JP3836143B2 - 複数のディジタルビデオビットストリームを復号化する方法及び装置及びこのような装置を含む受信装置 - Google Patents
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Description
本発明は、予め符号化された複数の信号に対応する複数のディジタルビデオビットストリームを含む多重ビットストリームを復号化するために、送信手段及び/又は蓄積手段から発する単一の多重ビットストリームの形態に多重されたn個のディジタルビデオビットストリームを受信し、前記多重ビットストリームを多重分離する手段と、記憶手段と、表示のために一つのディジタルビデオビットストリームを選択する手段と、選択したディジタルビデオビットストリームを復号化する手段と、を具えるディジタルビデオビットストリームの復号化装置、及びこのような復号化装置を具える受信装置にも関するものである。
本発明はテレビジョンの分野(例えば標準テレビジョン、高解像度テレビジョン、又はインタラクティブテレビジョン)、特にMPEG標準に基づくビデオ端末又は受信機の分野に有用である。
欧州特許出願No.0566092に、圧縮符号化動画像信号を復号化する装置が記載されており、この装置は、一つの実施例では、個々の原画像シーケンスに対応する多重符号化信号からなる入力ビットストリームを復号化するために設けられた単一のデコーダを具えている。この装置は前記デコーダに制御手段を関連させ、デコーダの出力信号から複数の原ビデオシーケンスの一つに対応する画像を再構成し、表示することができるようにしている。しかし、このような装置において実施されている方法は、一つのシーケンスから他のシーケンスへの切り換え時に生ずる問題、特に新しいビデオシーケンスからの画像に対する待ち時間が著しく増大するという迷惑な問題を考慮していない。
従って、本発明の第1の目的は、一つの符号化ビットストリームから他の符号化ビットストリームへ高速に切り換えうる、複数の多重ディジタルビデオビットストリームを含むビットストリームの復号化方法を提供することにある。
この目的のために、本発明は、頭書に記載した復号化方法において、前記ディジタルビデオビットストリームは、他の前フレームに関係なく符号化されたイントラフレームというフレームを少なくとも含み、前記選択ディジタルビデオビットストリームを復号化及び表示のために提示するとともに、(n−1)個の他のビットストリームの内の少なくとも一つのビットストリームのイントラフレームに対応する符号化信号を視聴者による即時アクセスのために格納することを特徴とする。
この方法の特定のアプリケーションにおいては、前記ディジタルビデオビットストリームは、他の前フレームに関係なく符号化されたイントラフレームというフレーム、又はMPEG標準に従って、前イントラフレーム又は前予測フレームから動き補償予測により予測された予測フレーム又は前フレーム及び後フレームから双方向に内挿された内挿フレームというフレームを含み、前記選択ディジタルビデオビットストリームを復号化及び表示のために提示するとともに、(n−1)個の他のビットストリームの内の少なくとも一つのビットストリームのイントラフレームに対応する少なくとも符号化信号を視聴者による即時アクセスのために格納する。
この復号化方法を、特に符号化信号がMPEG標準に従う場合に実行すると、慣例のデコーダを使用する場合より切り換えが著しく速くなる。前記格納符号化信号は、所定の期間を表すビットストリーム全体を格納するのではなく、最も最近受信したイントラフレームとするのが好ましい。この場合には、他のビデオシーケンスへの切り換えとほぼ同時に画像が表示される。
もっと巧緻な実施例では、前記格納符号化信号を視聴者による最も目前のアクセスに対応する2つのビットストリーム又は一般に(n−1)個の他のビットストリームに属するものとする。
本発明の他の目的は、上記の復号化方法を実行しうる多重ディジタルビデオビットストリーム復号化装置を提供することにある。
この目的のために、本発明は、頭書に記載した復号化装置において、前記ディジタルビデオビットストリームは他の前フレームに関係なく符号化されたイントラというフレームを少なくとも含み、前記記憶手段が、前記選択ディジタルビデオビットストリームを復号化及び表示のために提示するとともに、(n−1)個の他のビットストリームの内の少なくとも一つのビットストリームのイントラフレームに対応する符号化信号を視聴者による即時アクセスのために格納するバッファを具えることを特徴とする。
