JP2009507447A - 異なる解像度におけるビデオ再生システム - Google Patents
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Abstract
ビデオデータ信号を再生する装置は、エンコードされたビデオデータ信号を受信し、エンコードされたビデオデータ信号ビデオデータ信号にデコードする処理ユニットを有する。エンコードされたビデオデータ信号は、ビデオデータ信号の標準解像度の部分を表す信号のベースストリーム801と、ビデオデータ信号の高解像度部分を表す信号の少なくとも1つのエンハンスメントストリーム802とを含む。処理ユニットは、たとえばノンインタレース又は限定されたインタレースといった、信号のベースストリームのための予め定義されたインタレースモードを検出し、前記検出された予め定義されたインタレースモードに依存して信号のベースストリームをデコードするためのデコーディングを調整する検出ユニットを有する。有利なことに、デコーディングは、検出されたノンインタレースエンコードされたビデオ信号に基づいて、リインタレースビデオにおけるラインフリッカを低減するために垂直方向のフィルタリングを含むか、リインタレースビデオにおけるmotion judderを低減するため、シャッフルされたビデオに基づいてエンコードされたビデオ信号のリシャッフリングを含む。
Description
本発明は、エンコードされたビデオデータ信号を受信する入力手段、及びエンコードされたビデオデータ信号をビデオデータ信号にデコードする処理手段を有する、ビデオデータ信号を再生する装置に関し、エンコードされたビデオデータ信号は、ビデオデータ信号の標準解像度部分を表す信号のベースストリームと、ビデオデータ信号の高解像度部分を表す信号の少なくとも1つのエンハンスメントストリームを含んでいる。
さらに、本発明は、エンコードされたビデオデータ信号を受信するステップ、及びエンコードされたビデオデータ信号をビデオデータ信号にデコードするステップを含む、ビデオデータ信号をデコードする方法に関し、エンコードされたビデオデータ信号は、ビデオデータ信号の標準解像度部分を表す信号のベースストリームと、ビデオデータ信号の高解像度部分を表す信号の少なくとも1つのエンハンスメントストリームを含んでいる。
さらに、本発明は、ビデオデータ信号を受信するステップ、及びビデオデータ信号をエンコードされたビデオ信号にエンコードするステップを含む、ビデオデータ信号をエンコードする方法に関し、エンコードされたビデオデータ信号は、ビデオデータ信号の標準解像度部分を表す信号のベースストリームと、ビデオデータ信号の高解像度部分を表す信号の少なくとも1つのエンハンスメントストリームを含んでいる。
さらに、本発明は、本方法を実行するコンピュータプログラムプロダクトに関する。
さらに、本発明は、エンコードされたビデオデータ信号を含む、シグナルアセンブリ、及び記録キャリアに関する。
さらに、本発明は、エンコードされたビデオデータ信号を含む、シグナルアセンブリ、及び記録キャリアに関する。
ストレージメディアに記録されたデジタル圧縮(符号化)されたビデオ及びオーディオ情報を有するストレージメディアを利用するビデオ処理システムは、かかるメディアに記憶されたプログラム、ビデオタイトルのプレゼンテーションを制御する多数のオプションをユーザに与える。急速に普及している1つのかかるシステムは、DVD(Digital Video Disc or Digital Versatile Disc)記録キャリアに記憶された情報を処理するために適合されるビデオディスクプレーヤを有する。現在のDVD規格は、アナログテレビジョン規格PAL及びNTSCのそれぞれにより使用されるように、25Hzで720×576ライン又は29.97Hzで720×480ラインの最大解像度のビデオ画像をサポートする。これらのテレビジョン規格は、標準精細度テレビジョン(SDTV)と一般に呼ばれる。
最近、デジタルテレビジョン規格は、高品質のビデオ、オーディオ及び補助データを送信及び処理するために開発されている。特に、これらは、高精細度テレビジョン(HDTV)と呼ばれる、たとえば1920×1080ライン又は1280×720ラインの改善された画像の解像度を提供する。この文献では、高精細ビデオ(HDTV)は、標準精細度ビデオ(SDTV)と比較したとき、高い空間解像度(フレーム当たり多くの画素)及び/又は高い時間解像度(秒当たり多くのフレーム)を含む。
ビデオ圧縮技術における最近の発展は、SDTV解像度のデュアルレイヤDVDディスクで現在使用されるのと同じビットレートでHDTV解像度のビデオ品質を達成するために適用される。このソリューションが採用される場合、HDTVディスクは、インストールされた製造プロセスを使用して製造される。さらに、既存のドライブは、プレーヤで使用することができる。アップグレードされる必要があることは、プレーヤのためのオーサリングチェイン及びデコーディングチップにおけるエンコードシステムである。さらに、結果的に得られるディスクは、DVDプレーヤのインストールされたベースと後方互換性がない。
文献WO03/03474は、ビデオデータ信号を再生する装置、後方互換のやり方でビデオデータ信号を再生する記録キャリアを記載する。この装置は、エンコードされたビデオデータ信号を受信する入力手段、及びエンコードされたビデオデータ信号をビデオデータ信号にデコードする処理手段を有する。このエンコードされたビデオデータ信号は、ビデオデータ信号の標準解像度部分を表す信号のベースストリームと、ビデオデータ信号の高解像度部分を表す信号の少なくとも1つのエンハンスメントストリームを含んでいる。この装置は、これらのストリームをデコードして結合することで高解像度のビデオデータを再生可能である。記録キャリアへのエンコードされたビデオデータの記憶に関する様々な手段も記載される。
個別のベースストリーム及びエンハンスメントストリームを適用することで後方互換性のためのオプションが提供されるが、SDTV品質での再生の品質は、完全に満足されない。
本発明の目的は、様々な解像度でフレキシブルな再生、及び高品質でインタレースモードでの再生を収容するビデオ符号化及び記憶システムを提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の第一の態様によれば、開始節で記載される装置では、処理手段は、信号のベースストリームのための予め定義されたインタレースモードを検出し、前記検出された予め定義されたインタレースモードに依存して信号のベースストリームをデコードするデコーディングを適合する検出手段を有する。
