JPH09139940A - 終端間伸縮可能なビデオデリバリシステム用デコーダ - Google Patents
終端間伸縮可能なビデオデリバリシステム用デコーダInfo
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- H04N21/236—Assembling of a multiplex stream, e.g. transport stream, by combining a video stream with other content or additional data, e.g. inserting a URL [Uniform Resource Locator] into a video stream, multiplexing software data into a video stream; Remultiplexing of multiplex streams; Insertion of stuffing bits into the multiplex stream, e.g. to obtain a constant bit-rate; Assembling of a packetised elementary stream
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- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
- Compression Of Band Width Or Redundancy In Fax (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 異成分回路網を通して動作可能な終端間伸縮
可能なビデオデリバリシステムに使用されるデコーダを
提供する。 【解決手段】 システムはラプラスピラミッド分解に基
づく伸縮可能なビデオ圧縮アルゴリズムを使用して埋込
み型情報ストリームを生成する。受信端のデコーダは埋
込み型ストリームから異なる空間及び時間分解能で異な
るストリームを抽出する。 160×120 画素の画像のデコ
ーディングはベース層の 160×120 画素の画像を圧縮解
除するだけである。 320×240 画素の画像のデコーディ
ングは圧縮解除と、ベース層のアップサンプリングとを
含み、 320×240 画素の画像を作ってそれに第１の強調
層内の誤差データを圧縮解除して加算する。 640×480
画素の画像のデコーディングはアップサンプルされた 3
20×240 画素の画像をアップサンプリングしてそれに第
２の強調層内の誤差データを圧縮解除して加算する。
可能なビデオデリバリシステムに使用されるデコーダを
提供する。 【解決手段】 システムはラプラスピラミッド分解に基
づく伸縮可能なビデオ圧縮アルゴリズムを使用して埋込
み型情報ストリームを生成する。受信端のデコーダは埋
込み型ストリームから異なる空間及び時間分解能で異な
るストリームを抽出する。 160×120 画素の画像のデコ
ーディングはベース層の 160×120 画素の画像を圧縮解
除するだけである。 320×240 画素の画像のデコーディ
ングは圧縮解除と、ベース層のアップサンプリングとを
含み、 320×240 画素の画像を作ってそれに第１の強調
層内の誤差データを圧縮解除して加算する。 640×480
画素の画像のデコーディングはアップサンプルされた 3
20×240 画素の画像をアップサンプリングしてそれに第
２の強調層内の誤差データを圧縮解除して加算する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的にはビデオ
デリバリシステムと共に使用する顧客デコーダに関し、
より特定的には回路網資源の使用を最大にし、且つユー
ザコンテンション競合を最小にするように、ビデオを伸
縮可能( scalable )に引き渡すことができるビデオデリ
バリシステムに使用するための顧客デコーダに関する。
デリバリシステムと共に使用する顧客デコーダに関し、
より特定的には回路網資源の使用を最大にし、且つユー
ザコンテンション競合を最小にするように、ビデオを伸
縮可能( scalable )に引き渡すことができるビデオデリ
バリシステムに使用するための顧客デコーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】ビデオを最終ユーザに供給するためにサ
ーバ・顧客回路網を使用し、サーバが個々の各顧客毎に
別個のビデオストリームを引き渡すようにしていること
は当分野においては公知である。ビデオ源のライブラリ
はサーバ端末に維持されている。選択されたビデオセレ
クションは、デジタル媒体上に記憶されているサーバエ
ンコーダによって信号処理され、多分遠隔視聴者がビデ
オと会話することを可能ならしめる基準で、種々の回路
網を通して伝送される。ビデオは、磁気ディスク、ＣＤ
−ＲＯＭを含む媒体上に記憶させることができ、記憶さ
れた情報は、ビデオ、言葉、及び画像を含むことができ
る。このように、源ビデオ情報は幾つかの空間分解能
（例えば 160×120 、320 ×240 、640 ×480 画素）の
１つで、及び時間分解能（例えば１乃至 30 フレーム毎
秒）で記憶することができる。源ビデオはダイナミック
レンジが 10 ｋｂｐｓから 10 Ｍｂｐｓまで変化し得る
帯域幅を呈し得る。信号処理されたビデオは、例えば広
範に異なる帯域幅を有するような、異種の成分からなる
ことができる１もしくはそれ以上のデリバリ回路網を通
して顧客（もしくはデコーダ）へ伝送される。例えば、
電話デリバリ回線は数十ｋｂｐｓでしか伝送できない
が、ＩＳＤＮ回路網は 128ｋｂｐｓで、またイーサネッ
トは 10 Ｍｂｐｓで、そしてＡＴＭ回路網はそれよりも
高い伝送速度で処理することができる。
ーバ・顧客回路網を使用し、サーバが個々の各顧客毎に
別個のビデオストリームを引き渡すようにしていること
は当分野においては公知である。ビデオ源のライブラリ
はサーバ端末に維持されている。選択されたビデオセレ
クションは、デジタル媒体上に記憶されているサーバエ
ンコーダによって信号処理され、多分遠隔視聴者がビデ
オと会話することを可能ならしめる基準で、種々の回路
網を通して伝送される。ビデオは、磁気ディスク、ＣＤ
−ＲＯＭを含む媒体上に記憶させることができ、記憶さ
れた情報は、ビデオ、言葉、及び画像を含むことができ
る。このように、源ビデオ情報は幾つかの空間分解能
（例えば 160×120 、320 ×240 、640 ×480 画素）の
１つで、及び時間分解能（例えば１乃至 30 フレーム毎
秒）で記憶することができる。源ビデオはダイナミック
レンジが 10 ｋｂｐｓから 10 Ｍｂｐｓまで変化し得る
帯域幅を呈し得る。信号処理されたビデオは、例えば広
範に異なる帯域幅を有するような、異種の成分からなる
ことができる１もしくはそれ以上のデリバリ回路網を通
して顧客（もしくはデコーダ）へ伝送される。例えば、
電話デリバリ回線は数十ｋｂｐｓでしか伝送できない
が、ＩＳＤＮ回路網は 128ｋｂｐｓで、またイーサネッ
トは 10 Ｍｂｐｓで、そしてＡＴＭ回路網はそれよりも
高い伝送速度で処理することができる。
【０００３】源ビデオは変化する特性を有しているが、
従来の技術のビデオデリバリシステムは静的な、または
固定されたシステム帯域幅で動作する。これらのシステ
ム帯域幅は固定されているが、実際には、システムが関
連する汎用計算環境は動的であり、回路網内の変動も存
在し得る。これらの変動は、資源（例えば制約された回
路網帯域幅及びプロセッササイクル）の完全な欠如、使
用可能な資源に対する輻輳を原因とするコンテンショ
ン、またはタスクへの必要資源の割当てに対するユーザ
の不服から生じ得る。従来のシステムは、特に異なる分
解能の画像をデコードする場合には、計算量が極めて膨
大になる。例えば、エンコーダは 320×240 画素分解能
のビットストリームを伝送することができるが、デコー
ダの要求は 160×120 画素分解能である。従来の技術で
は、デコーディングは、圧縮解除、エントロピコーディ
ング、量子化、離散余弦変換及びダウンサンプリングを
含む幾つかのプロセスを呼び出す必要がある。これらの
プロセス段階がまとまると、実時間で達成するには長過
ぎる。従来の技術では、例えばＹＵＶからＲＧＢへのカ
ラー変換は特に計算量が膨大になる。別の状況において
は、エンコーダは 1600 万のカラーを表す 24 ビットを
送信することができるが、受取り側のデコーダは 256の
カラーしか表示できない８ビットのＰＣに結合されてい
るかも知れない。そこでデコーダは、入力データをディ
ザー( dither )しなければならないが、これは膨大な計
算が必要なタスクである。また従来技術のデコーダは、
実時間で動作するためのカラーパレッティゼーション(
pallettization )のような動作を完了させるのが長過ぎ
る。
従来の技術のビデオデリバリシステムは静的な、または
固定されたシステム帯域幅で動作する。これらのシステ
ム帯域幅は固定されているが、実際には、システムが関
連する汎用計算環境は動的であり、回路網内の変動も存
在し得る。これらの変動は、資源（例えば制約された回
路網帯域幅及びプロセッササイクル）の完全な欠如、使
用可能な資源に対する輻輳を原因とするコンテンショ
ン、またはタスクへの必要資源の割当てに対するユーザ
の不服から生じ得る。従来のシステムは、特に異なる分
解能の画像をデコードする場合には、計算量が極めて膨
大になる。例えば、エンコーダは 320×240 画素分解能
のビットストリームを伝送することができるが、デコー
ダの要求は 160×120 画素分解能である。従来の技術で
は、デコーディングは、圧縮解除、エントロピコーディ
ング、量子化、離散余弦変換及びダウンサンプリングを
含む幾つかのプロセスを呼び出す必要がある。これらの
プロセス段階がまとまると、実時間で達成するには長過
ぎる。従来の技術では、例えばＹＵＶからＲＧＢへのカ
ラー変換は特に計算量が膨大になる。別の状況において
は、エンコーダは 1600 万のカラーを表す 24 ビットを
送信することができるが、受取り側のデコーダは 256の
カラーしか表示できない８ビットのＰＣに結合されてい
るかも知れない。そこでデコーダは、入力データをディ
ザー( dither )しなければならないが、これは膨大な計
算が必要なタスクである。また従来技術のデコーダは、
実時間で動作するためのカラーパレッティゼーション(
pallettization )のような動作を完了させるのが長過ぎ
る。
【０００４】不幸にも、固定帯域幅の従来技術のシステ
ムは、これらの動的な環境及びシステム変動を完全に使
用することはできない。その結果、スループットが遅く
なり、システムハードウェア及びソフトウェアに関して
与えられたレベルの消費時間に対するコンテンションは
より激しくなる。回路網内に輻輳（例えば、制約された
帯域幅の領域に）が存在する場合には伝送される情報の
パケットはランダムにドロップされ、その結果顧客は有
用な情報を受信できないことがある。ビデオ情報は大量
の記憶容量を必要とするから、記憶及び伝送中の圧縮が
必要である。伸縮可能な圧縮は特にマルチメディアビデ
オ源の走査検索にとって有益であるが、現存する圧縮シ
ステムは伸縮可能な圧縮に対する所望の特性を提供して
はいない。伸縮可能な圧縮とは、１もしくは複数の回路
網を通してサーバから出力される単一の埋込まれた、即
ち埋込み型ビデオストリームに対して、空間及び時間分
解能の全ダイナミックレンジを与えることを意味してい
る。従来の技術には、ソフトウェアをベースとする伸縮
可能な受容できる技術は見当たらない。例えば、ＭＰＥ
Ｇ−２圧縮標準は制限された範囲で伸縮性を与えるが、
帯域幅の十分なダイナミックレンジに欠け、ソフトウェ
アで実現するには高費用であり、そして付加的な誤差修
正支援を必要とする可変長コードを使用する。
ムは、これらの動的な環境及びシステム変動を完全に使
用することはできない。その結果、スループットが遅く
なり、システムハードウェア及びソフトウェアに関して
与えられたレベルの消費時間に対するコンテンションは
より激しくなる。回路網内に輻輳（例えば、制約された
帯域幅の領域に）が存在する場合には伝送される情報の
パケットはランダムにドロップされ、その結果顧客は有
用な情報を受信できないことがある。ビデオ情報は大量
の記憶容量を必要とするから、記憶及び伝送中の圧縮が
必要である。伸縮可能な圧縮は特にマルチメディアビデ
オ源の走査検索にとって有益であるが、現存する圧縮シ
ステムは伸縮可能な圧縮に対する所望の特性を提供して
はいない。伸縮可能な圧縮とは、１もしくは複数の回路
網を通してサーバから出力される単一の埋込まれた、即
ち埋込み型ビデオストリームに対して、空間及び時間分
解能の全ダイナミックレンジを与えることを意味してい
る。従来の技術には、ソフトウェアをベースとする伸縮
可能な受容できる技術は見当たらない。例えば、ＭＰＥ
Ｇ−２圧縮標準は制限された範囲で伸縮性を与えるが、
帯域幅の十分なダイナミックレンジに欠け、ソフトウェ
アで実現するには高費用であり、そして付加的な誤差修
正支援を必要とする可変長コードを使用する。
【０００５】更に、従来技術の圧縮標準は、典型的には
エンコード端において専用ハードウェアを必要とする
（例えば、ＭＰＥＧ圧縮標準のＭＰＥＧボードのよう
に）。若干の従来技術エンコーディング技術はソフトウ
ェアをベースとし、高速中央処理ユニット以外の専用ハ
ードウェアを用いずに動作するが、既知のソフトウェア
をベースとするアプローチは実時間で動作させるには計
算量が多過ぎる。例えば、SparcStation 10 ワークステ
ーション上を走るＪＰＥＧソフトウェアは、２−３フレ
ーム／秒（例えば、本発明のフレーム／秒能力の約１
％）だけしか処理できない。従来技術においては、かな
りのビデオサーバの研究が、応需（オンデマンド）状
況、参加制御、及びＲＡＩＤ発行のためのスケジューリ
ング方針に重点をおいていた。従来技術のエンコーダ動
作は、典型的に顧客デコーダの特性に依存している。簡
単に言えば、異なる帯域幅能力を有する異成分からなる
回路網を通して動作可能であり、ホストデコーダが種々
の空間及び時間分解能を有しているようなビデオサーバ
システムには比較的僅かな努力しか払われなかった。要
約すれば、サーバは単一の埋め込み型データストリーム
を出力し、デコーダはこのデータストリームから異なる
空間分解能、時間分解能及びデータ転送速度を有するビ
デオを抽出することができるような、終端間ビデオエン
コーディングを提供するビデオデリバリシステムに対す
る要望が存在している。最終的なビデオ圧縮は帯域幅が
伸縮可能であり、従って伝送速度が多分 10 ｋｂｐｓか
ら 10Ｍｂｐｓまで変化する異成分回路網を通して引き
渡し可能であろう。このようなシステムは、より低い帯
域幅リンクまたは輻輳を受入れるべきであり、またデコ