物理的メモリのサイズの増大にもかかわらず、一つの入力ビットストリームから他のビットストリームへの切り換え時のアクセス遅延が著しく減少し、これはユーザにとって大きな利点とみなせる。該当シーケンスが動きを提示し始めるまでに残りの待ち時間が観測されるのみである。
本発明の復号化装置の特定の実施例においては、前記ディジタルビデオビットストリームは、他の前フレームに関係なく符号化されたイントラフレームというフレーム、又はMPEG標準に従って、前イントラフレーム又は前予測フレームから動き補償予測により予測された予測フレーム又は前フレーム及び後フレームから双方向に内挿された内挿フレームというフレームを含み、前記記憶手段が、前記選択ディジタルビデオビットストリームを復号化及び表示のために提示するとともに、(n−1)個の他のビットストリームの内の少なくとも一つのビットストリームのイントラフレームに対応する少なくとも符号化信号を視聴者による即時アクセスのために格納するバッファを具える。
他の実施例では、前記記憶手段が、視聴者による最も目前のアクセスに対応する2つのビットストリームのイントラフレームに対応する符号化信号を少なくとも格納する2つの並列バッファ、又は一般に、(n−1)個のビットストリームの各々のイントラフレームに対応する符号化信号を少なくとも格納する(n−1)個の並列バッファを具えるものとすることができる。
前記バッファは、前記各ビットストリーム内の最も最近受信したイントラフレームを格納するように設けるのが好ましい。更に、これらのバッファを一緒にして単一の物理的メモリを構成することができる。
本発明の他の目的はこのような復号化装置を含む受信装置を提供することにある。
この目的のために、本発明は上述の如き復号化装置を具える受信装置において、前記復号化装置をサブアセンブリの形態に設け、該サブアセンブリが、入力多重ビットストリームを原画像シーケンスに対応するn個の多重分離されたディジタルビデオビットストリームに分離するデマルチプレクサと、並列バッファと、視聴者が、復号化及び表示のために、一つのバッファに格納された前記ビットストリームの一つを選択し、他の非選択多重分離ビットストリームの各々の少なくとも前イントラフレームに対応する限定部分のみを(n−1)個の他のバッファ内に格納することができるセレクタと、前記選択ビットストリームのデコーダと、テレビジョンセットのスクリーンの形態の表示手段と、を具えることを特徴とする。
前記サブアセンブリと前記テレビジョンセットとで一つの単一の装置を構成するのが好ましい。
本発明のこれらの特徴及び他の特徴は図面を参照して以下に記載する実施例の説明から明らかになる。図面において、図1は慣例のビデオ符号化及び復号化方法の概略図であり、図2は本発明の符号化及び復号化方法を実施する装置の一実施例を示し、図3は本発明の実施に好適なソフトウエアプログラムの一例を示し、図4は本発明方法のステップを実行するビデオ受信サブアセンブリの簡略図を示す。
可変長符号化及び動き補償に基づく代表的なビデオ圧縮方法、例えば国際ビデオ標準MPEGに従う圧縮方法は画像に対応するディジタル信号を次のメインステップ:これらの信号の直交変換(例えばディスクリートコサイン変換)ステップ、量子化ステップ、可変長符号化ステップ、記憶ステップ、及び動き推定による画像予測(逆方向)及び補償ステップに従って処理する。これと逆方向に、対応する復号化方法、特にMPEGデコーダは次のステップ:入力符号化ビットストリームの記憶ステップ、可変長復号化ステップ、逆量子化ステップ、逆直交変換ステップ及び動き補償予測による画像再構成ステップを実行する。
このような復号化方法は、ただ一つのディジタル符号化ビットストリームが伝送及び/又は蓄積され、復号化のために受信される場合に対応する。入来する入力信号が単一の大ビットストリーム内に埋め込まれた数個のシーケンス又はプログラムに対応し、一つのシーケンス又はプログラムから他のシーケンス又はプログラムへの切り換えが可能である場合には、他のビットストリーム(ユーザのアクティビティに従って他のテレビジョンプログラム、他のインタラクティブビデオシーケンス等)への切り換えが実際上若干の時間を要する。多くの文書及び例えば論文"MPEG:A Video Compression Standard for Multimedia Application",D.Le Gall,Communication of the ACM,Apri 1991,vol.34,no.4,pp.46-58に記載された例えばMPEG標準では、伝送及び/又は蓄積される信号のシーケンスは周期的に離間したイントラピクチャ、即ち任意の他の画像からの情報を用いないで符号化され、従って基準画像とみなせる画像(例えばランダムアクセスのアクセスポイントを与える)を含むことが既知である。切り換え時に、イントラピクチャが発生するまでの待ち時間に相当するアクセス遅延を避けることができない。