上記目的を達成するため、本発明の第二の態様によれば、開始節で記載されるデコーディングの方法では、本方法は、信号のベースストリームのための予め定義されたインタレースモードを検出するステップ、前記検出された予め定義されたインタレースモードに依存して信号のベースストリームをデコードするデコーディングを適合するステップを含む。
上記目的を達成するため、本発明の第三の態様によれば、開始節で記載されるエンコーディングの方法では、エンコーディングは、信号のベースストリームのための予め定義されたインタレースモードに従い、エンコードされた信号は、信号のベースストリームのデコーディングを適合するために、予め定義されたインタレースモードを示す。
上記目的を達成するため、本発明の第四の態様によれば、開始節で記載されるシグナルアセンブリ及び記録キャリアでは、信号のベースストリームは、予め定義されたインタレースモードに従ってエンコードされ、エンコードされた信号は、信号のベースストリームのデコーディングを適合するために、予め定義されたインタレースモードを示す。
本発明に係る措置は、再生の間、エンコードされたビデオデータ信号を形成するために使用された特定の予め定義されたインタレースモードが再生装置により検出されるという効果を有する。たとえば、特定の予め定義されたインタレースモードは、ノンインタレース又は限定してインタレースされる。その後、デコーディングは、エンコーディングの間に使用されるそれぞれのインタレースモードの望まれない効果を補償するために適合される。有利なことに、エンコーディングの間に適用される特定の予め定義されたインタレースモードと、ビデオデータ信号を再生するために使用されるディスプレイタイプとの両者に対してデコーディングが調整されるため、デコーディング後のビデオデータ信号の品質が改善される。
また、本発明は、以下の認識に基づいている。MPEG2のようなエンコードされたビデオの公知の前もって存在する規格は、ノンインタレースモードを可能にする。また、多数のディスプレイは、一般のTVディスプレイのようなインタレースタイプからなる。ノンインタレースエンコードビデオは、インタレースビデオ信号を発生するために使用されるが、本発明者は、係るリインタレースされたビデオ信号がある品質の欠陥を有することを理解している。したがって、エンコーディングの間の使用されるインタレースモードを検出することに基づいてソリューションが提供される。ノンインタレースエンコーディングモードを検出すること、これに対応して、デコーディングを適合させることは、標準解像度、インタレースビデオを出力するロウエンドデバイスで実行されるか、高解像度のノンインタレースビデオを出力するハイエンドデバイスで実行される。このデバイスは、検出された予め定義されたインタレースモードに基づいてビデオ処理を適合する。さらに、特定のインタレースモードにおけるベースストリームの専用のエンコードモードは、インタレースされたディスプレイでの品質の欠陥を緩和するために提案される。
デバイスの実施の形態では、検出手段は、エンコードされたビデオデータ信号で、予め定義されたインタレースモードを示すステータスインジケータを検出し、エンコードされたビデオデータ信号で、予め定義されたインタレースモードにデコーディングを適合させるためのユーザコマンドを検出するために構成される。ステータスインジケータは、エンコーディングの間に使用される予め定義されたインタレースモードを直接に示すという利点を有する。ビデオパラメータを検出することで、より多くの複雑な検出を犠牲にして、特定のインジケータがエンコーディングの間に含まれることを必要とせずに、ノンインタレースベースストリームの検出を可能にする。最後に、処理を調節するようにユーザが装置に指示するのを可能にすることは、自動的な検出におけるエラーを補償する。
デバイスの実施の形態では、処理手段は、前記検出された予め定義されたインタレースモードに依存して、信号のベースストリームをインタレースされたディスプレイでの表示のためのインタレースビデオデータ信号に変換する手段を有する。基本的に、交互するラインをスキップすることで、リインタレースが実行される。かかるようなベースストリームは、ノンインタレースからインタレースに変換され、処理は、特定の予め定義されたインタレースモードに適合される。代替的に、信号のベースストリーム、及び信号の少なくとも1つのエンハンスメントストリームは共に回復され、最初に、フルレートのノンインタレースビデオ信号は、両方のストリームに基づいて生成される。その後、それぞれのフレームからのそれぞれの、代替的なラインは、インタレースされたビデオ信号を生成するために使用される。
インタレースされた出力のためのデバイスの更なる実施の形態では、処理手段は、インタレースされたビデオデータ信号の垂直方向の空間周波スペクトルにおける高周波成分を低減するため、前記検出された予め定義されたインタレースモードに依存して、垂直方向にフィルタリングするためのフィルタリング手段を有する。驚くことに、本発明者は、フルの垂直方向の周波数レンジに基づいて、リインタレースされたビデオディスプレイは、望まれないラインフリッカを生成することを述べている。インタレースディスプレイでの全体の知覚される画質は、垂直方向の空間周波スペクトルにおける高周波成分が低減されたときに良好となる。
デバイスの実施の形態では、処理手段は、前記検出された予め定義されたインタレースモードに依存して、信号のベースストリームと信号のエンハンスメントストリームを結合して、ノンインタレースディスプレイでの表示のためのノンインタレースビデオデータ信号にする結合手段を有する。なお、両方のストリームは、はじめに結合され、つぎに単一のデコーダでデコードされるか、はじめに(少なくとも部分的に)デコードされ、その後に結合される。ノンインタレースビデオデータ信号は、先に記載されたようにインタレース信号に変換される。結合は、高解像度のノンインタレース信号が生成される一方で、処理は検出された予め定義されたインタレースモードを考慮するという利点を有する。
両方のストリームを結合するデバイスの更なる実施の形態では、処理手段は、フィールドピクチャのペアをリシャッフリングするリシャッフリング手段を有しており、予め定義されたインタレースモードは、ベースストリームが連続するビデオフレームのペアのフィールドピクチャをシャッフルすることでエンコードされるモードである。本発明者は、インタレースディスプレイでのエンハンスメントなしに再生されたとき、ベースストリームが時間的な情報を欠くことを理解している。これは、いわゆるmotion judderを引き起こし、このmotion judderは、動いている物体の知覚される品質にとって有害である。有利なことに、シャッフリングにより、たとえばNTSCに基づいたシステムで60Hzであってフル周波数の情報を含むベースストリームが得られる。実際には、対応するインタレース信号のボトムフィールドは、エンコードの間に交換される。シャッフリングを適用することで、旧式のデバイスは、変更されたベースストリームに基づいてインタレースビデオ信号の良好な品質を示す。結果として、新たなハイエンドデバイスは、オリジナルのビデオデータの系列を回復するためにリシャッフリングを適用することが必要である。