ーダの能力または要求には無関係にエンコーダを動作可
能にすべきである。
エンコード端において専用ハードウェアを必要とする
（例えば、ＭＰＥＧ圧縮標準のＭＰＥＧボードのよう
に）。若干の従来技術エンコーディング技術はソフトウ
ェアをベースとし、高速中央処理ユニット以外の専用ハ
ードウェアを用いずに動作するが、既知のソフトウェア
をベースとするアプローチは実時間で動作させるには計
算量が多過ぎる。例えば、SparcStation 10 ワークステ
ーション上を走るＪＰＥＧソフトウェアは、２−３フレ
ーム／秒（例えば、本発明のフレーム／秒能力の約１
％）だけしか処理できない。従来技術においては、かな
りのビデオサーバの研究が、応需（オンデマンド）状
況、参加制御、及びＲＡＩＤ発行のためのスケジューリ
ング方針に重点をおいていた。従来技術のエンコーダ動
作は、典型的に顧客デコーダの特性に依存している。簡
単に言えば、異なる帯域幅能力を有する異成分からなる
回路網を通して動作可能であり、ホストデコーダが種々
の空間及び時間分解能を有しているようなビデオサーバ
システムには比較的僅かな努力しか払われなかった。要
約すれば、サーバは単一の埋め込み型データストリーム
を出力し、デコーダはこのデータストリームから異なる
空間分解能、時間分解能及びデータ転送速度を有するビ
デオを抽出することができるような、終端間ビデオエン
コーディングを提供するビデオデリバリシステムに対す
る要望が存在している。最終的なビデオ圧縮は帯域幅が
伸縮可能であり、従って伝送速度が多分 10 ｋｂｐｓか
ら 10Ｍｂｐｓまで変化する異成分回路網を通して引き
渡し可能であろう。このようなシステムは、より低い帯
域幅リンクまたは輻輳を受入れるべきであり、またデコ
ーダの能力または要求には無関係にエンコーダを動作可
能にすべきである。
【０００６】好ましくは、デコーダはソフトウェアをベ
ースとすべきであり（例えば、計算システム外に特別な
専用ハードウェアを必要としない）、また実時間圧縮解
除を可能にすべきである。代替としてデコーダは、比較
的安価な成分を使用するハードウェアで実現可能にすべ
きである。システムは、空間分解能、時間分解能、デー
タ転送速度及び品質空間内の最も適切な点を選択するた
めに、ユーザがデリバリ帯域幅を選択できるようにすべ
きである。またシステムは、主観的なビデオ品質強調(
enhancement ) をも提供すべきであり、通信の誤りを許
容するために誤りに対する弾力性を含むべきである。本
発明は、終端間伸縮可能なビデオデリバリシステムのた
めの上述したようなデコーダを提供する。
ースとすべきであり（例えば、計算システム外に特別な
専用ハードウェアを必要としない）、また実時間圧縮解
除を可能にすべきである。代替としてデコーダは、比較
的安価な成分を使用するハードウェアで実現可能にすべ
きである。システムは、空間分解能、時間分解能、デー
タ転送速度及び品質空間内の最も適切な点を選択するた
めに、ユーザがデリバリ帯域幅を選択できるようにすべ
きである。またシステムは、主観的なビデオ品質強調(
enhancement ) をも提供すべきであり、通信の誤りを許
容するために誤りに対する弾力性を含むべきである。本
発明は、終端間伸縮可能なビデオデリバリシステムのた
めの上述したようなデコーダを提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】第１の実施例において本発明は、
ソフトウェアをベースとする１もしくは複数のデコーダ
の能力及び要求には無関係に動作するソフトウェアをベ
ースとするサーバ・エンコーダを有する終端間伸縮可能
なビデオデリバリシステムと共に使用する、計算の複雑
さが低い、ソフトウェアをベースとして迅速に動作する
デコーダを提供する。このデコーダは、中央処理ユニッ
ト（“ＣＰＵ”）と共に動作し、カラー変換、ディザリ
ング、カラーパレッティゼーション、補間、デシメーシ
ョン( decimation )、縁強調、等々を含む事前処理され
た動作を含む記憶されたルックアップテーブルに依存し
ている。第２の実施例では、デコーダ機能は、比較的簡
易な中央処理ユニットと共に動作する読出し専用メモリ
（“ＲＯＭ”）内に恒久的に記憶されている。エンコー
ダは、ラプラスのピラミッド分解をベースとする伸縮可
能な圧縮アルゴリズムを使用する。元の 640×480 画素
の画像はデシメートされて 320×240画素の画像にさ
れ、次にそれがデシメートされて 160×120 画素のベー
ス画像にされ、これがエンコーダにより伝送される。次
いで、このベース画像が圧縮されて 160×120 画素のベ
ース層にされる。この層が圧縮解除され、アップサンプ
ルされて、アップサンプルされた 320×240 画素の画像
が発生する。次いでアップサンプルされた 320×240 画
素の画像は 320×240 画素の画像から減算されて誤差画
像が求められる。この誤差画像は第１の強調層として伝
送される際に圧縮される。 160×120 画素の圧縮解除さ
れた画像もアップサンプルされアップサンプルされた 6
40×480 画素の画像にされ、この画像が元の 640×480
画素の画像から減算されて誤差画像が求められる。この
誤差画像は第２の強調層として伝送される際に圧縮され
る。
ソフトウェアをベースとする１もしくは複数のデコーダ
の能力及び要求には無関係に動作するソフトウェアをベ
ースとするサーバ・エンコーダを有する終端間伸縮可能
なビデオデリバリシステムと共に使用する、計算の複雑
さが低い、ソフトウェアをベースとして迅速に動作する
デコーダを提供する。このデコーダは、中央処理ユニッ
ト（“ＣＰＵ”）と共に動作し、カラー変換、ディザリ
ング、カラーパレッティゼーション、補間、デシメーシ
ョン( decimation )、縁強調、等々を含む事前処理され
た動作を含む記憶されたルックアップテーブルに依存し
ている。第２の実施例では、デコーダ機能は、比較的簡
易な中央処理ユニットと共に動作する読出し専用メモリ
（“ＲＯＭ”）内に恒久的に記憶されている。エンコー
ダは、ラプラスのピラミッド分解をベースとする伸縮可
能な圧縮アルゴリズムを使用する。元の 640×480 画素
の画像はデシメートされて 320×240画素の画像にさ
れ、次にそれがデシメートされて 160×120 画素のベー
ス画像にされ、これがエンコーダにより伝送される。次
いで、このベース画像が圧縮されて 160×120 画素のベ
ース層にされる。この層が圧縮解除され、アップサンプ
ルされて、アップサンプルされた 320×240 画素の画像
が発生する。次いでアップサンプルされた 320×240 画
素の画像は 320×240 画素の画像から減算されて誤差画
像が求められる。この誤差画像は第１の強調層として伝
送される際に圧縮される。 160×120 画素の圧縮解除さ
れた画像もアップサンプルされアップサンプルされた 6
40×480 画素の画像にされ、この画像が元の 640×480
画素の画像から減算されて誤差画像が求められる。この
誤差画像は第２の強調層として伝送される際に圧縮され
る。
【０００８】要約すると、ベース層、及び第１及び第２
の強調層は単一の埋込み型ビットストリームを構成し、
これは電話回線から無線伝送までの範囲にわたることが
できる異成分回路網を通してマルチキャストすることが
できる。埋込み型ビットストリーム内のパケットは、視
覚に対する重要度の順序に配列されたビットに優先順位
が与えられる。得られたビットストリームは重要度の低
いビットをドロップすることによって容易に再縮小さ
れ、従って数ｋｂｐｓから相当数のＭｂｐｓまでの帯域
幅伸縮可能性ダイナミックレンジが得られる。更に、こ
の埋込み型ビットストリームは、異なる特性を有するデ
コーダシステムを有している複数のユーザを受入れ可能
にする。送信端も、終端間伸縮可能なビデオデリバリシ
ステムをユーザに提供し、競合を解消するための、市販
品をベースとする機構を含んでいる。受信端において本
発明は、単一の埋込み型ビットストリームから異なる空
間及び時間分解能で異なるストリームを抽出する変化す
る特性の、ソフトウェアをベースとする、またはＲＯＭ
内に含まれるデコーダを備えている。 160×120 画素の
画像のデコーディングは、ベース層 160×120 画素の画
像の圧縮解除だけを含む。 320×240 画素の画像のデコ
ーディングは、ベース層の圧縮解除とアップサンプリン
グ（例えば、補間）とを含み、 320×240 画素の画像を
発生させる。この 320×240 画素の画像は、圧縮解除さ
れた後に、第１の強調層内の誤差データが加算される。
640×480 画素の画像を得るために、デコーダはアップ
サンプルされた 320×240 画素の画像をアップサンプル
して圧縮解除した後に第２の強調層内の誤差データを加
算する。
の強調層は単一の埋込み型ビットストリームを構成し、
これは電話回線から無線伝送までの範囲にわたることが
できる異成分回路網を通してマルチキャストすることが
できる。埋込み型ビットストリーム内のパケットは、視
覚に対する重要度の順序に配列されたビットに優先順位
が与えられる。得られたビットストリームは重要度の低
いビットをドロップすることによって容易に再縮小さ
れ、従って数ｋｂｐｓから相当数のＭｂｐｓまでの帯域
幅伸縮可能性ダイナミックレンジが得られる。更に、こ
の埋込み型ビットストリームは、異なる特性を有するデ
コーダシステムを有している複数のユーザを受入れ可能
にする。送信端も、終端間伸縮可能なビデオデリバリシ
ステムをユーザに提供し、競合を解消するための、市販
品をベースとする機構を含んでいる。受信端において本
発明は、単一の埋込み型ビットストリームから異なる空
間及び時間分解能で異なるストリームを抽出する変化す
る特性の、ソフトウェアをベースとする、またはＲＯＭ
内に含まれるデコーダを備えている。 160×120 画素の
画像のデコーディングは、ベース層 160×120 画素の画
像の圧縮解除だけを含む。 320×240 画素の画像のデコ
ーディングは、ベース層の圧縮解除とアップサンプリン
グ（例えば、補間）とを含み、 320×240 画素の画像を
発生させる。この 320×240 画素の画像は、圧縮解除さ
れた後に、第１の強調層内の誤差データが加算される。
640×480 画素の画像を得るために、デコーダはアップ
サンプルされた 320×240 画素の画像をアップサンプル
して圧縮解除した後に第２の強調層内の誤差データを加
算する。
【０００９】デコーディングは、加算と、小さい（ 12
Ｋｂ）メモリ内に記憶されているテーブルからの表引き
とを必要とするだけであるから、デコーディングは実時
間で発生する。更に、デコーダ機能は、簡易ＣＰＵの制
御の下に動作する 12 ＫｂＲＯＭ内に記憶させることが
できる。圧縮された画像の主観的な品質は、知覚的歪み
測度を使用して強調することが好ましい。システムは、
異成分回路網上に結合・源( joint-source )チャネルコ
ーディング能力をも提供する。ルックアップテーブルも
しくはコードブックは、逆知覚重み（事前処理済）、及
び逆変換（事前処理済）を含む。これによりデコーディ
ングは、表引き動作及び加算を含むだけでよいことにな
る。本発明によるデコーディングは、ルックアップテー
ブルまたはコードブック内のコードワードが事前処理さ
れたカラー変換、ディザリング、カラーパレッティゼー
ション、縁強調、デシメーション、及び補間を含むこと
を可能にする。以下の添付図面を参照しての本発明の好
ましい実施例例の説明から、本発明の他の特色及び長所
は明白になるであろう。
Ｋｂ）メモリ内に記憶されているテーブルからの表引き
とを必要とするだけであるから、デコーディングは実時
間で発生する。更に、デコーダ機能は、簡易ＣＰＵの制
御の下に動作する 12 ＫｂＲＯＭ内に記憶させることが
できる。圧縮された画像の主観的な品質は、知覚的歪み
測度を使用して強調することが好ましい。システムは、
異成分回路網上に結合・源( joint-source )チャネルコ
ーディング能力をも提供する。ルックアップテーブルも
しくはコードブックは、逆知覚重み（事前処理済）、及
び逆変換（事前処理済）を含む。これによりデコーディ
ングは、表引き動作及び加算を含むだけでよいことにな
る。本発明によるデコーディングは、ルックアップテー
ブルまたはコードブック内のコードワードが事前処理さ
れたカラー変換、ディザリング、カラーパレッティゼー
ション、縁強調、デシメーション、及び補間を含むこと
を可能にする。以下の添付図面を参照しての本発明の好
ましい実施例例の説明から、本発明の他の特色及び長所
は明白になるであろう。
【００１０】
【実施例】図１に、本発明による１もしくは複数のデコ
ーダ４０、４０’を含む終端間の伸縮可能なビデオデリ
バリシステムを示す。デコーダ４０、４０’は、計算の
複雑さが低いソフトウェアをベースとするユニットであ
ることも、またはハードウェアで実現することもでき
る。オーディオ及びビデオ情報１０はサーバまたはエン
コーダ２０に結合されている。エンコーダはこの情報を
信号処理して単一の埋込み型情報ストリームを生成し、
このストリームは異成分回路網３０、３０’を介して、
最小の中央処理ユニット資源を使用する１もしくはそれ
以上の目標顧客またはソフトウェアをベースとするデコ
ーダシステム４０、４０’へ伝送される。回路網伝送は
いわゆる回路網雲５０を通すことができ、そこから単一
の埋込み型情報ストリームはデコーダへマルチキャスト
されるか、もしくはデコーダ４０’への伝送は二地点間
伝送であることができる。回路網は、広範に変化する
（多分、電話の 10 ｋｂｐｓからＡＴＭ回路網の 100Ｍ
ｂｐｓまたはそれ以上までの範囲にわたる）帯域幅特性
を有しているので「異成分」である。以下に説明するよ
うに、単一の埋込み型情報ストリームは低い帯域幅回路
網リンクを受入れるために、または回路網の輻輳に適応
させるために必要に応じて容易に伸縮される。
ーダ４０、４０’を含む終端間の伸縮可能なビデオデリ
バリシステムを示す。デコーダ４０、４０’は、計算の
複雑さが低いソフトウェアをベースとするユニットであ
ることも、またはハードウェアで実現することもでき
る。オーディオ及びビデオ情報１０はサーバまたはエン
コーダ２０に結合されている。エンコーダはこの情報を
信号処理して単一の埋込み型情報ストリームを生成し、
このストリームは異成分回路網３０、３０’を介して、
最小の中央処理ユニット資源を使用する１もしくはそれ
以上の目標顧客またはソフトウェアをベースとするデコ
ーダシステム４０、４０’へ伝送される。回路網伝送は
いわゆる回路網雲５０を通すことができ、そこから単一
の埋込み型情報ストリームはデコーダへマルチキャスト
されるか、もしくはデコーダ４０’への伝送は二地点間
伝送であることができる。回路網は、広範に変化する
（多分、電話の 10 ｋｂｐｓからＡＴＭ回路網の 100Ｍ
ｂｐｓまたはそれ以上までの範囲にわたる）帯域幅特性
を有しているので「異成分」である。以下に説明するよ