更に、このような切り換え状態においては、新しいビデオビットストリームからの画像を入手しうる待ち時間は他のファクタ、例えば入力バッファが復号化処理の開始前に正しい充填レベルにロードされるまでの待ち時間、画像順序を逆にする時間(符号化信号は前画像及び後画像から双方向内挿により得られた予測画像も含み、従ってこの符号化信号は前記対応する後画像が受信側で得られたのちにのみ復号化される)及び画像を復号化する時間にも依存する。
図1を参照するに、図1には、n個の並列符号化ステップ2a−2bの実行後に多重ステップ3を実行するビデオ符号化方法が図式的に示されている(nは例えば3にすることができる)。伝送(及び/又は蓄積)後に、対応する復号化方法は受信符号化ビットストリームの多重分離ステップ100の実行後に、n個の記憶ステップ200a−200b及びn個の復号化ステップ400a−400bを実行する。この復号化方法では、多重分離ステップは単一の大入力符号化ビットストリーム内に多重された複数のビットストリームを分離するために設けられている。
本発明提案の復号化方法は、伝送手段及び/又は記憶手段からの単一多重ビットストリームの形態に多重されたn個のディジタルビデオビットストリームを受信するステップと、一つの単一ビデオビットストリームを選択するステップと、選択したディジタルビデオビットストリームを復号化するステップとを縦続に具える。更に、符号化ディジタル信号は他の前フレームに関係なく符号化されたイントラフレームというフレームに対応し、選択したディジタルビデオビットストリームが復号化及び表示のために提示されている間に、(n−1)個の他のビットストリームの内の少なくとも一つのビットストリームのイントラフレームに対応する符号化信号を視聴者による即時アクセス要求と同時に可能にするために格納する。
一つ又は複数のバッファを用いる並列処理構成により、切り換え時間を低減することができ、一つのプログラム又はシーケンスから他のプログラム又はシーケンスへの切り換え時に、イントラピクチャが到達するまで待つ必要がなく、対応するバッファは所望の占有を示す。
本発明のこの原理は、例えば図2の実施例に従って実現することができる。この図に示す復号化装置はデマルチプレクサ10を具え、このデマルチプレクサは複数(一般にはn、本例では3)の個々のビデオビットストリームを含む入力ビットストリームIBを受信し、複数(本例では3)の出力を本例では同数(本例では3)のバッファ21−23を具える記憶手段20に送出する。
視聴者の切り換え操作を制御ユニット31において発生させ、復号すべき選択ビットストリームに対応するバッファ、例えばバッファ21を選択すると同時に、(視聴者により選択されないためにの瞬時に復号化する必要がない)他の2つのビットストリームの他の2つのバッファ22及び23への転送を制御することができる。並列バッファ21−23の出力側に設けられた制御ユニット31により制御されるスイッチ32が制御ユニット31とともに制御手段30を構成し、適切なバッファ出力を選択し、これをデコーダ40に送出する。このデコーダは、例えばデマルチプレクサ41(復号化すべき信号と、関連する動きベクトルとを分離するために設けられている)と、可変長デコーダ42と、逆量子化器43と、逆直交変換回路44と、メモリ45、動き補償回路46(デマルチプレクサ41から動きベクトルを受信する)及び加算器47を含む予測回路とを具え、加算器47が動き補償回路46の出力及び逆直交変換回路44の出力を加算し、表示すべき出力復号化信号DSを出力する(このようなデコーダは慣例のものであり、これ以上詳細に説明しない)。