本発明に係るデバイスの更なる好適な実施の形態は、特許請求の範囲で与えられ、その開示は、引用により本明細書に盛り込まれる。
本発明のこれら態様及び他の態様は、以下の記載における例を通して記載される実施の形態を参照して、及び添付図面を参照して更に明らかとなるであろう。異なる図面における対応するエレメントは、同じ参照符号を有する。
本発明のこれら態様及び他の態様は、以下の記載における例を通して記載される実施の形態を参照して、及び添付図面を参照して更に明らかとなるであろう。異なる図面における対応するエレメントは、同じ参照符号を有する。
図1は、ビデオデータ信号を再生する装置の実施の形態を示す。本装置は、エンコードされたビデオデータ信号を受信する読取りユニット101、及び処理ユニット111を有する。処理ユニット111は、読取りユニット101からのエンコードされたビデオデータ信号を受け、それらをビデオデータ信号にデコードする。読取りユニット101は、読取りヘッド102を有し、この読取りヘッドは、この例では、記録キャリア103からのエンコードされたビデオデータ信号を読み取る光学式の読取りヘッドである。さらに、ポジショニング手段104は、記録キャリア103にわたり半径方向にヘッド102を位置合わせするために存在する。読取り増幅器105は、記録キャリア103から読み取られた信号を増幅するために存在する。モータ106は、モータ制御信号のジェネレータユニット107により供給されたモータ制御信号に応答して記録キャリア103を回転するために利用可能である。マイクロプロセッサ108は、制御ライン109及び110を介して全ての回路を制御するために存在する。
処理ユニット111は、ビデオデータ信号の標準解像度の部分を表す信号のベースストリームと、ビデオデータ信号の高解像度の部分を表す信号の少なくとも1つのエンハンスメントストリームとを含むエンコードされたビデオデータ信号をデコードし、標準精細度の部分と高解像度の部分を結合してビデオデータ信号にするために適合される。信号のベースストリームは、ベースデコーダ112によりデコードされ、信号のエンハンスメントストリームは、エンハンスメントデコーダ113によりデコードされる。デコーダ112及び113から到来する信号は、結合ユニット114で結合され、高解像度のビデオデータ信号を形成する。処理ユニットは、たとえば、信号のベースストリームのためのデータメモリ115及び信号のエンハンスメントストリームのデータメモリ116といったバッファを有する。
入力ユニット101又は処理ユニット111は、MPEGストリームから信号のベースストリームと信号の少なくとも1つのエンハンスメントストリームを分離するためのデマルチプレクサ(図示せず)を含む。
本発明によれば、処理ユニット111には、信号のベースストリームのための予め定義されたインタレースモードを検出するための検出ユニット117が設けられる。検出ユニット117は、制御ライン118,119を介して、前記検出された予め定義されたインタレースモードに依存して信号のベースストリームをデコードするため、デコーディングを適合するためのデコーダユニット112,113に結合される。たとえば、検出ユニット117は、正規のDVDプレーヤに影響を及ぼすものではないが、デコーディングを適合させるために使用される、エンコードされたビデオデータ信号に含まれるシグナリングビットを認識する。たとえば、検出ユニットは、エンコードされたビデオデータ信号において、予め定義されたインタレースモードを示すステータスインジケータを検出するために構成される。代替的に、このユニットは、エンコードされたビデオデータ信号において、たとえばエンコードされたビデオフレームにおける動き情報を比較することで、予め定義されたインタレースモードを示すビデオパラメータを検出する。また、このユニットは、予め定義されたインタレースモードに前記デコーディングを適合させるユーザコマンドを検出する。ユーザは、信号がノンインタレースモードにあるか又は限定されたインタレースモードにあることを知っているか、表示された信号から気付く場合があり、これに応じて、デコーディングを適合させるようにデバイスに指示する場合がある。処理ユニット117は、以下に説明されるように、リシャッフリングユニット120を有する。
したがって、処理ユニット111は、エンコードされたビデオデータ信号をデコーディングする方法を実行するものであり、以下のステップを含む。エンコードされたビデオデータ信号の標準解像度の部分を表す信号のベースストリームをデコードするステップ。エンコードされたビデオデータ信号の高解像度の部分を表す信号の少なくとも1つのエンハンスメントストリームをデコードするステップ。信号のベースストリームのための予め定義されたインタレースモードを検出するステップ。前記検出された予め定義されたインタレースモードに依存して信号のベースストリームをデコードするためにデコーディングを適合させるステップ。
エンコードされたビデオデータ信号は、入力ユニット101により受信されるものであり、以下のステップを含むビデオデータ信号をエンコードする方法により、本発明に従って生成される。ビデオデータ信号の標準解像度の部分を表す信号のビットストリームをエンコードするステップ。ビデオデータ信号の高解像度の部分を表す信号の少なくとも1つのエンハンスメントストリームをエンコードするステップ。エンコードは、信号のベースストリームのための予め定義されたインタレースモードに従い、エンコードされた信号は、信号のベースストリームのデコーディングを適合するために予め定義されたインタレースモードを示す。
異なるコンフィギュレーションにおいて、たとえば、コンピュータでビデオ信号を使用するとき、エンコード及びデコードのための方法は、プログラムメモリにおけるソフトウェアに基づいてコンピュータのプロセッサで実行される。ソフトウェアは、たとえば記録キャリアに記憶されているか、インターネットを介してのダウンロードにより製品として流通される。
エンコーディング方法は、スケーラブル圧縮により2つ(又はそれ以上)のストリームアプローチを使用してDVDディスクをオーサリングするために適用され、そのうちのそれぞれの圧縮ストリームは、標準DVDプレーヤが最初(基本)のストリームのみを見ることができるやり方で互いに分離されるディスクに割り当てられる。