うに、単一の埋込み型情報ストリームは低い帯域幅回路
網リンクを受入れるために、または回路網の輻輳に適応
させるために必要に応じて容易に伸縮される。
【００１１】サーバ２０は、メモリを内蔵する中央処理
ユニット（“ＣＰＵ”）（全体を５５で示す）、本発明
による伸縮可能なビデオエンコーダ６０、オーディオ、
ビデオ及び文章情報を同期させる機構７０、伸縮可能な
ビデオエンコーダによって処理された情報をビデオディ
スク９０（または他の記憶媒体）上に配列する機構８０
を含んでいる。信号処理済のオーディオ情報のための記
憶装置１００も設けられている。伸縮可能なビデオエン
コーダ６０を構成しているソフトウェアは、サーバ２０
内、例えばＣＰＵユニット５５に内蔵されているメモリ
の中にデジタル的に記憶させることが好ましい。参加制
御機構１１０は処理されたビデオ記憶装置９０に結合さ
れ、またビット誤りまたはパケットセルの損失を処理す
る通信誤り回復機構１２０もビデオ記憶装置９０に結合
されている。デコーダアルゴリズムは、これらの通信誤
りを許容する誤りに対する弾力性を与える。サーバは、
回路網インタフェース１３０を通して１もしくは複数の
異成分回路網と通信する。ソフトウェアだけで（例え
ば、専用ハードウェアを使用せずに）実現することが好
ましい伸縮可能なビデオエンコーダ６０は、単一の埋込
み型情報ストリームを生成する。エンコーダ６０は、ラ
プラスのピラミッド分解に基づく新しいビデオコーディ
ングアルゴリズムを使用して埋込み型情報ストリームを
生成する。（ラプラスのピラミッドは当分野においては
公知の圧縮の形状であり、その理由から詳細な説明は省
略する。） 生成された埋込み型ストリームは、サーバ
２０が受信側の１もしくは複数のデコーダの特性を知ら
なくとも、サーバ２０がホストデコーダ４０、４０’に
種々の空間及び時間分解能を持たせることを可能にす
る。
ユニット（“ＣＰＵ”）（全体を５５で示す）、本発明
による伸縮可能なビデオエンコーダ６０、オーディオ、
ビデオ及び文章情報を同期させる機構７０、伸縮可能な
ビデオエンコーダによって処理された情報をビデオディ
スク９０（または他の記憶媒体）上に配列する機構８０
を含んでいる。信号処理済のオーディオ情報のための記
憶装置１００も設けられている。伸縮可能なビデオエン
コーダ６０を構成しているソフトウェアは、サーバ２０
内、例えばＣＰＵユニット５５に内蔵されているメモリ
の中にデジタル的に記憶させることが好ましい。参加制
御機構１１０は処理されたビデオ記憶装置９０に結合さ
れ、またビット誤りまたはパケットセルの損失を処理す
る通信誤り回復機構１２０もビデオ記憶装置９０に結合
されている。デコーダアルゴリズムは、これらの通信誤
りを許容する誤りに対する弾力性を与える。サーバは、
回路網インタフェース１３０を通して１もしくは複数の
異成分回路網と通信する。ソフトウェアだけで（例え
ば、専用ハードウェアを使用せずに）実現することが好
ましい伸縮可能なビデオエンコーダ６０は、単一の埋込
み型情報ストリームを生成する。エンコーダ６０は、ラ
プラスのピラミッド分解に基づく新しいビデオコーディ
ングアルゴリズムを使用して埋込み型情報ストリームを
生成する。（ラプラスのピラミッドは当分野においては
公知の圧縮の形状であり、その理由から詳細な説明は省
略する。） 生成された埋込み型ストリームは、サーバ
２０が受信側の１もしくは複数のデコーダの特性を知ら
なくとも、サーバ２０がホストデコーダ４０、４０’に
種々の空間及び時間分解能を持たせることを可能にす
る。
【００１２】エンコーディングを図２に示す。概述すれ
ば、ベース層は、離散余弦変換（“ＤＣＴ”）と、それ
に続く知覚重み付けと、それに続くベクトル量子化とを
行うことによるコーディングである。ベース層はコード
化され、次に高い層へ補間される。次に高い層において
は、元の画像に対する誤差が求められる。この誤差も、
ＤＣＴと、それに続く知覚重み付けと、それに続くベク
トル量子化とを使用してコード化される。このプロセス
は次に高いレベルの画像に対しても繰り返される。詳述
すれば、図２に示すように、源１０からの元の 640×48
0 画素の画像２００は伸縮可能なビデオエンコーダ６０
へ供給される。プロセス段階２１０においてこの画像は
320×240 画素（画像２２０）にデシメートされ（例え
ば、濾波及びサブサンプルされ）、プロセス段階２３０
においてエンコーダ６０によるエンコードのために画像
２２０がデシメートされてベース層 160×120 画素の画
像２４０にされる。160×120 画素のベース層の場合に
は、エンコーディングは２×２ブロック（例えば、１つ
のライン上の２つの隣接する画素、及びそのブロックを
限定している次のライン上の２つの隣接する画素）にＤ
ＣＴを適用し、その変換の結果に木構造型ベクトル量子
化（“ＴＳＶＱ”）を行うことが好ましい。 320×240
画素の第１の強調層の場合には、エンコーディングは４
×４ブロックにＤＣＴと、それに続くＴＳＶＱを適用
し、そして 640×480 画素の強調層の場合には、エンコ
ーディングは８×８ブロックにＤＣＴと、それに続くＴ
ＳＶＱを適用する。
ば、ベース層は、離散余弦変換（“ＤＣＴ”）と、それ
に続く知覚重み付けと、それに続くベクトル量子化とを
行うことによるコーディングである。ベース層はコード
化され、次に高い層へ補間される。次に高い層において
は、元の画像に対する誤差が求められる。この誤差も、
ＤＣＴと、それに続く知覚重み付けと、それに続くベク
トル量子化とを使用してコード化される。このプロセス
は次に高いレベルの画像に対しても繰り返される。詳述
すれば、図２に示すように、源１０からの元の 640×48
0 画素の画像２００は伸縮可能なビデオエンコーダ６０
へ供給される。プロセス段階２１０においてこの画像は
320×240 画素（画像２２０）にデシメートされ（例え
ば、濾波及びサブサンプルされ）、プロセス段階２３０
においてエンコーダ６０によるエンコードのために画像
２２０がデシメートされてベース層 160×120 画素の画
像２４０にされる。160×120 画素のベース層の場合に
は、エンコーディングは２×２ブロック（例えば、１つ
のライン上の２つの隣接する画素、及びそのブロックを
限定している次のライン上の２つの隣接する画素）にＤ
ＣＴを適用し、その変換の結果に木構造型ベクトル量子
化（“ＴＳＶＱ”）を行うことが好ましい。 320×240
画素の第１の強調層の場合には、エンコーディングは４
×４ブロックにＤＣＴと、それに続くＴＳＶＱを適用
し、そして 640×480 画素の強調層の場合には、エンコ
ーディングは８×８ブロックにＤＣＴと、それに続くＴ
ＳＶＱを適用する。
【００１３】段階２５０において 160×120 画素のベー
ス画像２４０が圧縮されて 160×120 画素のベース層に
形成され、次いで段階２７０において圧縮解除される。
得られた圧縮解除された画像２８０は補間段階２９０に
よってアップサンプルされ、アップサンプルされた 320
×240 画素の画像３００にされる。加算段階３１０にお
いて、アップサンプルされた 320×240 画素の画像３０
０が 320×240 画素の画像２２０から減算され、誤差画
像３２０が求められる。段階３３０において、誤差画像
３２０が圧縮され、次いで 640×480 画素の第１の強調
層３４０として伝送される。また 160×120 画素の圧縮
された画像２８０は、段階３５０においてアップサンプ
ルされ、アップサンプルされた 640×480 画素の画像３
６０にされる。加算段階３７０において、アップサンプ
ルされた 640×480 画素の画像３６０は元の640×480
画素の画像２００から減算され、誤差画像３８０が求め
られる。段階３９０において、誤差画像は圧縮されて 3
20×240 画素の第２の強調層４００にされ、これが伝送
される。以上のように、層２６０、３４０、及び４００
は、伸縮可能なビデオエンコーダ６０によって生成され
た埋込み型ビットストリームを構成しているのである。
ス画像２４０が圧縮されて 160×120 画素のベース層に
形成され、次いで段階２７０において圧縮解除される。
得られた圧縮解除された画像２８０は補間段階２９０に
よってアップサンプルされ、アップサンプルされた 320
×240 画素の画像３００にされる。加算段階３１０にお
いて、アップサンプルされた 320×240 画素の画像３０
０が 320×240 画素の画像２２０から減算され、誤差画
像３２０が求められる。段階３３０において、誤差画像
３２０が圧縮され、次いで 640×480 画素の第１の強調
層３４０として伝送される。また 160×120 画素の圧縮
された画像２８０は、段階３５０においてアップサンプ
ルされ、アップサンプルされた 640×480 画素の画像３
６０にされる。加算段階３７０において、アップサンプ
ルされた 640×480 画素の画像３６０は元の640×480
画素の画像２００から減算され、誤差画像３８０が求め
られる。段階３９０において、誤差画像は圧縮されて 3
20×240 画素の第２の強調層４００にされ、これが伝送
される。以上のように、層２６０、３４０、及び４００
は、伸縮可能なビデオエンコーダ６０によって生成され
た埋込み型ビットストリームを構成しているのである。
【００１４】図２から、本発明による伸縮可能なビデオ
エンコーダ６０が３つの画像分解能をエンコードしてい
ることが理解できよう。伝送されるベース層２６０は圧
縮された 160×120 画素の画像２４０のための圧縮され
たデータを有している。第１の強調層３４０は圧縮され
た 320×240 画素の画像２２０に関する誤差データを有
しており、第２の強調層４００は圧縮された 640×480
画素の画像２００に関する誤差データを有している。以
上のように、本発明は変換バンドを横切るベクトル量子
化を使用してコーディングを埋込み、埋込み型ビットス
トリームによって帯域幅伸縮可能性を与える。ベクトル
量子化技術は当分野においては公知である。例えば、 1
992 年に Kluwer Academic Pressから刊行された A. Ge
rso 及び R.M. Gray著 "Vector Quantization and Sign
al Compression "を参照されたい。埋込み型コーディン
グ及びベクトル量子化は各々、例えばベクトル量子化
（“ＶＱ”）の連続近似バージョンによるのように木構
造型ベクトル量子化法によって遂行することができる。
常ＶＱにおいては、コードワードは構成されていないコ
ードブック内にあり、各入力ベクトルは最小歪みコード
ワードに写像される。従ってＶＱはボロノア( Voronoi
) エンコーディング領域内に入力空間の区分（パーテ
ィション）を誘起する。
エンコーダ６０が３つの画像分解能をエンコードしてい
ることが理解できよう。伝送されるベース層２６０は圧
縮された 160×120 画素の画像２４０のための圧縮され
たデータを有している。第１の強調層３４０は圧縮され
た 320×240 画素の画像２２０に関する誤差データを有
しており、第２の強調層４００は圧縮された 640×480
画素の画像２００に関する誤差データを有している。以
上のように、本発明は変換バンドを横切るベクトル量子
化を使用してコーディングを埋込み、埋込み型ビットス
トリームによって帯域幅伸縮可能性を与える。ベクトル
量子化技術は当分野においては公知である。例えば、 1
992 年に Kluwer Academic Pressから刊行された A. Ge
rso 及び R.M. Gray著 "Vector Quantization and Sign
al Compression "を参照されたい。埋込み型コーディン
グ及びベクトル量子化は各々、例えばベクトル量子化
（“ＶＱ”）の連続近似バージョンによるのように木構
造型ベクトル量子化法によって遂行することができる。
常ＶＱにおいては、コードワードは構成されていないコ
ードブック内にあり、各入力ベクトルは最小歪みコード
ワードに写像される。従ってＶＱはボロノア( Voronoi
) エンコーディング領域内に入力空間の区分（パーテ
ィション）を誘起する。
【００１５】一方、ＴＳＶＱを使用した場合には、コー
ドワードはある木構造に配列され、各入力ベクトルは
（根ノードから）最小歪み子ノードに連続的に写像され
る。従ってＴＳＶＱは、木の３つの深さが増すにつれ
て、階層的区分または入力空間の進歩( refinement )を
誘起する。この連続的な進歩の故に、葉ノードへの入力
ベクトルの写像は、根から葉までの経路地図によって高
精度で、または経路の何等かのプレフィックスによって
低めの精度で、表すことができる。ＴＳＶＱは、もし木
の深さがＲであり、ベクトルディメンションがｋであれ
ば、ビット転送速度 0/k，・・・・・，R/k を全て達成
できるようなデータの埋込み型エンコーディングを生成
する。さらなる圧縮を達成するために、索引・面(index
-plenes )をランレングスコード化し、それに続いてエ
ントロピコーディングすることができる。ＴＳＶＱを設
計するためのアルゴリズム及びその変形は詳細に研究さ
れている。上記 Gerso及び Gray の処理は、これらのア
ルゴリズムの背景探査を与えている。従来の技術では、
自乗平均誤差は、典型的には歪み測度として使用され、
離散余弦変換（“ＤＣＴ”）の後にスカラ量子化を行っ
ている。一方、本発明はＤＣＴを遂行した後に、好まし
くは知覚モデルを用いてデータの全ブロックをベクトル
量子化する。主観的に有意味の歪み測度が、ＴＳＶＱの
設計及び動作に使用される。この目的のために、ＤＣＴ
を使用してベクトル変換が行われる。次に、以下の入力
重み付けされた自乗誤差が変換係数に適用される。
ドワードはある木構造に配列され、各入力ベクトルは
（根ノードから）最小歪み子ノードに連続的に写像され
る。従ってＴＳＶＱは、木の３つの深さが増すにつれ
て、階層的区分または入力空間の進歩( refinement )を
誘起する。この連続的な進歩の故に、葉ノードへの入力
ベクトルの写像は、根から葉までの経路地図によって高
精度で、または経路の何等かのプレフィックスによって
低めの精度で、表すことができる。ＴＳＶＱは、もし木
の深さがＲであり、ベクトルディメンションがｋであれ
ば、ビット転送速度 0/k，・・・・・，R/k を全て達成
できるようなデータの埋込み型エンコーディングを生成
する。さらなる圧縮を達成するために、索引・面(index
-plenes )をランレングスコード化し、それに続いてエ
ントロピコーディングすることができる。ＴＳＶＱを設
計するためのアルゴリズム及びその変形は詳細に研究さ
れている。上記 Gerso及び Gray の処理は、これらのア
ルゴリズムの背景探査を与えている。従来の技術では、
自乗平均誤差は、典型的には歪み測度として使用され、
離散余弦変換（“ＤＣＴ”）の後にスカラ量子化を行っ
ている。一方、本発明はＤＣＴを遂行した後に、好まし
