 ＱＩＮ−−−反転量子化器、 ＡＴ−−−反転変形を計算する回路、 ＳＳ−−−変位評価回路、 ＦＬ−−−低域通過フィルタ、 ＭＸ−−−マルチレクサ、 ＣＣＮ−−−収斂制御装置。
Claims (16)
- 【請求項１】 動画および静止画の両方に関し、予め
定められた頻度で生じ、その各々が予め定められた数の
絵画素を含む線の列により形成されたフレームの列とし
て編成されたビデオ信号のハイブリッド・デジタル・コ
ーディング方法であつて：各フレームが複数の階層レベ
ルを定める絵画素のグループに細分割され；各フレーム
について、第１の階層レベルに属する各グループについ
て選ばれた量子化法則により量子化されたのち、現在の
フレーム、または現在のフレームと多分動作補償を受け
てきた予想フレームとの間の有意な差、のいずれかに適
用された２次元変形の係数でコーディングがなされ；か
つ、なかんずく、採用したコーディングのタイプおよび
量子化法則に関連する情報を含み、可変ビット・レート
で非同期的に伝送されるコード化信号が発生され、その
第１の階層レベルの絵画素群に適用された量子化法則が
、コーディング制御装置（ＣＣＤ）によって定められる
量子化ステップを使用し、かつ伝送ビット使用可能度に
より変化するものである、方法において、各フレームに
ついて、第２の階層レベルに属し、それ以前の連続した
フレーム群の第１の数に対して予め定められたコーディ
ングのタイプを受けた絵画素のグループが、そのフレー
ムが静止画または動画に属するかを認識するために計数
され、静止画を認識したら、該第１の階層レベルに属す
るような画の絵画素の各グループについて、その量子化
ステップの、全グループについて同一である予め定めら
れた最小値（ｐ１）に向かう収斂が、以下に示す演算に
よりなされることを特徴とする方法：ａ）静止画の異な
るフレーム中のそのグループについて使用された量子化
ステップを記憶する演算；ｂ）現在のフレームまで使用
されてきた最小の量子化ステップであるリアル量子化ス
テップ（ＲＱＳ）を検出し、記憶する演算； ｃ）リアル量子化ステップ（Ｒ）と、コーディング制御
装置（ＣＣＤ）により現在のフレーム中のそのグループ
について定められる量子化ステップとを比較する演算；
ｄ）コーディング制御装置（ＣＣＤ）により定められる
ものに等しい量子化ステップ（ＣＱＳ）を有するそのグ
ループの検索能を有する変形係数を、若し後者のステッ
プがリアル量子化ステップ（ＲＱＳ）より低いか、ある
いは若しコーディング制御装置により定められる量子化
ステップがリアル量子化ステップ（ＲＱＳ）より大きい
か、または等しいならば、コーディングする演算、乏し
いビット使用可能度の場合、リアル量子化ステップを第
１の定められた量（ｐ２）だけ増大させることによつて
得られ、かつ高いビット使用可能度の場合、該最小リア
ル・ステップを第２の予め定められた量（ｐ３）だけ減
少させることによつて得られたステップを有する政策的
量子化ステップによる、その係数のコーディング演算、
後者の場合に使用すべきコーディング量子化ステップは
、若し該リアル・ステップの値が、第２の予め定められ
た量より少なければユニタリのステップである； お
よび、 ｅ）そのコーディングがリアル量子化ステップより低い
量子化ステップによつて行われたときは何時でも、該リ
アル量子化ステップを更新する演算。 - 【請求項２】 予め定められたタイプのコーディング
を受けた第２の階層レベルのグループの数が、連続フレ
ームの最初の数について、第１のしきい値（Ｍ１）より
低く減少したとき、静止画が同定されることを特徴とす
る請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 第１の階層レベルに属する絵画素のグ
ループについて、またそれに対しコーディング制御装置
（ＣＣＤ）により決定される量子化ステップが、リアル
量子化ステップ（ＲＱＳ）を越えたものについて、コー
ディングのために採用されるべき量子化ステップの値（
ＣＱＳ）が、ビット使用可能度および、そのグループの
検索能を有するリアル量子化ステップとそのフレーム中
に使用された最大リアル量子化ステップとの間の差の合
同評価により定められるものであり、一方、それに対し
コーディング制御装置（ＣＣＤ）により決定される量子
化ステップが、リアル・ステップの値に等しい絵画素の
グループについて、採用されるべき値（ＣＱＳ）が、も
っぱらビット使用可能度の評価により選ばれることを特
徴とする請求項１または２に記載の方法。 - 【請求項４】 ある絵画素のグループの検索能を有す
る量子化ステップのための予め定められた最小値（ｐ１
）に達したのち、同一グループのコーディングが、量子