ビデオデータ信号のエンコーディングは、本実施の形態で後に説明されるように、MPEGストリーム内の信号のベースストリームと信号の少なくとも1つのエンハンスメントストリームを多重化するステップを含むために変更される。
有利なことに、入力ユニット101は、ケーブル、インターネット又はワイヤレスリンクを介してエンコードされたビデオデータ信号を受信するための入力端子により置き換えられる。エンコードされたビデオデータ信号は、データファイル又は送信信号のような、シグナルアセンブリに含まれ、エンコードされたビデオデータ信号は、ビデオデータ信号の標準解像度の部分を表す信号のベースストリームとビデオデータ信号の高解像度の部分を表す信号の少なくとも1つのエンハンスメントストリームを含む。信号のベースストリームは、予め定義されたインタレースモードに従ってエンコードされており、エンコードされた信号は、信号のベースストリームのデコーディングを適合するための予め定義されたインタレースモードを示す。たとえば、シグナルアセンブリでは、エンコードされたシグナルは、予め定義されたインタレースモードを示すステータスインジケータを含む。
処理ユニット111は、1を超えるエンハンスメントストリームをデコードするために1を超えるデコーダを有し、また、処理ユニットは、1を超える結合ユニットを有する。
また、処理ユニットは、図5を参照して更に記載されるように、インタレースビデオを出力するために構成される。これにより、様々な異なる解像度を有するビデオデータ信号の再生が可能となる。
また、処理ユニットは、図5を参照して更に記載されるように、インタレースビデオを出力するために構成される。これにより、様々な異なる解像度を有するビデオデータ信号の再生が可能となる。
記録装置の実施の形態は、処理ユニット111を調節して、エンコードされたビデオデータ信号をデコードすることで実現され、ここで、信号のベースストリームと信号の少なくとも1つのエンハンスメントストリームが異なる符号化技術を使用してエンコードされる。たとえば、ベースストリームは、MPEG−2圧縮技術を使用してエンコードされ、エンハンスメントストリームは、更に進歩された方法を使用してエンコードされる。このソリューションは、旧式の装置との後方互換性を提供する。同時に、エンハンスメントストリームは、高い効率で伝送される。
特定の実現では、ベースデコーダ112は、SDTV信号をデコードするために適合され、エンハンスメントデコーダ113は、HDTV余剰信号をデコードし、結合ユニット114は、HDTV信号を生成するために適合される。
有利なことに、読取りユニット101は、DVD光ディスクメディアからのエンコードされたビデオデータ信号を受けるために適合される。
このタイプのDVDディスクに、旧式のDVDプレーヤがオリジナルのDVDデータからのビデオデータのベース、標準精細(SD)部分を生成することができるやり方で、ビデオデータが提供される場合には有利である。これは、多数のやり方でベースデータとエンハンスメントデータ(ENH)を分離することで達成することができる。
1つの可能性は、DVD規格から知られるようなビデオオブジェクトファイル(VOB)のレベルでこれらのデータをインタリーブすることである。このため、マルチ(カメラ)アングルポインタ又はマルチパスポインタを使用することが可能である。たとえば、SDデータは、デフォルトカメラアングルトラックに含まれ、HD余剰データは、代替的なカメラアングルトラックに含まれる。これは、図2に例示されている。それぞれのDVDプレーヤは、いわゆる、たとえばC1Mbといった予め決定されたサイズのトラックバッファを有する。SDTVストリームのエンコード及び多重化は、それぞれの個別のポイントで、エンハンスメントセクタのブロックを通してジャンプするために要する時間的なギャップをブリッジするためにトラックバッファにおいて充分なビットが存在する。新たなSDセクタが再び読み取られる前にジャンプについてT0秒を要すると想定する。T0の間、デコーダに供給される平均ビットレートは、BRavである。これは、少なくともT0*BRavビットは、ジャンプの瞬間でバッファに存在する必要があることを意味する。DVDプレーヤが読み取るピークレートは、BRpkである。読み取りは、可能な最大レートBRpkで実行される。読み取りの間、必要とされるSDビットをデコーダに供給する必要があり、したがってトラックバッファは、レートBRpk−BRavとなる。一般に、SDセクタを読み取る間に構築されるビットT1*(BRpk−BRav)は、図3に概念的に説明されるように、ジャンプフェーズの間に必要とされるビットT0*BRav2よりも多い。これにより、SDエンコーダに更なる制約が課され、SDエンコーダは、ビットレート及び多重かの規制のやめに、このモデル及びそのパラメータを使用する必要がある。
入力ユニット101は、先に記載されたやり方で、記録キャリア103でインタリーブされるSD及びENHデータストリームを受信するために適合される。
SD及びENHデータを分離する別のやり方は、個別のファイル/トラックで記録キャリア103にそれらを記憶し、これに応じて入力ユニット101を調整することである。この実施の形態では、入力ユニット101は、非常に高速にSDデータのブロック(すなわちビデオの1秒について)を読取り、それをメモリに記憶し、HD余剰データエリアにジャンプし、ENHデータのブロック(さらにビデオの1秒について)を高速に読取り、それらをメモリに記憶する。このように、ドライブは、SD及びENHセクタを交互に読み取ることを保持する。ベースデコーダ112及びエンハンスメントデコーダ113は、このメモリから読み取ることができる。入力ユニット101及びメモリは、デコーダ112及び113がデータ切れすることなく、途切れることのない継続したHDビデオデータ信号を伝達可能なように、充分に高速かつ大きく製作される。このスキームでは、1秒のインターバルについて、約2Mbのメモリが必要とされる。
更なるオプションは、ビデオデータ信号の標準解像度の部分を表すベースデータ及びビデオデータ信号の高解像度の部分を表すエンハンスメントデータを記録キャリア103の異なる物理的なレイヤに記憶することである。このケースでは、入力ユニット101は、マルチレイヤの光ディスクからエンコードされたビデオデータ信号を受けるために適合される。
上記に加えて、MPEGストリームレベルで、MPEG2プログラムストリームレベルで、MPEG2(MPEG1)エレメンタリストリームレベルで、後方互換性のあるやり方でSD及びENHデータを分離する他のやり方が存在する。