くは知覚モデルを用いてデータの全ブロックをベクトル
量子化する。主観的に有意味の歪み測度が、ＴＳＶＱの
設計及び動作に使用される。この目的のために、ＤＣＴ
を使用してベクトル変換が行われる。次に、以下の入力
重み付けされた自乗誤差が変換係数に適用される。
【００１６】
【数１】
【００１７】上式において、〔 〕及び〔 〕は変
換されたベクトルｙの成分及び対応する再生ベクトル
〔 〕の成分であり、一方〔 〕は一般的にｙに依
存する重みベクトルの成分である。換言すれば、歪みは
元の変換されたベクトルと、対応する再生されたベクト
ルとの自乗差の重みを付けた和である。本発明によれ
ば、重みは、異なる変換係数、またはバンド内の量子化
誤差に対する人の視覚感性を反映している。重みは、モ
デルマスキング効果に対して入力依存である。重みは、
ベクトル量子化に関する知覚歪み測度に使用した場合、
各バンド毎の実効ステップサイズ、またはビット割当て
を制御する。変換係数が、重み付けされた自乗誤差歪み
測度に対してベクトル量子化される場合には、重み
ｗ1 ，・・・・・，ｗk が果たす役割は、スカラ量子化
の場合におけるステップサイズに対応する。従って、知
覚モデルは、ステップサイズ、またはビット割当てアル
ゴリズム内へではなく、ＶＱ歪み測度内へ取り入れられ
る。これにより、重みは入力ベクトルと共に変化するこ
とができ、しかもデコーダは、重みに関する何等かの副
情報を伝送することをエンコーダに要求することなく、
動作することができる。
換されたベクトルｙの成分及び対応する再生ベクトル
〔 〕の成分であり、一方〔 〕は一般的にｙに依
存する重みベクトルの成分である。換言すれば、歪みは
元の変換されたベクトルと、対応する再生されたベクト
ルとの自乗差の重みを付けた和である。本発明によれ
ば、重みは、異なる変換係数、またはバンド内の量子化
誤差に対する人の視覚感性を反映している。重みは、モ
デルマスキング効果に対して入力依存である。重みは、
ベクトル量子化に関する知覚歪み測度に使用した場合、
各バンド毎の実効ステップサイズ、またはビット割当て
を制御する。変換係数が、重み付けされた自乗誤差歪み
測度に対してベクトル量子化される場合には、重み
ｗ1 ，・・・・・，ｗk が果たす役割は、スカラ量子化
の場合におけるステップサイズに対応する。従って、知
覚モデルは、ステップサイズ、またはビット割当てアル
ゴリズム内へではなく、ＶＱ歪み測度内へ取り入れられ
る。これにより、重みは入力ベクトルと共に変化するこ
とができ、しかもデコーダは、重みに関する何等かの副
情報を伝送することをエンコーダに要求することなく、
動作することができる。
【００１８】図２に示す圧縮エンコーダの第１段階にお
いては、画像はＤＣＴを使用して変換される。エンコー
ダの第２段は、変換されたブロックのベクトルを形成す
る。次に知覚的に有意味の歪み測度で設計されたＴＳＶ
Ｑを使用してＤＣＴ係数がベクトル量子化される。エン
コーダは、異なる索引面を有する埋込み型ストリームと
して索引を送る。第１の索引面は転送速度 1/k ＴＳＶ
Ｑコードブックのための索引を含む。第２の索引面は付
加的な索引を含み、この付加的な索引は第１の索引面と
共に転送速度 2/k ＴＳＶＱコードブックのための索引
を与える。残余の索引面も同様に、それぞれ 3/k，4/k
，・・・・・，R/k ＴＳＶＱコードブックのための索
引の部分を有している。これらの索引のエンコーディン
グにより、埋込み型の優先順位付けられたビットストリ
ームが有利に発生する。従って、この埋込み型ビットス
トリームから索引面をドロップすることによって、転送
速度または帯域幅の伸縮性が容易に達成されることにな
る。受信端において、デコーダは残余の埋込み型ストリ
ームを使用して対応する転送速度のＴＳＶＱコードブッ
クを索引付けすることができる。現時点においては、エ
ンコーダアルゴリズムの好ましい実施例においてフレー
ム間圧縮が実現されていないので、フレーム・転送速度
の伸縮性はフレームをドロップすることによって容易に
達成することができる。このアルゴリズムは、ＴＳＶＱ
の埋込み特性の故に、知覚的に優先付けされたビットス
トリームをも提供する。もし望むならば、運動推定及び
／または条件付き補充もシステム内に取り入れることが
できる。
いては、画像はＤＣＴを使用して変換される。エンコー
ダの第２段は、変換されたブロックのベクトルを形成す
る。次に知覚的に有意味の歪み測度で設計されたＴＳＶ
Ｑを使用してＤＣＴ係数がベクトル量子化される。エン
コーダは、異なる索引面を有する埋込み型ストリームと
して索引を送る。第１の索引面は転送速度 1/k ＴＳＶ
Ｑコードブックのための索引を含む。第２の索引面は付
加的な索引を含み、この付加的な索引は第１の索引面と
共に転送速度 2/k ＴＳＶＱコードブックのための索引
を与える。残余の索引面も同様に、それぞれ 3/k，4/k
，・・・・・，R/k ＴＳＶＱコードブックのための索
引の部分を有している。これらの索引のエンコーディン
グにより、埋込み型の優先順位付けられたビットストリ
ームが有利に発生する。従って、この埋込み型ビットス
トリームから索引面をドロップすることによって、転送
速度または帯域幅の伸縮性が容易に達成されることにな
る。受信端において、デコーダは残余の埋込み型ストリ
ームを使用して対応する転送速度のＴＳＶＱコードブッ
クを索引付けすることができる。現時点においては、エ
ンコーダアルゴリズムの好ましい実施例においてフレー
ム間圧縮が実現されていないので、フレーム・転送速度
の伸縮性はフレームをドロップすることによって容易に
達成することができる。このアルゴリズムは、ＴＳＶＱ
の埋込み特性の故に、知覚的に優先付けされたビットス
トリームをも提供する。もし望むならば、運動推定及び
／または条件付き補充もシステム内に取り入れることが
できる。
【００１９】本発明による伸縮可能な圧縮は、画像走査
検索、マルチメディア応用、異なるフォーマットへのコ
ード変換及び埋込み型テレビジョン標準にとっても重要
である。埋込み型ストリームからなるパケットを優先順
位付けることによって、汎用計算システムの動的な環境
における回路網帯域幅、中央処理ユニット（“ＣＰ
Ｕ”）サイクル等のコンテンションに起因する輻輳は、
伝送される埋込み型ストリームからそれ程重要ではない
パケットを知的にドロップすることによって解消するこ
とができる。ビデオディスク記憶システム９０（図１参
照）上の情報レイアウトは、好ましくは、例えばベース
層ストリームと第１及び第２の強調層ストリームのよう
な２つのストリームとしてビデオを配置することを含
む。実際には、320 ×240 分解能の画像の双一次補間に
よってかなり良好な品質のビデオを得ることができるか
ら、640 ×480 分解能のための誤差信号を記憶する必要
はない。ベース層データは、ディスクサブシステム９０
上の強調層データとは分離したストリームとして記憶さ
れる。これによりシステムは、少ないユーザが強調層デ
ータを受信することを選択している場合、より多くのユ
ーザが参加することを許す。以下に説明するように、ベ
ース層データは階層的に記憶され、各フレーム毎のデー
タは一緒に記憶される。各フレームは、ルックアップに
使用される異なる数のビットに対応する１組の索引面を
有している。
検索、マルチメディア応用、異なるフォーマットへのコ
ード変換及び埋込み型テレビジョン標準にとっても重要
である。埋込み型ストリームからなるパケットを優先順
位付けることによって、汎用計算システムの動的な環境
における回路網帯域幅、中央処理ユニット（“ＣＰ
Ｕ”）サイクル等のコンテンションに起因する輻輳は、
伝送される埋込み型ストリームからそれ程重要ではない
パケットを知的にドロップすることによって解消するこ
とができる。ビデオディスク記憶システム９０（図１参
照）上の情報レイアウトは、好ましくは、例えばベース
層ストリームと第１及び第２の強調層ストリームのよう
な２つのストリームとしてビデオを配置することを含
む。実際には、320 ×240 分解能の画像の双一次補間に
よってかなり良好な品質のビデオを得ることができるか
ら、640 ×480 分解能のための誤差信号を記憶する必要
はない。ベース層データは、ディスクサブシステム９０
上の強調層データとは分離したストリームとして記憶さ
れる。これによりシステムは、少ないユーザが強調層デ
ータを受信することを選択している場合、より多くのユ
ーザが参加することを許す。以下に説明するように、ベ
ース層データは階層的に記憶され、各フレーム毎のデー
タは一緒に記憶される。各フレームは、ルックアップに
使用される異なる数のビットに対応する１組の索引面を
有している。
【００２０】圧縮されたストリームは帯域幅及び品質要
求に依存する異なる数のビットを有する表引き索引から
なっている。各フレーム毎の表引き索引は、回路網伝送
のための応用レベル見出しを用いて事前フォーマットさ
れた索引面の群として記憶される。ルックアップ索引の
４つの最上位ビットを、フレームブロックの第１の区分
として一緒に記憶することが好ましい。次いで、表引き
の４つの付加的な１ビット面がフレームブロックの分離
した区分として順次に記憶され、それぞれ４、５、６、
７、８ビットを有する表引き索引にされる。異なる表引
き索引は、異なる帯域幅要求を有するデータストリーム
を作る。図１において、サーバ２０はディスク９０から
ベース信号フレームブロックを取り込み、選択された区
分を回路網３０、３０’上へ伝送する。システムの顧客
端においては、受信応用に対してビット面を表引き索引
へ再パックすることが残されている。誤りデータも同様
に別のデータストリームとして配置される。表引き索引
は、ビットストリーム内の各フレームブロック毎に第１
の区分内の表引き索引の最上位の２ビットとして記憶さ
せることが好ましい。次いで表引き索引の第２の２ビッ
トを第２の区分として、次に表引き索引の４つの付加的
な１ビット区分を記憶させ、それぞれ２、４、５、６、
７、８ビットを有する表引き索引を作る。しかしなが
ら、ビットパターンの他のエンコーディングも使用する
ことができる。
求に依存する異なる数のビットを有する表引き索引から
なっている。各フレーム毎の表引き索引は、回路網伝送
のための応用レベル見出しを用いて事前フォーマットさ
れた索引面の群として記憶される。ルックアップ索引の
４つの最上位ビットを、フレームブロックの第１の区分
として一緒に記憶することが好ましい。次いで、表引き
の４つの付加的な１ビット面がフレームブロックの分離
した区分として順次に記憶され、それぞれ４、５、６、
７、８ビットを有する表引き索引にされる。異なる表引
き索引は、異なる帯域幅要求を有するデータストリーム
を作る。図１において、サーバ２０はディスク９０から
ベース信号フレームブロックを取り込み、選択された区
分を回路網３０、３０’上へ伝送する。システムの顧客
端においては、受信応用に対してビット面を表引き索引
へ再パックすることが残されている。誤りデータも同様
に別のデータストリームとして配置される。表引き索引
は、ビットストリーム内の各フレームブロック毎に第１
の区分内の表引き索引の最上位の２ビットとして記憶さ
せることが好ましい。次いで表引き索引の第２の２ビッ
トを第２の区分として、次に表引き索引の４つの付加的
な１ビット区分を記憶させ、それぞれ２、４、５、６、
７、８ビットを有する表引き索引を作る。しかしなが
ら、ビットパターンの他のエンコーディングも使用する
ことができる。
【００２１】ビデオサーバは、幾つかのドライブを横切
って各（データストリーム）をストライプするためにＲ
ＡＩＤ状技術を使用することが好ましい。ＲＡＩＤ設計
技術は当分野においては公知である。例えば、 1993 年
の Proc. ACM Multimedia に所載の F. Tobagiらの論文
" Streaming RAID - A disk array management system
for video files, " を参照されたい。ＲＡＩＤ設計に
よれば、サーバの容量を減少させることなく、どのよう
な単一のディスク障害からも回復することができる。Ｒ
ＡＩＤ設計は、複数のユーザをそのサーバの合計帯域幅
内に収容することができる限り、所与のビデオタイトル
の活動ユーザ数がどのようであっても制約を設けない。
つまり、その利用は、異なるオフセット（または相対位
置）において同一のタイトルを受信する全ての活動ユー
ザから、異なるストリームを受信する全ての活動ユーザ
にわたることができる。ベース層データ及び強調層デー
タのストリームをＲＡＩＤ群内のドライブの集合を横切
って固定サイズ単位にストライプし、付加的なドライブ
上にパリティを配置することが好ましい。ストリームが
読出される回数に較べればデータ更新は極めて稀である
から、パリティドライブの選択は固定されている。好ま
しいストライピング方針は、個々のフレームのための全
ての表引き索引を一緒に１つのディスク上に維持する。
これにより、ユーザがユーザの表示へシングルステップ
もしくは高速前進する時の位置決めを容易ならしめるこ
とができるが、細分化により記憶容量が若干失われると
いうペナルティが課せられる。ストライプレベルにパリ
ティを使用すると、全排他的ＯＲ回復データ集合を保持
するのに実質的により多くのバッファ空間を使用する費
用はかかるが、ドライブ障害の後に迅速な回復が可能に
なる。
って各（データストリーム）をストライプするためにＲ
ＡＩＤ状技術を使用することが好ましい。ＲＡＩＤ設計
技術は当分野においては公知である。例えば、 1993 年
の Proc. ACM Multimedia に所載の F. Tobagiらの論文
" Streaming RAID - A disk array management system
for video files, " を参照されたい。ＲＡＩＤ設計に
よれば、サーバの容量を減少させることなく、どのよう
な単一のディスク障害からも回復することができる。Ｒ
ＡＩＤ設計は、複数のユーザをそのサーバの合計帯域幅
内に収容することができる限り、所与のビデオタイトル
の活動ユーザ数がどのようであっても制約を設けない。
つまり、その利用は、異なるオフセット（または相対位
置）において同一のタイトルを受信する全ての活動ユー
ザから、異なるストリームを受信する全ての活動ユーザ
にわたることができる。ベース層データ及び強調層デー
タのストリームをＲＡＩＤ群内のドライブの集合を横切
って固定サイズ単位にストライプし、付加的なドライブ
上にパリティを配置することが好ましい。ストリームが
読出される回数に較べればデータ更新は極めて稀である
から、パリティドライブの選択は固定されている。好ま
しいストライピング方針は、個々のフレームのための全
ての表引き索引を一緒に１つのディスク上に維持する。
これにより、ユーザがユーザの表示へシングルステップ
もしくは高速前進する時の位置決めを容易ならしめるこ
とができるが、細分化により記憶容量が若干失われると
いうペナルティが課せられる。ストライプレベルにパリ