バッファ22及び23は別々のビットストリームを受信し、任意の瞬時に少なくともイントラフレームを含むそれぞれの限定部分を格納する。従って、一つのビットストリームから他のビットストリームへの切り換え時に、該他の選択ビットストリームのイントラフレームが復号化のために既に用意されており、視聴者はもはや他の表示信号の到来を待つ必要がない(慣例のMPEGシステム及び25Hzのフレーム周波数の場合には、12番目ごとの画像がイントラフレームに対応するのみであり、12/25=0.48秒の待ち時間に対応する)。
本発明は上述した実施例に限定されないこと明らかであり、本発明の範囲から逸脱することなく種々の変更又は改善が考えられる。例えば、特に制御手段に関し、本発明はプログラムされた命令の系列を、例えばマイクロプロセッサにより部分的に実行する形態に実現することができる。
このような実現例のソフトウエアプログラムの一例を図3に示す。図3は入力符号化ビットストリームの受信プロセスを示すフローチャートである(説明のために図2の実施例に関連する)。符号化情報は、最初に(デマルチプレクサ10の入力端子に対応する)301において、伝送及び/又は蓄積前はn個の並列チャネル(図1の符号化方法参照)からの原ディジタル信号に対応する符号化ビットストリームの形態で受信される。受信符号化ビットストリームは多重分離される(サブステップ302)。次にソフトウエアプログラムが、テレビジョン視聴者310からの指示に応答して、どのビットストリームを選択すべきか決定し(サブステップ303)、この符号化ビットストリームを必要に応じ格納し(サブステップ304a)、次に復号化し(サブステップ305)、表示する(サブステップ306)。出力復号化信号は図2及び図3にDSで示されている。同時に、復号化のために選択されなかった各ビットストリームの、少なくともイントラピクチャを含む限定部分をバッファ内に維持し(サブステップ304b,..,304n)、視聴者による即時アクセスのためにこれらの限定部分を(必要時に、即ち前選択ビットストリームから他のビットストリームへの切り換え時に)これらのバッファから転送できるように用意する。従って、このような状態が発生すると、上述のように、待ち時間なしで、この新たに選択されたビットストリームの格納イントラフレームを直ちに読み出し(サブステップ307)、復号化し(サブステップ305)、表示する(サブステップ306)ことができる。このようにビットストリームを多重分離し、格納し、復号化するサイクルが繰り返される。
更に、本発明は上述の処理を実行する受信装置にも関するものである。図4に、本発明による復号化方法のステップを実行するビデオ受信サブアセンブリ400の簡略図を示す。このような受信サブアセンブリは(視聴者宅において)アンテナ又はケーブルアウトレットと慣例のテレビジョンセットとの間に接続されるか、好ましくはテレビジョンセット内に組み込まれる。
既に説明したように、入来ビットストリームは(送信側では)n個の並列チャネルに関連するとともにn個の原画像に対応する符号化多重信号に対応する。ビデオ受信装置400は、入力符号化ビットストリームを各別の原画像シーケンスの各々に対応する各別のディジタルビデオビットストリームに分離するデマルチプレクサ401を含む。視聴者は任意の所望のチャネルを選択しうるセレクタ402により記憶手段403のバッファの一つに格納されている対応するビットストリームを選択することができる。他の非選択多重分離ビットストリームは、限定部分、例えば前イントラピクチャのみを格納する。記憶手段403の出力側において、デコーダ404が送信側で実行された圧縮に対応する圧縮解除を実行し、画像の再構成を実行した後関連するテレビジョンセットのスクリーン405上に表示する。
他の高速切り換えを実行する実施例に関する他の改善は次の通りである。所定の瞬時において復号化ステップに関係のない少なくとも1個又は(n−1)個の追加のバッファに、各ビットストリームの所定期間部分を格納しないで、最も関係のある部分のみを格納することができる。例えば、各ビットストリームの最近受信した又は最も最近受信したイントラフレームのみを格納すると、画像がほぼ瞬時に表示され、プログラムが動きを提示し始めるまでに短い待ち時間が観測されるのみとなる。
種々のバッファは個別でも、単一の物理的メモリにしてもよい。何れの場合にも、追加のバッファに必要とされるバッファサイズはビットストリームのビットレート及びイントラフレームの周波数に依存する。即ち、
BS=((N/fF)・R)十BD
ここで、