MPEG2プログラムストリームレベルで、エンハンスメントデータは、プライベートストリームに含まれるときに多重化される。DVDディスクに関する実施の形態は、MPEGprivate_stream_1パケットにおけるENHデータを、現在確保されているDVDsub_stream_id(それぞれのサブストリームの識別子)と記憶することである。代替的に、HD余剰データは、系列で、group_of_pictures又はピクチャレベルで、extension_and_user_dataセグメントにおけるMPEG2ビデオストリームに含まれる。更なるデータをMPEGストリームに含める問題は、10.08Mbpsに多重化されたレートを制限するためのDVD規格の制約である。全体のデータストリームの目標となる平均は約8Mbpsであるが(デュアルレイヤのDVDディスクでの135分を記憶するのを可能にする)、ピークレートは最大を良好に超える。旧式のプレーヤは、この最大のビットレートが超えられる場合に使われなくなる。したがって、ENHデータの割り当てルールは、ピークレート近くの余剰のデータがストリームにおけるより広いエリアを通して更に一様に広がることができるようなやり方で緩和される。これは、MPEG2システムターゲットデコーダモデルにおけるENHデータストリームについて必要とされる、ストリームの大部分を扱うために充分に大きい、個別のバッファのサイズを定義することで達成される。例外的なケースでは、ピークビットレートの問題は、適切な前処理(フィルタリング)及び/又は圧縮レートの調節をローカルに行うことで解決される。
図4は、対応するSDデータよりも早い時間でのMPEGストリームにおけるENHデータの多重化を示す。入力ユニット101による読取りの後、エンハンスメントデコーダ113により必要とされるまで、この事前に供給されたENHデータはENHデータメモリ116で保持される。平均の事前に供給された時間のオフセットが1分に等しいときでさえ、対応するメモリサイズは、更に非常に現実的である(60秒*2Mbps<16MB)。特定の実施の形態では、1×ドライブよりも高速かつオプショナルなSDデータメモリ115が使用される。
MPEGレベルでSD及びHD余剰ストリームを分離することは、多数のレベルを有する。オーサリングは、2つのストリームが符号化の直後のMPEGレベルで互いに結合されるので比較的シンプルである。オーサリングプロセスの他のステージは、殆ど影響されない。装置におけるジャンプノイズは、(ストリームがより長い物理的な距離にある状況と比較して)低く保持される。ENHデータを含むMPEGストリームは、既存の規格を使用して、更なる処理なしに再び分散される。このMPEG出力ストリームはコンスタントビットレートの挙動を有するので、無線リンクを通して容易に送信することができる。
記録キャリア103のエンハンスメントデータは、ベースデータとは異なる技術によりプロテクトされ、したがって、記録キャリア103の違法コピーは、粗悪な品質のビデオデータを有する。
図5は、インタレースモードでのビデオデータ信号を再生する装置を示す。この装置は、図1で上述されたような、エンコードされたビデオデータ信号を受信する読取りユニット101、及び処理ユニット511を有する。
処理ユニット511は、先に定義されたように、エンコードされたビデオデータ信号をデコードするために適合される。信号のベースストリームは、ベースデコーダ512によりノンインタレース信号にデコードされる。信号のエンハンスメントストリームは、以下に説明されるように、ベースデコーダ512により使用される。デコーダ512から到来するノンインタレース信号は、コンバータユニット514でインタレース信号に変換され、インタレースディスプレイのためのビデオデータ信号を形成する。処理ユニット511は、たとえばデータメモリ515といった、エンコードされたビデオデータ信号を一時的に記憶するためにバッファを有する。
本発明によれば、処理ユニット511には、信号のベースストリームの予め定義されたインタレースモードを検出する検出ユニット517が設けられる。検出ユニット517は、制御ライン518,519を介して、前記検出された予め定義されたインタレースモードに依存して信号のベースストリームをデコードするためのデコーディングを調整するデコーダユニット512及びコンバータユニット514に結合される。処理ユニット511は、以下に記載されるように、垂直方向のフィルタリングのためのフィルタリング520を含む。
なお、図1及び図5に示されるデコーダ及びコンバータユニットの様々なコンフィギュレーションは、単一の装置で組み合わされているが、たとえばシグナルプロセッサを使用したファームウェアで実現される機能ユニットといった、ソフトウェア構造の異なるハードウェアで実行される場合がある。
図6は、時間的なエンハンスメントストリームを有するエンコードされたビデオデータ信号を示す。ピクチャの上の行は、「480p60」でマークされる、60Hz及び480ラインの解像度でのプログレッシブモードでのオリジナルのエンコードされたビデオ信号を示す。第二の行は、「480p30ベース」でマークされる、30Hz及び480ラインの解像度でのプログレッシブモードを有する信号のベースストリームを示す。第三の行は、ベースストリームから時間的にエンハンスされた高解像度ビデオに再生可能な標準解像度のビデオのエンハンスメントのための信号のエンハンスメントストリームを示す。この行は、“temporal enh”でマークされ、たとえばBフレーム(MPEGに従って双方向で予測されるフレーム)といった信号のベースストリームをデコードするために必要とされないビデオデータのみを含む。
第二及び第三の行で示されるようなベース及びテンポラルエンハンスメント信号を含むエンコードされたビデオ信号により、低コストのSDTVの後方互換性のあるHDTVフォーマットは、時間スケーラビリティ及びダウンスケールされたプログレッシブ480p@60Hzフォーマットを使用することでイネーブルにされる。互換性のあるプログレッシブなベースレイヤは、正規のSDTVインタレースフォーマットとしてフォーマットされ、したがって旧式のプレーヤは、信号を再生することができる。しかし、再生された信号の品質は、非常に満足のいくものではなく、ベースストリームをエンコードするために使用されるインタレースモードを検出し、その後にデコーディングを調節することでエンハンスされる。
たとえばDVDディスクの制限されたキャパシティによるといった、制限されたデータ量を使用して互換性のあるやり方でHDTV信号を伝送するため、たとえば1920*1080から1280*720に解像度を低くするといった、ある種のフォーマットのダウンコンバージョンが必要とされる。考えは、画質における損失が最小になるようなやり方でダウンスケールすることである。別のポイントは、プレインなダウンスケールされたフォーマットは、DVD規格によりサポートされず、したがって、かかるディスクが通常の旧式の機器で再生される場合に、画像が全く再生されないという問題が生じる。