ティを使用すると、全排他的ＯＲ回復データ集合を保持
するのに実質的により多くのバッファ空間を使用する費
用はかかるが、ドライブ障害の後に迅速な回復が可能に
なる。
【００２２】本発明においては、ビデオサーバは回路網
層内のパケットストリームの基礎として直接的に平面(
planar )ビデオストリームフォーマットを使用する。埋
込み型ストリームビデオ＋応用パケット見出しがディス
ク９０から読出され、正確に同一のフォーマットで回路
網へ伝送される。例えば、好ましい実施例では、ベース
ビデオ層は一緒に記憶されている表引き索引の４つの最
上位ビットを有している。従ってこれらのビットは１つ
の 2440 バイトのパケットとして伝送され、低位ビット
の各付加的な索引ビット面は分離した 640バイトのパケ
ットとして伝送される。見出しは、各パケットを識別可
能なスタンドアロンユニットにするのに十分なフレーム
シーケンス番号、名目フレーム転送速度、サイズ、仮想
タイムスタンプ、及びビット面の型の指定子を含んでい
る。サーバは、ディスクサブシステムから検索されたス
トライプ済フレームデータから各ビット面群パケットを
抽出するために、自己識別用見出しを使用する。サーバ
は、回路網伝送とディスク読出し要求とを歩調合わせす
るための手段として、見出しシーケンス及び転送速度情
報をも使用する。サーバは、ディスク読出し及び回路網
パケットの伝送のための待合わせの処理及び引き渡し時
間費用を測定するために、フィードバックループを使用
する。次いでサーバは、これらの測度を使用してビデオ
ストリームフレーム転送速度を整合させるために、次の
ディスク読出し及びパケット伝送活動（即ち、Ｘミリ秒
後にビデオの次のフレームの伝送を開始する）をスケジ
ュールする。サーバは、デコーダからのスローダウン／
スピードアップフィードバックに基づいて伝送速度を適
度にすることができる。
層内のパケットストリームの基礎として直接的に平面(
planar )ビデオストリームフォーマットを使用する。埋
込み型ストリームビデオ＋応用パケット見出しがディス
ク９０から読出され、正確に同一のフォーマットで回路
網へ伝送される。例えば、好ましい実施例では、ベース
ビデオ層は一緒に記憶されている表引き索引の４つの最
上位ビットを有している。従ってこれらのビットは１つ
の 2440 バイトのパケットとして伝送され、低位ビット
の各付加的な索引ビット面は分離した 640バイトのパケ
ットとして伝送される。見出しは、各パケットを識別可
能なスタンドアロンユニットにするのに十分なフレーム
シーケンス番号、名目フレーム転送速度、サイズ、仮想
タイムスタンプ、及びビット面の型の指定子を含んでい
る。サーバは、ディスクサブシステムから検索されたス
トライプ済フレームデータから各ビット面群パケットを
抽出するために、自己識別用見出しを使用する。サーバ
は、回路網伝送とディスク読出し要求とを歩調合わせす
るための手段として、見出しシーケンス及び転送速度情
報をも使用する。サーバは、ディスク読出し及び回路網
パケットの伝送のための待合わせの処理及び引き渡し時
間費用を測定するために、フィードバックループを使用
する。次いでサーバは、これらの測度を使用してビデオ
ストリームフレーム転送速度を整合させるために、次の
ディスク読出し及びパケット伝送活動（即ち、Ｘミリ秒
後にビデオの次のフレームの伝送を開始する）をスケジ
ュールする。サーバは、デコーダからのスローダウン／
スピードアップフィードバックに基づいて伝送速度を適
度にすることができる。
【００２３】更に図１を参照する。受信端において、本
発明による１もしくは複数のデコーダ４０は、中央処理
ユニット（“ＣＰＵ”）１４０を含む。このＣＰＵは、
ＣＰＵ自体と、キャッシュメモリを含む内蔵メモリとを
含む。１もしくは複数のデコーダ４０は、入力埋込み型
ストリームからのオーディオ及びビデオ情報を同期させ
る機構１４５と、オーディオデコーダ１５０と、ビデオ
デコーダ１６０をも含む。これらのデコーダからの出力
は、例えばスピーカ１９０のような音響発生器と、ビデ
オ表示装置１８０とに結合されている。もしデコーダが
ソフトウェアをベースとしていれば、関連するＣＰＵが
実行するデコーディングプロセス段階は、例えばメモリ
１４０のようなメモリ内に記憶させておくことが好まし
い。代替として、例えば簡単な表示応用のように、全Ｃ
ＰＵ動作が要求されないような応用においては、本発明
によるデコーダは、例えば単にＣＰＵと読出し専用メモ
リ（“ＲＯＭ”）とからなるユニット１５５だけのよう
なハードウェアで実現しても差し支えない。ユニット１
５５内の比較的簡易な中央処理ユニットＣＰＵは、内蔵
ＲＯＭと一緒になって、数ドルで製造することができる
ハードウェアを表している。
発明による１もしくは複数のデコーダ４０は、中央処理
ユニット（“ＣＰＵ”）１４０を含む。このＣＰＵは、
ＣＰＵ自体と、キャッシュメモリを含む内蔵メモリとを
含む。１もしくは複数のデコーダ４０は、入力埋込み型
ストリームからのオーディオ及びビデオ情報を同期させ
る機構１４５と、オーディオデコーダ１５０と、ビデオ
デコーダ１６０をも含む。これらのデコーダからの出力
は、例えばスピーカ１９０のような音響発生器と、ビデ
オ表示装置１８０とに結合されている。もしデコーダが
ソフトウェアをベースとしていれば、関連するＣＰＵが
実行するデコーディングプロセス段階は、例えばメモリ
１４０のようなメモリ内に記憶させておくことが好まし
い。代替として、例えば簡単な表示応用のように、全Ｃ
ＰＵ動作が要求されないような応用においては、本発明
によるデコーダは、例えば単にＣＰＵと読出し専用メモ
リ（“ＲＯＭ”）とからなるユニット１５５だけのよう
なハードウェアで実現しても差し支えない。ユニット１
５５内の比較的簡易な中央処理ユニットＣＰＵは、内蔵
ＲＯＭと一緒になって、数ドルで製造することができる
ハードウェアを表している。
【００２４】目標デコーダシステム４０は、少なくとも
160×120 、 320×240 、 640×480 画素の空間分解能
と、少なくとも１乃至３フレーム／秒の時間分解能を限
定可能であるべきである。デコーダシステム４０は、 1
0 ｋｂｐｓから 10 Ｍｂｐｓまでのビデオデコーダのダ
イナミックレンジを有する帯域幅伸縮性を受入れなけれ
ばならない。本発明によれば、ビデオエンコーダ６０は
単一の埋込み型ストリームを供給し、デコーダ４０はデ
コーダ能力及び要求に依存して、そのストリームから異
なる空間及び時間分解能と異なるデコーダ転送速度とで
異なるストリームを抽出することができる。しかしなが
ら上述したように、エンコーダ埋込みは、単一の埋込み
型情報ストリームを受信する１もしくは複数のデコーダ
の特性には無関係である。例えばデコーダ４０は、ユー
ザが多分ニュースである関連セグメントに関する資料を
走査検索することを可能にし、そしてユーザが全検査に
関して選択することを可能にする探索エンジンを含むこ
とができる。サーバ２０内において、ビデオ記憶装置９
０は全分解能、全フレーム転送速度ニュースストーリー
を、それらの年齢及びディスクからＣＤ ＲＯＭ、テー
プへのアクセス履歴に基づいて移行させ、隠れている低
分解能バージョンを残して走査検索動作を支援する。も
しニュースセグメントがより普遍的または重要になれ
ば、より高い分解能を検索して記憶階層９０のよりアク
セス可能な部分に記憶させることができる。
160×120 、 320×240 、 640×480 画素の空間分解能
と、少なくとも１乃至３フレーム／秒の時間分解能を限
定可能であるべきである。デコーダシステム４０は、 1
0 ｋｂｐｓから 10 Ｍｂｐｓまでのビデオデコーダのダ
イナミックレンジを有する帯域幅伸縮性を受入れなけれ
ばならない。本発明によれば、ビデオエンコーダ６０は
単一の埋込み型ストリームを供給し、デコーダ４０はデ
コーダ能力及び要求に依存して、そのストリームから異
なる空間及び時間分解能と異なるデコーダ転送速度とで
異なるストリームを抽出することができる。しかしなが
ら上述したように、エンコーダ埋込みは、単一の埋込み
型情報ストリームを受信する１もしくは複数のデコーダ
の特性には無関係である。例えばデコーダ４０は、ユー
ザが多分ニュースである関連セグメントに関する資料を
走査検索することを可能にし、そしてユーザが全検査に
関して選択することを可能にする探索エンジンを含むこ
とができる。サーバ２０内において、ビデオ記憶装置９
０は全分解能、全フレーム転送速度ニュースストーリー
を、それらの年齢及びディスクからＣＤ ＲＯＭ、テー
プへのアクセス履歴に基づいて移行させ、隠れている低
分解能バージョンを残して走査検索動作を支援する。も
しニュースセグメントがより普遍的または重要になれ
ば、より高い分解能を検索して記憶階層９０のよりアク
セス可能な部分に記憶させることができる。
【００２５】デコーダは、ＣＰＵユニット１４０が内蔵
しているキャッシュメモリを効率的に使用するように設
計されているコードブックから表引きするために、埋込
み型ビットストリームからの索引だけを使用する。本発
明によれば、ビデオストリームのデコーディングは直接
的であり、コードブックをＣＰＵキャッシュメモリ内へ
ロードし、記憶されているコードブックテーブルから表
引きを遂行することからなる。実際には、コードブック
はキャッシュメモリの約 12 ｋｂ以内に記憶させること
ができる。上述したように、より複雑なプロセッサ（ユ
ニット１４０に関連しているＣＰＵのような）の全機能
が必要ではない場合には、代替として、ユニット１５５
に小さい、例えば約 12 ｋｂのＲＯＭを含ませ、これを
簡易プロセッサユニットＣＰＵ’の制御の下に安価に応
用のデコーダ動作を行わせることができる。図１におい
て、ハードウェアをベースとする（例えばＲＯＭをベー
スとする）デコーダは、ユニット１５５を含むが、ユニ
ット１４０は含まないことを理解されたい。ビデオデコ
ーダ１６０はラプラスのピラミッドデコーディングアル
ゴリズムを使用し、そして３つまでの空間分解能、即ち
160×120 画素、 320×240 画素、及び 640×480 画素
を支援できることが好ましい。更にデコーダ１６０は、
フレームがエンコーダ６０によって独立的にコード化さ
れているので、どのようなフレーム転送速度をも支援す
ることができる。
しているキャッシュメモリを効率的に使用するように設
計されているコードブックから表引きするために、埋込
み型ビットストリームからの索引だけを使用する。本発
明によれば、ビデオストリームのデコーディングは直接
的であり、コードブックをＣＰＵキャッシュメモリ内へ
ロードし、記憶されているコードブックテーブルから表
引きを遂行することからなる。実際には、コードブック
はキャッシュメモリの約 12 ｋｂ以内に記憶させること
ができる。上述したように、より複雑なプロセッサ（ユ
ニット１４０に関連しているＣＰＵのような）の全機能
が必要ではない場合には、代替として、ユニット１５５
に小さい、例えば約 12 ｋｂのＲＯＭを含ませ、これを
簡易プロセッサユニットＣＰＵ’の制御の下に安価に応
用のデコーダ動作を行わせることができる。図１におい
て、ハードウェアをベースとする（例えばＲＯＭをベー
スとする）デコーダは、ユニット１５５を含むが、ユニ
ット１４０は含まないことを理解されたい。ビデオデコ
ーダ１６０はラプラスのピラミッドデコーディングアル
ゴリズムを使用し、そして３つまでの空間分解能、即ち
160×120 画素、 320×240 画素、及び 640×480 画素
を支援できることが好ましい。更にデコーダ１６０は、
フレームがエンコーダ６０によって独立的にコード化さ
れているので、どのようなフレーム転送速度をも支援す
ることができる。
【００２６】デコーディング方法を図３に示す。 160×
120 画素の画像をデコードするには、デコーダ１６０は
段階４１０において、ベース層の 160×120 画素の画像
２６０を圧縮解除するだけでよい。得られた画像４２０
はビデオモニタ１８０（または他の装置）へコピーされ
る。添付した付録１は、本発明と共に使用される圧縮解
除の例である。320×240 画素の画像を得るために、デ
コーダ１６０は先ずベース層２６０を圧縮解除し（段階
４１０）、次いで段階４４０においてアップサンプルし
て正確な空間分解能、例えば 320×240 画素を有する画
像４５０を作る。次に段階４６０において、第１の強調
層３４０内の誤差データを圧縮解除する。圧縮解除され
た画像４７０は、アップサンプルされたベース画像４５
０に加算される（段階４８０）。得られた 320×240 画
素の画像４９０はデコーダ１６０によって適当な表示機
構１８０へ送られる。640×480 画素の画像を得るため
にアップサンプルされた 320×240 画素の画像４５０は
段階５００においてアップサンプルされ、正確な空間分
解能、例えば640×480 画素を有する画像５１０が作ら
れる。次に段階５２０において、第２の強調層４００内
の誤差データが圧縮解除される。圧縮解除された画像５
３０はアップサンプルされたベース画像５１０に加算さ
れる（段階５４０）。得られた640×480 画素の画像５
５０はデコーダ１６０によって適当な表示機構１８０へ
送られる。
120 画素の画像をデコードするには、デコーダ１６０は
段階４１０において、ベース層の 160×120 画素の画像
２６０を圧縮解除するだけでよい。得られた画像４２０
はビデオモニタ１８０（または他の装置）へコピーされ
る。添付した付録１は、本発明と共に使用される圧縮解
除の例である。320×240 画素の画像を得るために、デ
コーダ１６０は先ずベース層２６０を圧縮解除し（段階
４１０）、次いで段階４４０においてアップサンプルし
て正確な空間分解能、例えば 320×240 画素を有する画
像４５０を作る。次に段階４６０において、第１の強調
層３４０内の誤差データを圧縮解除する。圧縮解除され
た画像４７０は、アップサンプルされたベース画像４５
０に加算される（段階４８０）。得られた 320×240 画
素の画像４９０はデコーダ１６０によって適当な表示機
構１８０へ送られる。640×480 画素の画像を得るため
にアップサンプルされた 320×240 画素の画像４５０は
段階５００においてアップサンプルされ、正確な空間分
解能、例えば640×480 画素を有する画像５１０が作ら
れる。次に段階５２０において、第２の強調層４００内
の誤差データが圧縮解除される。圧縮解除された画像５
３０はアップサンプルされたベース画像５１０に加算さ
れる（段階５４０）。得られた640×480 画素の画像５
５０はデコーダ１６０によって適当な表示機構１８０へ
送られる。
【００２７】図３から及び上述した説明から明白なよう
に、埋込み型ビットストリームからベース層を得るため
には表引きしか必要とせず、一方強調層を得るためには
ベース画像及び誤差画像の表引きの遂行と、それに続く
加算プロセスとが含まれる。データはソフトウェアをベ
ースとしており、全てのデータ動作が実際には事前処理