N=ピクチャグループ内のピクチャ数であり(即ちN番目ごとのピクチャがイントラピクチャである);
fF=フレーム周波数;
R=ビットレート;
BD=デコーダバッファのサイズ;
従って、N=12で、ビットレートが5Mビット/秒である場合には、((12/25)×5)+1.8=4.2Mビット/秒の追加のバッファが必要とされる(ここで値1.8Mビット/秒はMPEGメインプロファイルに指定されている入力バッファサイズであり、もっと高いビットレートに対してはもっと大きなバッファが必要とされること明らかであり、メインレベルにおけるMPEGメインプロファイルの最大値である15Mビット/秒のビットレートに対しては9Mビットの最大バッファサイズが必要とされる)。
本発明復号化方法及び装置はもっと簡単な実現が可能である。例えば、他の入来TVプログラムへ切り換える場合には、切り換えられる次のプログラムはたぶん一つ上か一つ下のものであるので、n個の並列処理の代わりにただ2つの並列処理を用い、一方の処理で選択されたビットストリームの信号を復号化し、他方の処理で視聴者により次に選択される可能性のある他のビットストリーム内の少なくともイントラフレームに対応する符号化信号を格納することができる(ただし、この簡単な実施例の場合には、入来プログラムをどのようにアクセスするか、即ちどのような規定の順序でアクセスするかについての情報を必要とする)。
また、前記他方の格納処理は視聴者決定に従う2つの最も近い可能な選択に対応する2つのビットストリームに関連させることもできる。
【図面の簡単な説明】
図1は慣例のビデオ符号化及び復号化方法の概略図、
図2は本発明の符号化及び復号化方法を実施する装置の一実施例を示す図、
図3は本発明の実施に好適なソフトウエアプログラムの一例を示す図、
図4は本発明方法のステップを実行するビデオ受信サブアセンブリの簡略図である。
Claims (13)
- 予め符号化された複数の信号に対応する複数のディジタルビデオビットストリームを含む多重ビットストリームを復号化するために、
送信手段及び/又は蓄積手段から発する単一の多重ビットストリームの形態に多重されたn個のディジタルビデオビットストリームを受信し、多重分離するステップと、
多重分離されたn個のディジタルビデオビットストリームをn個のそれぞれのバッファメモリに格納するステップと、
表示のために前記n個のバッファメモリから一つのディジタルビデオビットストリームを選択するステップと、
選択したディジタルビデオビットストリームを復号化するステップと、
を具えるディジタルビデオビットストリームの復号化方法において、前記ディジタルビデオビットストリームは他の前フレームに関係なく符号化されたイントラというフレームを少なくとも含み、前記選択したディジタルビデオビットストリームを復号化している間、(n−1)個の他のビットストリームの内の少なくとも一つのビットストリームのイントラフレームに対応する符号化信号のみをそれぞれのバッファメモリに格納し、該他の一つのビットストリームが選択されたとき、格納されている選択した他のビットストリームのイントラフレームに対応する符号化信号を最初に復号化することを特徴とする復号化方法。 - 前記ディジタルビデオビットストリームは、他の前フレームに関係なく符号化されたイントラフレームというフレーム、又はMPEG標準に従って、前イントラフレーム又は前予測フレームから動き補償予測により予測された予測フレーム又は前フレーム及び後フレームから双方向に内挿された内挿フレームというフレームを含み、前記選択したディジタルビデオビットストリームを復号化している間、(n−1)個の他のビットストリームの内の少なくとも一つのビットストリームのイントラフレームに対応する符号化信号のみをそれぞれのバッファメモリに格納し、該他の一つのビットストリームが選択されたとき、格納されている選択した他のビットストリームの少なくともイントラフレームに対応する符号化信号を最初に復号化することを特徴とする請求項1記載の復号化方法。
- 前記格納する符号化信号は最も最近受信したイントラフレームであることを特徴とする請求項2記載の復号化方法。
- 前記格納する符号化信号は、視聴者により順次にアクセスされる2つのビットストリームに属するものであることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の復号化方法。