ビデオについてデュアルレイヤDVD+Rディスク(全体で8.5GBのキャパシティ)で約2.5時間の記録時間を可能にするため、7MbsのMPEG2平均レートが利用可能である。それらのビットレートについて、1080i(1920*540*2@30Hz)から、480i(720*240*@30Hz)よりはむしろ480p(720*480*1@60Hz)への公知の技術によるダウンスケーリングにより、これら圧縮されたフォーマットから1080iへのレンダリングの後の大幅な画質の改善が与えられることを、実験は示している。しかし、かかるノンインタレース480pフォーマットはDVDと互換性がなく、これは大きな問題として見られる。
図6に示される考えは、いわゆる時間スケーラビリティにより480p60Hzストリームを、一般的なDVD480iフォーマットとしてディスクフォーマットされる480p30Hzに分割することである。信号のベースストリームは、I,P及び偶数のBフレームのベースストリームであり、信号のエンハンスメントストリームは、奇数のBフレームを含む。これは、たとえば図6におけるようにM=4といったMPEG2のMパラメータについて偶数により可能である。
旧式のDVDプレーヤが480iベースのみを見るのを確かめるため、テンポラルエンハンスメントビデオデータは、様々なやり方でディスクにフォーマットされる。DVDで、テンポラルエンハンスメントデータは、図2、3及び4で上述されたように記憶され、すなわち正規のDVDプレーヤについて目に見えない。なお、信号のエンハンスメントストリームが10MbsのDVDピークビットレート制限を考慮しないため、交互する読取りの原理が好ましい。このように、旧式のDVDプレーヤは、特にラインフリッカのためにTV画質が完全ではないが、480p30Hzで(インタレース)ノーマルSDに基づく。
デコーディングは、前記ラインフリッカを低減するために適合される。ラインフリッカは、インタレース信号における高周波成分から生じ、インタレース信号をエンコードする間に通常はフィルタリングされる。エンコーディングの間のかかるフィルタリングは、Kellフィルタリングと呼ばれ、たとえばHsu, S.C.,(1986). The Kell Factor: Past and Present. SMPTE Journal---Society of Motion Picture and Television Engineers, 95, 206-214.に記載されている。
Kellフィルタリングは、交互するインタレースフィールドにおいて、シーケンシャルなラインが多くの垂直方向の詳細を含むときに生じる、インターラインフリッカと呼ばれる、インタレーススキャンの空間解像度の問題に関連する。インターラインフリッカは、米国では30Hzであり、欧州では25Hzであり、存在するとき、視聴距離がSDTVのピクチャの高さ(HDTVの3倍)の6倍よりも低いときに目に見ることができる。1930年において、Kellが効果を記載したとき、これは、低減された伝送帯域幅のために支払うべき小額であると考えられていた。Kellフィルタリングは、約30%の垂直方向の解像度の損失を与える。プログレッシブスキャニングのディスプレイは、インターラインフリッカにより影響されないが、ビデオ信号の帯域幅の2倍を必要とする。したがって、プログレッシブビデオ信号は、フィルタリングされない。
本発明に係る処理ユニット517は、SDTV信号のノンインタレースエンコーディングモードをはじめに検出し、このSDTV信号は、旧式のプレーヤにとってインタレース信号として見える。続いて、フィルタリングユニット520による、信号のベースストリームをデコーディングするため、インタレースビデオデータ信号の垂直方向の周波数スペクトルにおける高周波成分を低減するため、垂直方向のフィルタリングがデコーダ機能に追加される。このフィルタリングは、エンコーディングから知られるKellフィルタリングに類似している。
特定のインタレースモードを検出するため、ステータスフラグは、この記録が特別のクラスからなることを示すために、エンコードされたビデオ信号の(多重化された)ストリームのプライベートデータエリアに追加される。
実施の形態では、特定のインタレースモードを検出することに応答して、装置は、(ダブルスピードデコーダを実現することで)両方のレイヤをデコードし、その後にKellフィルタリングを適用することで、フルクオリティのノーマルインタレースSDTV信号をレンダリングするために構成される。インタレースビデオ信号への変換は、たとえば交互するラインをスキップすることで、リインタレースにより実行される。
このフォーマットの利点は、プログレッシブ(ノンインタレース)信号480p60Hzへのエンコーディングにより、ノンインタレースディスプレイでのHDTV品質を再生するとき、SDTVの互換性を最適な垂直方向の解像度と組み合わせることであり、この場合、エンコーディングの間にKellフィルタは適用されない。また、HDTVレコーダ/プレーヤについて、480p60Hz信号は、1080i(1920*540*2@30Hz)又は720p(1280*720*1@60Hz)のような他のHDTVフォーマットに比較的容易に変換され、かかるフォーマットへの良好な結果について、480i(720*240*2@30Hz)から始めて、全く複雑な動き補償されたデインタレーサが必要とされる。
実施の形態では、インタレースモードのエンコーディングは、信号のエンハンスメントストリームにおけるBフレームのサイズを実質的に減少するため、いわゆる「ナチュラルモーション」の原理を適用するために構成される。この原理は、WO03/054795に記載される。これは、全体のビットレートの大幅な低減につながり(実際に〜7Mbsから〜4bsまで)、4.7GBのDVD+RWのようなシングルレイヤイレーザブルディスクでのHDTVの増加された記録時間を可能にする。
更に改善される実施の形態は、インタレースビデオ信号におけるオブジェクトの動きに関する。リインタレース信号の画質は、信号のプログレッシブベースストリームに基づいたリインタレース信号における50/60Hz情報のないことで引き起こされる、motion judderのために完全に満足されるものではない。motion judderを低減するため、エンコーディングは、480p@60Hz信号のそれぞれのフレームを2つのフィールドピクチャに分割することにより適合され、ボトムフィールドのシャッフリングは、連続するフレームのそれぞれのペア内にある。これに応じて、ノンインタレースビデオを再生する装置には、図1に示されるように、リシャッフリングユニット120が設けられ、このユニットは、図10で説明されるようなリシャッフリングを実行する。