によって事前に遂行されているので、迅速に動作する。
ＴＳＶＱデコーダコードブックはエンコーダコードブッ
クのコードワードに対して遂行される逆ＤＣＴを含む。
従って、デコーダにおいて逆ブロック変換を遂行する必
要はない。カラー変換、即ちＹＵＶからＲＧＢへの変換
も、対応するカラー変換されたコードブックを記憶する
ことによって、事前処理段階として遂行される。ビデオ
を制限されたカラーパレット表示装置に表示させるため
には、デコーダコードブックの得られたコードワードを
カラー量子化アルゴリズムを使用して量子化する。この
ようなアルゴリズムの１つは、IEEE Transactions on I
mage Processing に刊行を受諾された出願人 Chaddhaら
の論文 "Fast Vector Quantization Algorithms for Co
lor Palette Design Based on Human Vision Perceptio
n, "によって提唱されている。
に、埋込み型ビットストリームからベース層を得るため
には表引きしか必要とせず、一方強調層を得るためには
ベース画像及び誤差画像の表引きの遂行と、それに続く
加算プロセスとが含まれる。データはソフトウェアをベ
ースとしており、全てのデータ動作が実際には事前処理
によって事前に遂行されているので、迅速に動作する。
ＴＳＶＱデコーダコードブックはエンコーダコードブッ
クのコードワードに対して遂行される逆ＤＣＴを含む。
従って、デコーダにおいて逆ブロック変換を遂行する必
要はない。カラー変換、即ちＹＵＶからＲＧＢへの変換
も、対応するカラー変換されたコードブックを記憶する
ことによって、事前処理段階として遂行される。ビデオ
を制限されたカラーパレット表示装置に表示させるため
には、デコーダコードブックの得られたコードワードを
カラー量子化アルゴリズムを使用して量子化する。この
ようなアルゴリズムの１つは、IEEE Transactions on I
mage Processing に刊行を受諾された出願人 Chaddhaら
の論文 "Fast Vector Quantization Algorithms for Co
lor Palette Design Based on Human Vision Perceptio
n, "によって提唱されている。
【００２８】本発明によれば、カラー変換は、ＲＧＢも
しくはＹＵＶカラーベクトルをコードブックコードワー
ドから形成し、それらを所要のアルファベットサイズに
カラー量子化することを含む。従って、同一の埋込み型
索引ストリームを使用して、例えば１ビット乃至 24 ビ
ットのカラーのような正しいアルファベットサイズを有
する適切なコードブックを有する異なるアルファベット
デコーダ上に画像を表示することができる。受信端のビ
デオデコーダ４０、４０’は、回路網から受信したパケ
ットから表引き索引を再組立する責を負う。もしそれ程
重要ではない索引ビット面パケットの１つが何故か失わ
れれば、デコーダはより上位のビットを使用してより短
いルックアップテーブル索引を構成する。これにより、
品質は低いが、それでも認識可能な画像が得られる。索
引ビット面を含む別々に識別されたパケットを使用する
ことによって、回路網は、それ程重要ではないパケット
をドロップする副効果としてビデオを容易に伸縮するこ
とができる。ＡＴＭのようなＱＯＳ修飾子を供給する回
路網では、複数の回路を使用してパケットをドロップす
べき順序（即ち、最下位ビット面パケットを最初に）を
指示することができる。ＩＰルータ環境においては、そ
れ程重要ではないパケットを適切に破棄するためにパケ
ットフィルタを構成することができる。優先順位付けさ
れた回路網の場合には、ベース層は優先順位の高いチャ
ネルで送られ、強調層は優先順位の低いチャネルで送ら
れる。誤りに対する弾力性を与えるためにある冗長度を
付加する固定レートコーディング方式を使用すると、パ
ケットが失われた場合に頑強性が得られる。
しくはＹＵＶカラーベクトルをコードブックコードワー
ドから形成し、それらを所要のアルファベットサイズに
カラー量子化することを含む。従って、同一の埋込み型
索引ストリームを使用して、例えば１ビット乃至 24 ビ
ットのカラーのような正しいアルファベットサイズを有
する適切なコードブックを有する異なるアルファベット
デコーダ上に画像を表示することができる。受信端のビ
デオデコーダ４０、４０’は、回路網から受信したパケ
ットから表引き索引を再組立する責を負う。もしそれ程
重要ではない索引ビット面パケットの１つが何故か失わ
れれば、デコーダはより上位のビットを使用してより短
いルックアップテーブル索引を構成する。これにより、
品質は低いが、それでも認識可能な画像が得られる。索
引ビット面を含む別々に識別されたパケットを使用する
ことによって、回路網は、それ程重要ではないパケット
をドロップする副効果としてビデオを容易に伸縮するこ
とができる。ＡＴＭのようなＱＯＳ修飾子を供給する回
路網では、複数の回路を使用してパケットをドロップす
べき順序（即ち、最下位ビット面パケットを最初に）を
指示することができる。ＩＰルータ環境においては、そ
れ程重要ではないパケットを適切に破棄するためにパケ
ットフィルタを構成することができる。優先順位付けさ
れた回路網の場合には、ベース層は優先順位の高いチャ
ネルで送られ、強調層は優先順位の低いチャネルで送ら
れる。誤りに対する弾力性を与えるためにある冗長度を
付加する固定レートコーディング方式を使用すると、パ
ケットが失われた場合に頑強性が得られる。
【００２９】本発明によるサーバは２つの利用シナリ
オ、即ち二地点間要求（デマンド）（例えば、図１の回
路網３０’、デコーダ４０’）、またはマルチキャスト
（例えば、図１の回路網雲５０、回路網３０、デコーダ
４０）を支援できることが理解されよう。二地点間要求
環境においては、各宛先のシステムデコーダはその特定
要求をサーバに提示する。そこでサーバは埋込み型スト
リームの選択された要素を回路網を通して宛先へ送る。
分離した回路網ストリーム／宛先によって、再生／停止
／高速順方向巻き戻し／高速逆方向巻き戻しのようなＶ
ＣＲ型の機能性をユーザに与えることができる。もし回
路網上に輻輳が発生すれば、ルータ及びスイッチは埋込
み型ストリームからパケットを知的にドロップし、より
少ない数の表引きビットを与えることができる。マルチ
キャスト環境においては、宛先デコーダに関する情報を
有していないサーバは、異なる分解能及び転送速度の全
埋込み型ストリームを１組の木として回路網上へ出力す
る。好ましい実施例では、所望のトラフィック制御の細
分性に依存して１乃至 11 の木が存在し得る。主トラフ
ィック管理は、それ程重要ではないビットストリームを
担持する木の枝を低い帯域幅の回路網に付加しないこと
によって、ユニキャスト木の構成中に遂行される。この
場合回路網は、特定の木に申込みをしていない回路網に
パケットを送らないことによって、帯域幅の不整合に注
意を払う。それでもスイッチ及びルータは、埋込み型ス
イッチからパケットを知的にドロップして表引きの少数
のビットを引き渡すことによって、時間的輻輳に反応す
る。
オ、即ち二地点間要求（デマンド）（例えば、図１の回
路網３０’、デコーダ４０’）、またはマルチキャスト
（例えば、図１の回路網雲５０、回路網３０、デコーダ
４０）を支援できることが理解されよう。二地点間要求
環境においては、各宛先のシステムデコーダはその特定
要求をサーバに提示する。そこでサーバは埋込み型スト
リームの選択された要素を回路網を通して宛先へ送る。
分離した回路網ストリーム／宛先によって、再生／停止
／高速順方向巻き戻し／高速逆方向巻き戻しのようなＶ
ＣＲ型の機能性をユーザに与えることができる。もし回
路網上に輻輳が発生すれば、ルータ及びスイッチは埋込
み型ストリームからパケットを知的にドロップし、より
少ない数の表引きビットを与えることができる。マルチ
キャスト環境においては、宛先デコーダに関する情報を
有していないサーバは、異なる分解能及び転送速度の全
埋込み型ストリームを１組の木として回路網上へ出力す
る。好ましい実施例では、所望のトラフィック制御の細
分性に依存して１乃至 11 の木が存在し得る。主トラフ
ィック管理は、それ程重要ではないビットストリームを
担持する木の枝を低い帯域幅の回路網に付加しないこと
によって、ユニキャスト木の構成中に遂行される。この
場合回路網は、特定の木に申込みをしていない回路網に
パケットを送らないことによって、帯域幅の不整合に注
意を払う。それでもスイッチ及びルータは、埋込み型ス
イッチからパケットを知的にドロップして表引きの少数
のビットを引き渡すことによって、時間的輻輳に反応す
る。
【００３０】デリバリシステムは、オーディオトラック
をディスク１００上に記憶させ、分離したエンティティ
として回路網を通して伝送された分離したストリームと
して処理する。オーディオフォーマットは８ｋＨｚの電
話の質（８ビットミュー・法則）から 48 ｋＨｚのステ
レオ品質のオーディオ（２チャネル、 16 ビット線形サ
ンプル）までの複数のデータフォーマットを支援する。
実際には、多くのビデオクリップは８ｋＨｚの電話オー
ディオを有することができ、中程度乃至低い帯域幅回路
網を通して資料配分を可能にしている。サーバは分離し
た高い、及び低い品質のオーディオトラックを記憶し、
ユーザが選択したオーディオトラックを伝送することが
できる。オーディオが分離した回路上で回路網を通過す
る際に、ビデオストリームより高いＱＯＳを容易にオー
ディオに与えることができる。従来技術において知られ
ているように複製オーディオパケットで回路網をロード
するのではなく、本発明においては、パケットが過度に
遅延するか、または失われた時にはオーディオを沈黙に
ランプダウンする。オーディオ及びビデオは、独立機構
を介してデコーディングシステムへ引き渡され、これら
２つのストリームはユーザへ最終的に提示するために機
構１４５によって同期させなければならない。デコーダ
においては、受信スレッド( threads ) は共用メモリ領
域（その中に現オーディオ及びビデオ表示ユニットのシ
ーケンス情報が書込まれる）を使用して通信する。
をディスク１００上に記憶させ、分離したエンティティ
として回路網を通して伝送された分離したストリームと
して処理する。オーディオフォーマットは８ｋＨｚの電
話の質（８ビットミュー・法則）から 48 ｋＨｚのステ
レオ品質のオーディオ（２チャネル、 16 ビット線形サ
ンプル）までの複数のデータフォーマットを支援する。
実際には、多くのビデオクリップは８ｋＨｚの電話オー
ディオを有することができ、中程度乃至低い帯域幅回路
網を通して資料配分を可能にしている。サーバは分離し
た高い、及び低い品質のオーディオトラックを記憶し、
ユーザが選択したオーディオトラックを伝送することが
できる。オーディオが分離した回路上で回路網を通過す
る際に、ビデオストリームより高いＱＯＳを容易にオー
ディオに与えることができる。従来技術において知られ
ているように複製オーディオパケットで回路網をロード
するのではなく、本発明においては、パケットが過度に
遅延するか、または失われた時にはオーディオを沈黙に
ランプダウンする。オーディオ及びビデオは、独立機構
を介してデコーディングシステムへ引き渡され、これら
２つのストリームはユーザへ最終的に提示するために機
構１４５によって同期させなければならない。デコーダ
においては、受信スレッド( threads ) は共用メモリ領
域（その中に現オーディオ及びビデオ表示ユニットのシ
ーケンス情報が書込まれる）を使用して通信する。
【００３１】人の知覚システムは、ビデオのドロップよ
りもオーディオのドロップアウトの方により鋭敏であ
り、オーディオを時間的に再処理するのはビデオよりも
困難である。従って、デコーダは同期の目的のためのマ
スタクロックとしてオーディオコーダを使用することが
好ましい。ストリームが進行するにつれて、デコーダス
レッドは現デコーダ項目のシーケンス情報を、ＣＰＵユ
ニット１４０に内蔵されているメモリの“ブラックボー
ド”または作業用記憶（もしくはスクラッチパッド）部
分上に転記する。スレーブスレッド（ビデオデコーダの
ような）はオーディオストリームの転記されたストリー
ム情報を使用して、それらのデータ要素を表示すべき時
点を決定する。次いでスレーブスレッドは、もしスレー
ブが早ければ（例えば、オーディオより 80 ミリ秒以上
に進んでいれば) 適切な時点まで遅らせる。もしスレー
ブデータが遅過ぎれば（例えば、オーディオよりも 20
ミリ秒以上遅れていれば) 遅いデータの処理を継続する
ことはデータをよりタイムリに遅らせることになるとの
想定の下にそれは破棄される。ビデオデータは、所望の
データ遅延レートからの偏差を任意選択的に測定し、ビ
デオサーバへスピードアップ及びスローダウン指示を送
る（戻す）ことができる。このプロセスは、要素がタイ
ムリに到着するストリームを同期させ、遅いストリーム
が他のストリームの進行を妨害することを許さない。
りもオーディオのドロップアウトの方により鋭敏であ
り、オーディオを時間的に再処理するのはビデオよりも
困難である。従って、デコーダは同期の目的のためのマ
スタクロックとしてオーディオコーダを使用することが
好ましい。ストリームが進行するにつれて、デコーダス
レッドは現デコーダ項目のシーケンス情報を、ＣＰＵユ
ニット１４０に内蔵されているメモリの“ブラックボー
ド”または作業用記憶（もしくはスクラッチパッド）部
分上に転記する。スレーブスレッド（ビデオデコーダの
ような）はオーディオストリームの転記されたストリー
ム情報を使用して、それらのデータ要素を表示すべき時
点を決定する。次いでスレーブスレッドは、もしスレー
ブが早ければ（例えば、オーディオより 80 ミリ秒以上
に進んでいれば) 適切な時点まで遅らせる。もしスレー
ブデータが遅過ぎれば（例えば、オーディオよりも 20
ミリ秒以上遅れていれば) 遅いデータの処理を継続する
ことはデータをよりタイムリに遅らせることになるとの
想定の下にそれは破棄される。ビデオデータは、所望の
データ遅延レートからの偏差を任意選択的に測定し、ビ
デオサーバへスピードアップ及びスローダウン指示を送
る（戻す）ことができる。このプロセスは、要素がタイ
ムリに到着するストリームを同期させ、遅いストリーム
が他のストリームの進行を妨害することを許さない。
【００３２】資源が欠乏している場合には、ユーザ要求
の大域優先順位付けを行って過負荷崩壊を保護しなけれ
ばならない。実際のシステムでは、サービス及び資源に
対する支払いを使用して各資源割当て決定の総合値を限
定することができる。これらの値が与えられると、ユー
ザ要求の総合順序付けを、例えば参加制御機構１１０に
よって行うことができ、それ程重要ではない要求をドロ
ップすることができる。ユーザは、ユーザが所与のサー
ビスに対して支払う意志があることを指定する。この提
唱された量及び要求した関連資源（回路網及びディスク