- 前記格納する符号化信号は(n−1)個の他のビットストリームに属するものであることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の復号化方法。
- 予め符号化された複数の信号に対応する複数のディジタルビデオビットストリームを含む多重ビットストリームを復号化するために、
送信手段及び/又は蓄積手段から発する単一の多重ビットストリームの形態に多重されたn個のディジタルビデオビットストリームを受信し、前記多重ビットストリームを多重分離する手段と、
分離されたn個のディジタルビットステップを記憶するバッファ記憶手段と、
表示のために一つのディジタルビデオビットストリームを前記バッファ記憶手段から選択する手段と、
選択したディジタルビデオビットストリームを復号化する手段と、
を具えるディジタルビデオビットストリームの復号化装置において、
前記ディジタルビデオストリームは他の前フレームに関係なく符号化されたイントラというフレームを少なくとも含み、前記表示のために選択されたディジタルビデオビットストリームが前記復号手段により復号化されている間、前記バッファ記憶手段が(n−1)個の他のビットストリームの内の少なくとも一つのビットストリームのイントラフレームに対応する符号化信号のみを前記バッファ記憶手段に格納し、前記選択手段により表示のために該他のディジタルビットストリームが前記バッファ記憶手段から選択されたとき、該ディジタルビットストリームのイントラフレームに対応する符号化信号を最初に前記復号化手段に供給することを特徴とする復号化装置。 - 前記ディジタルビデオビットストリームは、他の前フレームに関係なく符号化されたイントラフレームというフレーム、又はMPEG標準に従って、前イントラフレーム又は前予測フレームから動き補償予測により予測された予測フレーム又は前フレーム及び後フレームから双方向に内挿された内挿フレームというフレームを含み、前記表示のために選択されたディジタルビデオビットストリームが前記復号手段により復号化されている間、前記バッファ記憶手段が(n−1)個の他のビットストリームの内の少なくとも一つのビットストリームの少なくともイントラフレームに対応する符号化信号のみを前記バッファ記憶手段に格納し、前記選択手段により表示のために該他のディジタルビットストリームが前記バッファ記憶手段から選択されたとき、該ディジタルビットストリームのイントラフレームに対応する符号化信号を最初に前記復号化手段に供給することを特徴とする請求項6記載の復号化装置。
- 前記バッファ記憶手段が、視聴者により順次にアクセスされる2つのビットストリームの少なくともイントラフレームに対応する符号化信号を格納する2つの並列バッファを具えることを特徴とする請求項7記載の復号化装置。
- 前記バッファ記憶手段が、(n−1)個の他のビットストリームの各々の少なくともイントラフレームに対応する符号化信号を格納する(n−1)個の並列バッファを具えることを特徴とする請求項7記載の復号化装置。
- 前記バッファは、前記各ビットストリーム内の最も最近受信したイントラフレームを格納するように設けられていることを特徴とする請求項7〜9の何れかに記載の復号化装置。
- 前記並列バッファが相まって単一の物理的メモリを構成することを特徴とする請求項7〜10の何れかに記載の復号化装置。
- 請求項6〜11の何れかに記載された復号化装置をサブアセンブリとして具える受信装置であって、
入力多重ビットストリームを原画像シーケンスに対応するn個の多重分離されたディジタルビデオビットストリームに分離するデマルチプレクサと、
多重分離されたn個のディジタルビデオビットストリームを格納する並列バッファと、
復号化及び表示のために、視聴者により操作され、一つのバッファに格納された前記ビットストリームの一つを選択し、他の非選択多重分離ビットストリームの各々の少なくとも前イントラフレームに対応する限定部分のみを(n−1)個の他のバッファ内に格納させるセレクタと、
前記選択されたビデオビットストリームを復号化するデコーダと、
複合化されたビデオビットストリームを表示するテレビジョンセットのスクリーンの形態の表示手段と、を具えることを特徴とする受信装置。 - 前記サブアセンブリと前記テレビジョンセットとが一つの単一の装置を構成することを特徴とする請求項12記載の受信装置。
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