図6に示されるように信号のベースストリーム及び信号のエンハンスメントストリームを生成した後、それぞれの480pフレームは、トップフィールドとボトムフィールドに分割される。次のステップは、「シャッフリング」を実行することである、これにより、それぞれのフレームのペアのボトムフィールドは、「交換される」。このように、ストリームがエンコードされた後、ベースストリームは、60Hz情報をなお含み、信号のベースストリームをインタレース信号にデコードしたときmotion judderの発生が回避される。
図7は、ビデオ信号におけるシャッフリングフィールドを示す。ピクチャの最も上の行は、「480p60」でマークされた60Hzかつ480ラインの解像度でのプログレッシブモードでのフレームの行として、オリジナルのエンコードされたビデオ信号を示す。第二の行は、480i120でマークされた、120Hzでのインタレースビデオストリームのフィールドに変換される同じデータを示す。なお、インタレース信号は、その後に表示される偶数ラインと奇数ラインを含むトップフィールド(At,Bt,...)及びボトムフィールド(Ab,Bb,...)を有する。第三の行は、シャッフルされたフィールドをもつインタレースされた信号を示し、すなわちAtはBbと結合され、BtはAbと結合され、シャッフルされたフィールドを有するペアフレームを構成する。結果的に得られる「シャッフルされた」ビデオ信号は、MPEG符号化され、すなわちシャッフルされたフレームは、エンコードされ、信号のベースストリームとして送信される。
実施の形態では、シャッフルされたビデオ信号のエンコーディングは、フィールドピクチャとして行われる。これは、その構成のために、より効率的なやり方である。しかし、これは、厳密な要件ではなく、信号は、プログレッシブフレームとしてエンコードされる。シャッフリング動作のため、プログレッシブエンコーディングプロセスは、オリジナルの480p60信号をエンコードすりよりも僅かに効率的ではない。図6と同様に、MPEGベースストリームは、I,P及び偶数のBピクチャを採用することで形成され、信号のMPEGエンハンスメントストリームは、奇数のBピクチャにより形成される。
図8は、シャッフルされたビデオ信号のエンコードされたビデオ信号へのエンコードを示す。最も上の行は、図7と同様に、シャッフルされたフィールドをもつインタレース信号を示す。第二の行は、通常のようにI,P,BでマークされたMPEG符号化されたフィールドピクチャを示す。第三の行は、シャッフルされたビデオ信号に基づいた30Hzかつ480ラインの解像度でのプログレッシブモードを有する信号801のベースストリームを示す。第四の行は、シャッフルされたビデオ信号に基づいた、Bフレームのみを含む信号802のエンハンスメントストリームを示す。旧式のDVDプレーヤは、ベースストリーム(第三の行)のみをデコードし、それを480iストリームとして処理する。
図9は、シャッフルされたビデオ信号に基づいたベースストリームのデコーディングを示す。第一の行は、シャッフルされたビデオ信号に基づいた30Hzかつ480ラインの解像度でのプログレッシブモードを有する信号のベースストリームを示す。第二の行は、デコーディング後のトップフィールド及びボトムフィールドを示す。第三の行は、480iモードにおいてインタレース60Hzディスプレイで表示されるような、(オリジナルの480i20信号の)トップフィールドを示す。60Hz情報は、なお利用可能であるため(すなわち、全てのオリジナルの480p60フレームからの情報が存在する)、motion judderが観察されない。
シャッフルされたビデオ信号に基づいてビデオ信号のエンコードされたストリームをデコードするため、高解像度モードで再生するための装置の実施の形態では、空間的にシャッフルされたノンインタレースモードを検出する。HDTVの装置は、信号のベースストリーム及び信号のエンハンスメントストリームを結合して、たとえば図1に示されるようなノンインタレースディスプレイでの表示のためのノンインタレースビデオデータ信号を得るデコーディングユニットを有する。シャッフルされたビデオ信号を検出すると、デコーディングは以下のように適合される。結合ユニット114は、フィールドピクチャのペアをリシャッフリングすることを実行する。
図10は、高解像度ビデオを再生するフィールドピクチャのリシャッフリングを示す。最も上の行は、シャッフルされたビデオ信号に基づいた、30Hzかつ480ラインの解像度でのプログレッシブモードを有する信号のベースストリームを示す。第二の行は、シャッフルされたビデオ信号に基づいた、Bフレームのみを含む、信号のエンハンスメントストリームを示す。第三の行は、両方のストリームを結合した後の完全なMPEGストリームを示し、第四の行は、シャッフルされた状態にある、デコーディング後のビデオを示す。第五の行は、たとえばバッファメモリでボトムフィールドをリオーダリングすることで形成されるような、リシャッフルされたビデオを示す。最後に、第六の行は、高解像度のプログレッシブフォーマット、すなわち480p60モードでの結果的に得られるビデオを示す。したがって、HDTVプレーヤでは、ベース及びエンハンスメントストリームは、デコードされ、結合される。デコードされたビデオは、「リシャッフルされ」、同じ480p60フレームにオリジナルに属していたフィールドが再びペアリングされる。フィールドのペアは、オリジナルの480p60フレーム(A,B,C,...でマークされる)を再構成するために結合される。
本発明は時間的なエンハンスメントストリームを分離する実施の形態により主に説明されたが、本発明は、解像度のエンハンスメントのような他のエンハンスメントストリームにも同様に適用することができる。さらに、例はCD,又はDVDデュアルレイヤ記録キャリアに基づいているが、任意の記録キャリア、又は伝送媒体が本発明を実現するために適している。
さらに、本明細書において、単語「有する“comprising”」は、列挙された以外のエレメント又はステップの存在を排除するものではなく、先に記載された制御ユニットのエレメントは、異なる装置でのハードウェア及び/又はソフトウェアで存在する場合があり、本発明はハードウェア及びソフトウェアの両者により実現される場合があり、幾つかの「手段」は、同一アイテムのハードウェアにより表現される。さらに、本発明の範囲は、実施の形態に限定されず、本発明は、上述された特徴の新たな特徴又は特徴の組み合わせにある。
Claims (17)
- ビデオデータ信号を再生する装置であって、
当該装置は、
エンコードされたビデオデータ信号を受信する入力手段と、
前記エンコードされたビデオデータ信号をビデオデータ信号にデコードする処理手段とを有し、