帯域幅）は、微視的経済モデルを使用してどの程度の量
の帯域幅資源がそのユーザに使用可能であるのかを決定
する、例えば参加制御機構１１０のような電子マーケッ
トに提示される。これらの技術は当分野においては公知
であり、例えば Bionomics Conference （ 1994 年10月
にカリフォルニア州サンフランシスコで開催）における
M. Millerの論文“ Extnding markets inward, " を参
照されたい。要求された特定の帯域幅の場合、空間分解
能、フレーム転送速度及びデータ転送速度（使用される
表引きのビット数）の最良の可能な組合わせを見出して
圧縮解除されたビデオの最良の品質を与えるために、テ
ーブルに索引を付ける。このテーブルは 1993 年11月の
Proc. of Asilomar Conference on Signals, Systems
and Computers に所載の N. Chaddha 及び T.H.Y. Meng
の論文“ Psycho-visual based distortion measures f
or image and video compression”に記載されているよ
うな主観的歪み測度を使用して作ることが好ましい。ユ
ーザが、空間分解能、フレーム転送測度、及び帯域幅を
直接指定するオプションも有することが好ましい。
の大域優先順位付けを行って過負荷崩壊を保護しなけれ
ばならない。実際のシステムでは、サービス及び資源に
対する支払いを使用して各資源割当て決定の総合値を限
定することができる。これらの値が与えられると、ユー
ザ要求の総合順序付けを、例えば参加制御機構１１０に
よって行うことができ、それ程重要ではない要求をドロ
ップすることができる。ユーザは、ユーザが所与のサー
ビスに対して支払う意志があることを指定する。この提
唱された量及び要求した関連資源（回路網及びディスク
帯域幅）は、微視的経済モデルを使用してどの程度の量
の帯域幅資源がそのユーザに使用可能であるのかを決定
する、例えば参加制御機構１１０のような電子マーケッ
トに提示される。これらの技術は当分野においては公知
であり、例えば Bionomics Conference （ 1994 年10月
にカリフォルニア州サンフランシスコで開催）における
M. Millerの論文“ Extnding markets inward, " を参
照されたい。要求された特定の帯域幅の場合、空間分解
能、フレーム転送速度及びデータ転送速度（使用される
表引きのビット数）の最良の可能な組合わせを見出して
圧縮解除されたビデオの最良の品質を与えるために、テ
ーブルに索引を付ける。このテーブルは 1993 年11月の
Proc. of Asilomar Conference on Signals, Systems
and Computers に所載の N. Chaddha 及び T.H.Y. Meng
の論文“ Psycho-visual based distortion measures f
or image and video compression”に記載されているよ
うな主観的歪み測度を使用して作ることが好ましい。ユ
ーザが、空間分解能、フレーム転送測度、及び帯域幅を
直接指定するオプションも有することが好ましい。
【００３３】上述した総合システムが、ソフトウェアを
ベースとするエンコーダとエンコーディング圧縮アルゴ
リズム、ディスク管理、回路網移送、ソフトウェアをベ
ースとするデコーダ、及び同期機構とを組合わせて、終
端間の伸縮可能なビデオデリバリサービスを提供するこ
とが理解されよう。このサービスは、事前処理、媒体サ
ーバ、及び媒体プレーヤからなる３つの群の成分に分割
することができる。処理成分は、オーディオ収集、ビデ
オ収集、ビデオ圧縮、及びデータストライピングツール
を含む。ビデオは収集され、シングルステップＶＣＲ装
置を使用してデジタル化される。従って各フレームは、
エンコーディングアルゴリズムを使用して圧縮されたオ
フライン（非実時間）である。現在では、ビデオデータ
のフレームを圧縮するのに SparcStation 20ワークステ
ーションで約１秒かかり、シングルステップＶＣＲ装置
は毎秒１フレームでステップすることができるので、収
集及び圧縮を重畳させることができる。オーディオデー
タは、テープ上の単一のパスとして収集することが好ま
しい。オーディオ及びビデオタイムスタンプ、及びシー
ケンス番号は、ビデオが記憶される際にデータストライ
ピングツールによって整列され、その後の媒体同期を容
易にする。オーディオ及びビデオデータは、ユーザが選
択したストライプサイズでディスク上にストライプする
ことが好ましい。好ましい実施例では、サーバ上の全て
のビデオデータは 48 キロバイトのストライプサイズを
使用している。これは、 48 キロバイト／ディスク転送
が、約 50 ％のディスク帯域幅のピーク負荷においてデ
ータを媒体サーバ成分に引渡す際に良好な使用率を呈す
るからである。
ベースとするエンコーダとエンコーディング圧縮アルゴ
リズム、ディスク管理、回路網移送、ソフトウェアをベ
ースとするデコーダ、及び同期機構とを組合わせて、終
端間の伸縮可能なビデオデリバリサービスを提供するこ
とが理解されよう。このサービスは、事前処理、媒体サ
ーバ、及び媒体プレーヤからなる３つの群の成分に分割
することができる。処理成分は、オーディオ収集、ビデ
オ収集、ビデオ圧縮、及びデータストライピングツール
を含む。ビデオは収集され、シングルステップＶＣＲ装
置を使用してデジタル化される。従って各フレームは、
エンコーディングアルゴリズムを使用して圧縮されたオ
フライン（非実時間）である。現在では、ビデオデータ
のフレームを圧縮するのに SparcStation 20ワークステ
ーションで約１秒かかり、シングルステップＶＣＲ装置
は毎秒１フレームでステップすることができるので、収
集及び圧縮を重畳させることができる。オーディオデー
タは、テープ上の単一のパスとして収集することが好ま
しい。オーディオ及びビデオタイムスタンプ、及びシー
ケンス番号は、ビデオが記憶される際にデータストライ
ピングツールによって整列され、その後の媒体同期を容
易にする。オーディオ及びビデオデータは、ユーザが選
択したストライプサイズでディスク上にストライプする
ことが好ましい。好ましい実施例では、サーバ上の全て
のビデオデータは 48 キロバイトのストライプサイズを
使用している。これは、 48 キロバイト／ディスク転送
が、約 50 ％のディスク帯域幅のピーク負荷においてデ
ータを媒体サーバ成分に引渡す際に良好な使用率を呈す
るからである。
【００３４】媒体サーバ成分は、セッション制御エージ
ェント、オーディオ伝送エージェント及びビデオ伝送エ
ージェントを含む。ユーザはサーバシステム上でセッシ
ョン制御エージェントに接続し、ビデオサービス及び回
路網帯域幅に支払いするように配列する。ユーザは、ユ
ーザが支払う意志がある費用を指定することができ、適
切に伸縮されたストリームがサーバに供給される。これ
によりセッション制御エージェント（例えば、参加制御
機構１１０）は、回路網デリバリ接続を準備し、ビデオ
及びオーディオ伝送エージェントを始動させる。セッシ
ョン制御エージェント１１０は需要家遠隔制御装置、回
路網管理システム、及び電子マーケットからの制御動作
の単一の入口点である。オーディオ及びビデオ伝送エー
ジェントは、ストライプされたディスクから媒体データ
を読出し、回路網上へのデータの伝送の歩調を合わせ
る。ビデオ伝送エージェントは、デコーダにおいて選択
された分解能で再構成するのに必要なビット面だけを伝
送することによって、埋込み型ビットストリームを実時
間で伸縮させる。例えば、 15 フレーム／秒で８ビット
のベース、４ビットの強調信号を有する 320×240 スト
リームはビデオデータの１フレームおきに伝送され、ベ
ースの各フレーム毎に全５パケットを有し、２つのパケ
ットだけが強調層の４つの最上位ビットを含むので、回
路網の利用率は 864Ｋｂになる。サーバは二地点間状態
またはマルチキャスト状態の何れかでビデオ及びオーデ
ィオを送信する。
ェント、オーディオ伝送エージェント及びビデオ伝送エ
ージェントを含む。ユーザはサーバシステム上でセッシ
ョン制御エージェントに接続し、ビデオサービス及び回
路網帯域幅に支払いするように配列する。ユーザは、ユ
ーザが支払う意志がある費用を指定することができ、適
切に伸縮されたストリームがサーバに供給される。これ
によりセッション制御エージェント（例えば、参加制御
機構１１０）は、回路網デリバリ接続を準備し、ビデオ
及びオーディオ伝送エージェントを始動させる。セッシ
ョン制御エージェント１１０は需要家遠隔制御装置、回
路網管理システム、及び電子マーケットからの制御動作
の単一の入口点である。オーディオ及びビデオ伝送エー
ジェントは、ストライプされたディスクから媒体データ
を読出し、回路網上へのデータの伝送の歩調を合わせ
る。ビデオ伝送エージェントは、デコーダにおいて選択
された分解能で再構成するのに必要なビット面だけを伝
送することによって、埋込み型ビットストリームを実時
間で伸縮させる。例えば、 15 フレーム／秒で８ビット
のベース、４ビットの強調信号を有する 320×240 スト
リームはビデオデータの１フレームおきに伝送され、ベ
ースの各フレーム毎に全５パケットを有し、２つのパケ
ットだけが強調層の４つの最上位ビットを含むので、回
路網の利用率は 864Ｋｂになる。サーバは二地点間状態
またはマルチキャスト状態の何れかでビデオ及びオーデ
ィオを送信する。
【００３５】媒体プレーヤ成分は、ソフトウェアをベー
スするか、またはＲＯＭをベースとするビデオデコーダ
４０、４０’、オーディオ受信機、及びユーザインタフ
ェースエージェントである。デコーダは回路網からデー
タを受信し、ルックアップテーブルを使用してそれをデ
コードし、そして結果をフレームバッファ上へ配置す
る。デコーダは、ＣＰＵに重い負担をかけずに、どのよ
うな最新のマイクロプロセッサ上でも走ることができ
る。オーディオ受信機は回路網からの読出しデコーダを
ループさせ、スピーカへ出力させるためにデータを待合
わせる。オーディオパケットが失われた場合には、オー
ディオ受信機はオーディオレベルを沈黙レベルまでラン
プダウンさせ、次いで次の受信に成功したオーディオパ
ケットの名目オーディオレベルにバックアップすること
が好ましい。システムは、ドイツの Proc. NOSSDAV '91
の 242-254頁に所載の J.D. Northcutt 及び E.M. Kuer
ner の論文“ System Support for Time-Critical appl
ications”に記述されているような技術を使用して媒体
同期を遂行し、宛先におけるオーディオストリームとビ
デオストリームとを整列させる。終端間フィードバック
は、応需の場合に使用されて流れを制御する。マルチキ
ャストの場合、宛先はフィードバックを持たずにサーバ
からの流れに従属される。ユーザインタフェースエージ
ェントは、流れ制御フィードバック及びユーザの始動／
停止制御を引渡す媒体サーバ上のセッションエージェン
トへの制御接続として働く。ユーザは、ユーザが支払う
意志がある費用を指定することができ、適切なストリー
ムがシステムによって供給される。
スするか、またはＲＯＭをベースとするビデオデコーダ
４０、４０’、オーディオ受信機、及びユーザインタフ
ェースエージェントである。デコーダは回路網からデー
タを受信し、ルックアップテーブルを使用してそれをデ
コードし、そして結果をフレームバッファ上へ配置す
る。デコーダは、ＣＰＵに重い負担をかけずに、どのよ
うな最新のマイクロプロセッサ上でも走ることができ
る。オーディオ受信機は回路網からの読出しデコーダを
ループさせ、スピーカへ出力させるためにデータを待合
わせる。オーディオパケットが失われた場合には、オー
ディオ受信機はオーディオレベルを沈黙レベルまでラン
プダウンさせ、次いで次の受信に成功したオーディオパ
ケットの名目オーディオレベルにバックアップすること
が好ましい。システムは、ドイツの Proc. NOSSDAV '91
の 242-254頁に所載の J.D. Northcutt 及び E.M. Kuer
ner の論文“ System Support for Time-Critical appl
ications”に記述されているような技術を使用して媒体
同期を遂行し、宛先におけるオーディオストリームとビ
デオストリームとを整列させる。終端間フィードバック
は、応需の場合に使用されて流れを制御する。マルチキ
ャストの場合、宛先はフィードバックを持たずにサーバ
からの流れに従属される。ユーザインタフェースエージ
ェントは、流れ制御フィードバック及びユーザの始動／
停止制御を引渡す媒体サーバ上のセッションエージェン
トへの制御接続として働く。ユーザは、ユーザが支払う
意志がある費用を指定することができ、適切なストリー
ムがシステムによって供給される。
【００３６】本発明によるプロトタイプシステムは、デ
コーダの空間及び時間要求及び使用可能な回路網帯域幅
に依存して、19.2ｋｂｐｓから２Ｍｂｐｓまで変化する
ビデオデコーダ転送測度を使用する。ＰＳＮＲは、 31.
63ｄＢ乃至 37.5 ｄＢの間で変化する。表１は SparcSt
ation 20上で 160×120 の分解能のビデオをデコードし
た結果を示している。表１から、 160×120 の分解能で
最高品質のストリーム（８ビットの索引）を得るのに必
要な時間が 2.45 ｍｓ／フレーム（ルックアップとパッ
キング時間の合計）であることが分かる。これは 400フ
レーム／秒の潜在的なフレーム転送速度に対応する。 表１． 160×120 分解能に対する結果（デコーダ） ルックア フレーム転送速度 ＣＰＵ時間／ パッキング時間 ップのビ ＰＳＮＲ(dB) の関数としての フレーム(ms) ／フレーム(ms) ットの数 帯域幅（Ｎ）kbps ４ 31.63 dB 19.2 N 1.24 ms 0 ms ５ 32.50 dB 24 N 1.32 ms 0.52 ms ６ 34 dB 28.8 N 1.26 ms 0.80 ms ７ 35.8 dB 33.6 N 1.10 ms 1.09 ms ８ 37.2 dB 38.4 N 1.18 ms 1.27 ms 同様に、表２は SparcStation 20上で 320×240 の分解
能のビデオをデコードした結果を示している。表２か
ら、 320×240 の分解能で最高品質のストリーム（８ビ
ットの索引、及び８ビットの第１の強調層索引）を得る
のに必要な時間が7.76 ｍｓ／フレーム（ルックアップ
とパッキング時間の合計）であることが分かる。これは
130フレーム／秒の潜在的なフレーム転送速度に対応す
る。
コーダの空間及び時間要求及び使用可能な回路網帯域幅
に依存して、19.2ｋｂｐｓから２Ｍｂｐｓまで変化する
ビデオデコーダ転送測度を使用する。ＰＳＮＲは、 31.