化ステップの政策的値を用いて行われることを特徴とす
る請求項１〜３のいずれかに記載の方法。 - 【請求項５】 該予め定められた最小値（ｐ１）が１
であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載
の方法。 - 【請求項６】 最小の量子化ステップ（ｐ１）に向か
う収斂をさせる演算および／または政策的量子化ステッ
プによるコーディングが、予め定められたタイプのコー
ディングを受けたグループの数が、第１のフレームの数
より小さい第２のフレームの数について、第１のしきい
値（Ｍ１）より小さい第２のしきい値（Ｍ２）を越えた
時、あるいは一フレーム中のビット数が第３のしきい値
（Ｂ）を越えた時、停止されるものであることを特徴と
する請求項１〜５のいずれかに記載の方法。 - 【請求項７】 該収斂演算の停止後、少なくとも停止
後の第１のフレームに対して、リアル量子化ステップ（
ＲＱＳ）が、予め定められた値（ｐ４）にセットされる
ものであることを特徴とする請求項６に記載の方法。 - 【請求項８】 ある画面についての増大する空間およ
び／または時間的解像度レベルが、静止画コーディング
の間連続的に使用され、また第１の階層レベルに属する
個別のグループの量子化ステップを最小値（ｐ１）に向
かつて収斂させる演算が、各解像度レベル毎に行われる
ことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。 - 【請求項９】 該第１の階層レベルに属する種々のグ
ループのリアル量子化ステップ（ＲＱＳ）の平均値が、
各フレームに対して計算され、また、より高い解像度レ
ベルが、該平均値が予め定められたしきい値（Ｒｉ）よ
り小さい時、採用されるものであることを特徴とする請
求項８に記載の方法。 - 【請求項１０】 解像度レベルにおける変化に続く第
１のフレームに対して、該第１の階層レベルに属する各
グループに対するリアル量子化ステップが、コーディン
グ制御装置（ＣＣＤ）により決定される量子化ステップ
であることを特徴とする請求項９に記載の方法。 - 【請求項１１】 解像度レベルにおける変化に続く第
１のフレームに対して、リアル量子化ステップが、先立
つ解像度レベルでなされた演算の終わりで達成されたも
のであることを特徴とする請求項９に記載の方法。 - 【請求項１２】 該しきい値（Ｒｉ）が異なる解像度
レベルについて異なるものであり、また、解像度レベル
が増大するに従って減少するものであることを特徴とす
る請求項１１に記載の方法。 - 【請求項１３】 解像度レベルにおける変化に続く第
１のフレームに対して、第２のしきい値（Ｍ２）が増大
するものであることを特徴とする請求項８〜１２のいず
れかに記載の方法。 - 【請求項１４】 該解像度レベルが、動画のコーディ
ングの間も使用されるベース・レベル、絵画素の数を各
線毎に倍増させて得られた中間レベル、および中間レベ
ルに関してフレーム頻度を倍増させて得られたトップレ
ベルを含むものであることを特徴とする請求項８〜１３
のいずれかに記載の方法。 - 【請求項１５】 あるフレームの絵画素が、輝度絵画
素あるいは色光度絵画素のブロック、複数のブロックを
含むマクロブロックおよびマクロブロックのグループに
分類され、該第１の階層レベルが、マクロブロックのグ
ループのレベルにあり、また該第２の階層レベルが、マ
クロブロックのレベルにあることを特徴とする前記請求
項のいずれかに記載の方法。 - 【請求項１６】 静止画が、それに対する変形が現在
のフレームと予想されるフレームとの間の差に適用され
、その変形係数がコーディングされ、また動作補償が予
測で行われてきたマクロブロックを計数することで同定
されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
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|---|---|---|---|
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| IT67148-A/90 | 1990-03-02 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3045471A Expired - Lifetime JPH0817491B2 (ja) | 1990-03-02 | 1991-02-19 | ビデオ信号のハイブリッド・コーディング・システムにおける改良 |
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