前記エンコードされたビデオデータ信号は、前記ビデオデータ信号の標準解像度の部分を表す信号のベースストリームと前記ビデオデータ信号の高解像度の部分を表す信号の少なくとも1つのエンハンスメントストリームを含み、
前記処理手段は、前記信号のベースストリームの予め定義されたインタレースモードを検出し、前記検出された予め定義されたインタレースモードに依存して、前記信号のベースストリームをデコードするためのデコーディングを調節する検出手段を有する、
ことを特徴とする装置。 - 前記検出手段は、
前記エンコードされたビデオデータ信号で、前記予め定義されたインタレースモードを示すステータスインジケータを検出し、
前記エンコードされたビデオデータ信号で、前記予め定義されたインタレースモードを示すビデオパラメータを検出し、
前記予め定義されたインタレースモードに前記デコーディングを調節するためのユーザコマンドを検出するために構成される、
請求項1記載の装置。 - 前記処理手段は、前記検出された予め定義されたインタレースモードで、前記信号のベースストリームを、インタレースディスプレイでの表示のためにインタレースビデオデータ信号に変換する手段を有する、
請求項1記載の装置。 - 前記処理手段は、前記検出された予め定義されたインタレースモードに依存して、垂直方向のフィルタリングを行い、前記インタレースビデオデータ信号の垂直方向の空間周波スペクトルにおける高周波成分を低減するフィルタリング手段を有する、
請求項3記載の装置。 - 前記処理手段は、前記検出された予め定義されたインタレースモードに依存して、前記信号のベースストリームと前記信号のエンハンスメントストリームを結合して、ノンインタレースディスプレイでの表示のためのノンインタレースビデオデータ信号を生成する結合手段を有する、
請求項1記載の装置。 - 前記処理手段は、フィールドピクチャのペアをリシャッフリングするリシャッフリング手段を有し、前記予め定義されたインタレースモードは、連続するビデオフレームのペアからなるフィールドピクチャをシャッフリングすることでベースストリームがエンコードされるモードであり、特定のケースでは、前記フィールドピクチャは、対応するインタレースビデオ信号のボトムフィールドである、
請求項5記載の装置。 - 前記入力手段は、記録キャリアからエンコードされたビデオデータ信号を検索する読取り手段を有する、
請求項1記載の装置。 - ビデオデータ信号をデコードする方法であって、
当該方法は、
エンコードされたビデオデータ信号を受信するステップと、
前記エンコードされたビデオデータ信号を前記ビデオデータ信号にデコードするステップとを含み、
前記エンコードされたビデオデータ信号は、前記ビデオデータ信号の標準解像度の部分を表す信号のベースストリームと前記ビデオデータ信号の高解像度の部分を表す信号の少なくとも1つのエンハンスメントストリームを含み、
当該方法は、
前記信号のベースストリームの予め定義されたインタレースモードを検出するステップと、
前記検出された予め定義されたインタレースモードに依存して、前記信号のベースストリームをデコードするためのデコーディングを調節するステップと、
を更に含むことを特徴とする方法。 - ビデオデータ信号をエンコードする方法であって、
当該方法は、
ビデオデータ信号を受信するステップと、
前記ビデオデータ信号を前記エンコードされたビデオデータ信号にエンコードするステップとを含み、
前記エンコードされたビデオデータ信号は、前記ビデオデータ信号の標準解像度の部分を表す信号のベースストリームと前記ビデオデータ信号の高解像度の部分を表す信号の少なくとも1つのエンハンスメントストリームを含み、
前記エンコーディングは、前記信号のベースストリームの予め定義されたインタレースモードに従い、前記エンコードされた信号は、前記信号のベースストリームのデコーディングを調整するための前記予め定義されたインタレースモードを示す、
ことを特徴とする方法。 - 前記エンコーディングは、前記エンコードされたビデオデータ信号に、前記予め定義されたインタレースモードを示すステータスインジケータを含めるステップを有する、
請求項9記載の方法。 - 前記エンコーディングは、
連続するビデオフレームのペアのフィールドピクチャをシャッフリングするステップと、特定のケースにおいて、フィールドピクチャは、対応するインタレースビデオ信号のボトムフィールドであり、
前記シャッフルされたフィールドピクチャを有するビデオフレームを含むことにより、予め定義されたインタレースモードにおいて前記信号のベースストリームを形成するステップと、
を含む請求項9記載の方法。 - ビデオデータ信号を再生するシグナルアセンブリであって、
当該シグナルアセンブリは、ビデオデータ信号にデコードされるエンコードされたビデオデータ信号を含み、
前記エンコードされたビデオデータ信号は、
前記ビデオデータ信号の標準解像度の部分を表す信号のベースストリームと、
前記ビデオデータ信号の高解像度の部分を表す信号の少なくとも1つのエンハンスメントストリームとを含み、
前記信号のベースストリームは、予め定義されたインタレースモードに従ってエンコードされ、エンコードされた信号は、前記信号のベースストリームのデコーディングを調整するために前記予め定義されたインタレースモードを示す、
ことを特徴とするシグナルアセンブリ。 - 前記エンコードされた信号は、予め定義されたインタレースモードを示すステータスインジケータを含む、
請求項12記載のシグナルアセンブリ。 - ビデオデータ信号にデコードされるエンコードされたビデオデータ信号を保持する記録キャリアであって、
前記エンコードされたビデオデータ信号は、
前記ビデオデータ信号の標準解像度の部分を表す信号のベースストリームと、
前記ビデオデータ信号の高解像度の部分を表す信号の少なくとも1つのエンハンスメントストリームとを含み、
前記信号のベースストリームは、予め定義されたインタレースモードに従ってエンコードされ、エンコードされた信号は、前記信号のベースストリームのデコーディングを調整するために前記予め定義されたインタレースモードを示す、
ことを特徴とする記録キャリア。 - 前記エンコードされた信号は、予め定義されたインタレースモードを示すステータスインジケータを含む、
請求項14記載の記録キャリア。 - ビデオデータ信号をデコードするコンピュータプログラムであって、
当該プログラムは、プロセッサに請求項8記載の方法を実行させるように作用する、
ことを特徴とするコンピュータプログラム。 - ビデオデータ信号をエンコードするコンピュータプログラムであって、
当該プログラムは、プロセッサに請求項9乃至11の何れか記載の方法を実行させるように作用する、
ことを特徴とするコンピュータプログラム。
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