63ｄＢ乃至 37.5 ｄＢの間で変化する。表１は SparcSt
ation 20上で 160×120 の分解能のビデオをデコードし
た結果を示している。表１から、 160×120 の分解能で
最高品質のストリーム（８ビットの索引）を得るのに必
要な時間が 2.45 ｍｓ／フレーム（ルックアップとパッ
キング時間の合計）であることが分かる。これは 400フ
レーム／秒の潜在的なフレーム転送速度に対応する。 表１． 160×120 分解能に対する結果（デコーダ） ルックア フレーム転送速度 ＣＰＵ時間／ パッキング時間 ップのビ ＰＳＮＲ(dB) の関数としての フレーム(ms) ／フレーム(ms) ットの数 帯域幅（Ｎ）kbps ４ 31.63 dB 19.2 N 1.24 ms 0 ms ５ 32.50 dB 24 N 1.32 ms 0.52 ms ６ 34 dB 28.8 N 1.26 ms 0.80 ms ７ 35.8 dB 33.6 N 1.10 ms 1.09 ms ８ 37.2 dB 38.4 N 1.18 ms 1.27 ms 同様に、表２は SparcStation 20上で 320×240 の分解
能のビデオをデコードした結果を示している。表２か
ら、 320×240 の分解能で最高品質のストリーム（８ビ
ットの索引、及び８ビットの第１の強調層索引）を得る
のに必要な時間が7.76 ｍｓ／フレーム（ルックアップ
とパッキング時間の合計）であることが分かる。これは
130フレーム／秒の潜在的なフレーム転送速度に対応す
る。
【００３７】 表２． 320×240 分解能に対する結果（８ビットルックアップベース） ルックア フレーム転送速度 ＣＰＵ時間／ パッキング時間 ップのビ ＰＳＮＲ(dB) の関数としての フレーム(ms) ／フレーム(ms) ットの数 帯域幅（Ｎ）kbps ２ 33.72 dB 48 N 6.01 ms 0.385 ms ４ 35.0 dB 52.8 N 6.04 ms 0.645 ms ５ 35.65 dB 62.4 N 6.05 ms 0.92 ms ６ 36.26 dB 67.2 N 6.08 ms 1.20 ms ７ 36.9 dB 72 N 6.04 ms 1.48 ms ８ 37.5 dB 76.8 N 6.09 ms 1.67 ms 表３も SparcStation 20上で 640×480 の分解能のビデ
オをデコードした結果を示している。表３から、 640×
480 の分解能で最高品質のストリーム（８ビットのベー
ス、及び８ビットの強調層）を得るのに必要な時間が 2
4.62ｍｓ／フレーム（ルックアップとパッキング時間の
合計）であることが分かる。これは 40フレーム／秒の
潜在的なフレーム転送速度に対応する。
オをデコードした結果を示している。表３から、 640×
480 の分解能で最高品質のストリーム（８ビットのベー
ス、及び８ビットの強調層）を得るのに必要な時間が 2
4.62ｍｓ／フレーム（ルックアップとパッキング時間の
合計）であることが分かる。これは 40フレーム／秒の
潜在的なフレーム転送速度に対応する。
【００３８】 表３． 320×240 で補間した640 ×480 に対する結果 ルックア フレーム転送速度 ＣＰＵ時間／ パッキング時間 ップのビ ＰＳＮＲ(dB) の関数としての フレーム(ms) ／フレーム(ms) ットの数 帯域幅（Ｎ）kbps ２ 33.2 dB 48 N 22.8 ms 0.385 ms ４ 34 dB 52.8 N 22.87 ms 0.645 ms ５ 34.34 dB 62.4 N 23.14 ms 0.92 ms ６ 34.71 dB 67.2 N 22.93 ms 1.20 ms ７ 35.07 dB 72 N 22.90 ms 1.48 ms ８ 35.34 dB 76.8 N 22.95 ms 1.67 ms 表４は、 160×120 の分解能のビデオに関する個々のデ
ィスク毎の結果を示している。 160×120 において最高
品質のストリーム（８ビットのベース）を得るには Spa
rcStation 20ワークステーション上で 5.60 ｍｓのＣＰ
Ｕ時間と、２％の平均ＣＰＵ負荷を要することが分か
る。平均ディスクアクセス時間／フレームは 16 ｍｓで
ある。
ィスク毎の結果を示している。 160×120 において最高
品質のストリーム（８ビットのベース）を得るには Spa
rcStation 20ワークステーション上で 5.60 ｍｓのＣＰ
Ｕ時間と、２％の平均ＣＰＵ負荷を要することが分か
る。平均ディスクアクセス時間／フレームは 16 ｍｓで
ある。
【００３９】 表４．ディスクサーバにおける 160×120 に対する結果 ルックアップ フレーム転送速度 ＣＰＵ時間／ シーク時間 のビットの数 の関数としての フレーム(ms) (ms) 平均ＣＰＵ 帯域幅（Ｎ）kbps 負荷 ４ 19.2 N 2.84 ms 16 ms 1 % ５ 24 N 3.67 ms 16 ms 1 % ６ 28.8 N 4.48 ms 14 ms 2 % ７ 33.6 N 4.92 ms 14 ms 2 % ８ 38.4 N 5.60 ms 16 ms 2 % 同様に、表５は、 320×240 の分解能のビデオに関する
個々のディスク毎の結果を示している。 320×240 にお
いて最高品質のストリーム（８ビットのベース、及び８
ビットの強調層）を得るには SparcStation 20ワークス
テーション上で12.73ｍｓのＣＰＵ時間と、７％の平均
ＣＰＵ負荷を要することが分かる。平均ディスクアクセ
ス時間／フレームは 18 ｍｓである。
個々のディスク毎の結果を示している。 320×240 にお
いて最高品質のストリーム（８ビットのベース、及び８
ビットの強調層）を得るには SparcStation 20ワークス
テーション上で12.73ｍｓのＣＰＵ時間と、７％の平均
ＣＰＵ負荷を要することが分かる。平均ディスクアクセ
ス時間／フレームは 18 ｍｓである。
【００４０】 表５．ディスクサーバにおける 320×240 に対する結果 ルックアップ フレーム転送速度 ＣＰＵ時間／ シーク時間 のビットの数 の関数としての フレーム(ms) (ms) 平均ＣＰＵ 帯域幅（Ｎ）kbps 負荷 ２ 48 N 10.47 ms 18 ms 6 % ４ 52.8 N 11.02 ms 16 ms 6 % ５ 62.4 N 11.55 ms 18 ms 6 % ６ 67.2 N 12.29 ms 20 ms 7 % ７ 72 N 12.55 ms 20 ms 7 % ８ 76.8 N 12.73 ms 18 ms 7 % 以上に開示した実施例には、特許請求の範囲に記載され
た本発明の範囲から逸脱することなく多くの変更が可能
である。
た本発明の範囲から逸脱することなく多くの変更が可能
である。
【図１】本発明による終端間伸縮可能なビデオシステム
のブロック線図である。
のブロック線図である。
【図２】伸縮可能なビデオストリームを生成するための
本発明によるソフトウェアをベースとするエンコーディ
ング技術を示すブロック／流れ図である。
本発明によるソフトウェアをベースとするエンコーディ
ング技術を示すブロック／流れ図である。
【図３】本発明による単一の埋込み型ビデオストリーム
から伸縮可能なビデオを回復するデコーディング技術を
示すブロック／流れ図である。
から伸縮可能なビデオを回復するデコーディング技術を
示すブロック／流れ図である。
１０ オーディオ及びビデオ源 ２０ サーバ（エンコーダ） ３０ 異成分回路網 ４０ デコーダ ５０ 回路網雲 ５５ ＣＰＵ ６０ 伸縮可能なビデオエンコーダ ７０ 媒体同期機構 ８０ ディスクレイアウト ９０ ビデオディスク １００ オーディオディスク １１０ 参加制御機構 １２０ 通信誤り回復機構 １３０ 回路網インタフェース １４０ ＣＰＵ １５０ オーディオデコーダ １５５ ＲＯＭ １６０ ビデオデコーダ １８０ ビデオ表示装置 １９０ スピーカ
Claims (20)
- 【請求項１】 少なくとも１つの回路網を通して少なく
とも２つの空間分解能を含む情報を含む埋込み型ビット
ストリームをサーバが供給するようになっているビデオ
デリバリシステムに使用するデコーダにおいて、 メモリユニットに結合されている中央処理ユニットと、 上記メモリユニット内に記憶され、上記埋込み型ビット
ストリームを作る際に上記サーバが遂行するコードワー
ドに対してなされた機能の逆を表す事前処理された機能
を含むルックアップテーブルと、 上記中央処理ユニットの制御の下に動作し、上記埋込み
型ビットストリーム内に含まれている上記情報を処理す
る手段を備え、 上記処理手段は、上記埋込み型ビットストリーム内に含
まれているベース層データを圧縮解除することによって
第１の空間分解能の画像をデコードし、 上記処理手段は、上記ベース層データを圧縮解除するこ
とによって第２の、そしてより高い空間分解能の画像を
デコードして第１の中間画像を発生させ、上記第１の中
間画像をアップサンプリングして第１のアップサンプル
された画像を発生させ、上記埋込み型ビットストリーム
内に含まれている第１の強調層内の誤差データを圧縮解
除して上記第１のアップサンプルされた画像に加算する
ことを特徴とするデコーダ。 - 【請求項２】 上記埋込み型ビットストリームは少なく
とも３つの空間分解能を含み、上記処理手段は、上記第
１のアップサンプルされた画像をアップサンプリングす
ることによって上記第２の画像よりも空間分解能が高い
第３の画像をデコードして第２の中間画像を発生させ、
上記埋込み型ビットストリーム内に含まれている第２の
強調層内の誤差データを圧縮解除して上記第２の中間画
像に加算する請求項１に記載のデコーダ。 - 【請求項３】 上記処理手段は、上記メモリユニット内
に記憶されているアルゴリズムである請求項１に記載の
デコーダ。 - 【請求項４】 上記ベース層データ及び上記第１の強調
層内の上記誤差データの少なくとも一方は、上記メモリ
ユニット内の上記ルックアップテーブル内に記憶されて
いる請求項１に記載のデコーダ。 - 【請求項５】 上記第１のアップサンプルされた画像を
アップサンプリングするプロセス、及び上記第２の強調
層内の上記誤差データを圧縮解除するプロセスの少なく
とも一方は事前処理されて上記メモリユニット内の上記
ルックアップテーブル内に記憶されている請求項２に記
載のデコーダ。 - 【請求項６】 上記サーバは、空間分解能データを上記
埋込み型ビットストリーム内に画素ブロックでエンコー
ドし、 上記デコーダは、逆離散余弦変換と、それに続く少なく
とも上記データのブロックのベクトル量子化とを使用し
て上記埋込み型ビットストリームを誤差修正し、上記離
散余弦変換及び上記ベクトル量子化は事前処理されて上
記メモリユニット内の上記ルックアップテーブル内に記
憶されている請求項１に記載のデコーダ。 - 【請求項７】 上記ベクトル量子化は、人の知覚モデリ
ングを含む請求項６に記載のデコーダ。 - 【請求項８】 上記量子化は、木構造ベクトル量子化を
使用して遂行され、上記メモリユニットは木構造に配列
されたコードワードを記憶している請求項６に記載のデ
コーダ。 - 【請求項９】 上記木構造ベクトル量子化は、木の深さ
Ｒを有し、ベクトルディメンションはｋであり、そして
ビットストリームのビット転送速度０／ｋ，・・・・
・，Ｒ／ｋが上記埋込み型ビットストリームのために設
けられている請求項８に記載のデコーダ。 - 【請求項１０】 上記第１の画像は 160×120 画素の分
解能を有し、上記第２の画像は 320×240 画素の分解能
を有し、そして上記第３の画像は 640×480画素の分解
能を有している請求項２に記載のデコーダ。 - 【請求項１１】 上記処理手段は、上記埋込み型ビット
ストリーム内に含まれているベース層データを圧縮解除
することによって 160×120 画素の画像をデコードし、 上記処理手段は、上記ベース層データを圧縮解除するこ
とによって 320×240画素の画像をデコードして第１の
中間画像を発生させ、上記第１の中間画像をアップサン
プリングして第１のアップサンプルされた画像を発生さ
せ、上記埋込み型ビットストリーム内に含まれている第
１の強調層内の誤差データを圧縮解除して上記第１のア
ップサンプルされた画像に加算し、そして上記処理手段
は、上記アップサンプルされた画像をアップサンプリン
グすることによって 640×480 画素の画像をデコードし
て第２の中間画像を発生させ、上記埋込み型ビットスト
リーム内に含まれている第２の強調層内の誤差データを
圧縮解除して上記第２の中間画像に加算する請求項１０
に記載のデコーダ。 - 【請求項１２】 上記メモリユニットはキャッシュを含
む請求項１に記載のデコーダ。 - 【請求項１３】 少なくとも２つの空間分解能を含む情
報を含む埋込み型ビットストリームをサーバが供給する
ようになっているビデオデリバリシステムに使用するハ
ードウェアをベースとするデコーダにおいて、 読出し専用メモリを含むメモリユニットに結合されてい
る中央処理ユニットを備え、 上記読出し専用メモリは、上記埋込み型ビットストリー
ムを作る際に上記サーバが遂行するコードワードに対し
てなされた機能の逆を表す事前処理された機能を含み、 上記事前処理された機能は、上記埋込み型ビットストリ
ーム内に含まれているベース層データを圧縮解除するこ
とによって第１の空間分解能の画像をデコードする機能
と、上記ベース層データを圧縮解除することによって第
２の、そしてより高い空間分解能の画像をデコードして
第１の中間画像を発生させ、上記第１の中間画像をアッ
プサンプリングして第１のアップサンプルされた画像を
発生させ、上記埋込み型ビットストリーム内に含まれて
いる第１の強調層内の誤差データを圧縮解除して上記第
１のアップサンプルされた画像に加算することを特徴と
するデコーダ。 - 【請求項１４】 上記埋込み型ビットストリームは少な
くとも３つの空間分解能を含み、上記事前処理された機
能は、上記第１のアップサンプルされた画像をアップサ
ンプリングすることによって上記第２の画像よりも空間
分解能が高い第３の画像をデコードして第２の中間画像
を発生させ、上記埋込み型ビットストリーム内に含まれ
ている第２の強調層内の誤差データを圧縮解除して上記
第２の中間画像に加算することをも含む請求項１３に記
載のデコーダ。 - 【請求項１５】 上記サーバは、空間分解能データを画
素ブロックで上記埋込み型ビットストリーム内にエンコ
ードし、上記デコーダは、逆離散余弦変換と、それに続
く少なくとも上記データのブロックのベクトル量子化と
を使用して上記埋込み型ビットストリームを誤差修正
し、上記離散余弦変換及び上記ベクトル量子化は事前処
理されて上記読出し専用メモリ内に記憶されている請求
項１３に記載のデコーダ。 - 【請求項１６】 上記ベクトル量子化は、人の知覚モデ
リングを含む請求項１５に記載のデコーダ。 - 【請求項１７】 少なくとも１つの回路網を通して少な
くとも２つの空間分解能を含む情報を含む埋込み型ビッ
トストリームをサーバが供給するようになっているビデ
オデリバリシステムにおいて、デコーダによって受信さ
れた情報をデコードする方法であって、 （ａ）メモリユニットに結合されている中央処理ユニッ
トを準備する段階と、 （ｂ）上記メモリユニット内に記憶され、上記埋込み型
ビットストリームを作る際に上記サーバが遂行するコー
ドワードに対してなされた機能の逆を表す事前処理され
た機能を含むルックアップテーブルを準備する段階と、 （ｃ）上記中央処理ユニットの制御の下に動作し、上記
埋込み型ビットストリーム内に含まれている上記情報を
処理する手段を準備する段階を備え、 上記処理手段は、上記埋込み型ビットストリーム内に含
まれているベース層データを圧縮解除することによって
第１の空間分解能の画像をデコードし、 上記処理手段は、上記ベース層データを圧縮解除するこ
とによって第２の、そしてより高い空間分解能の画像を
デコードして第１の中間画像を発生させ、上記第１の中
間画像をアップサンプリングして第１のアップサンプル
された画像を発生させ、上記埋込み型ビットストリーム
内に含まれている第１の強調層内の誤差データを圧縮解
除して上記第１のアップサンプルされた画像に加算する
ことを特徴とする情報をデコードする方法。 - 【請求項１８】 上記段階（ｃ）は、上記第１のアップ
サンプルされた画像をアップサンプリングすることによ
って上記第２の画像よりも空間分解能が高い第３の画像
をデコードして第２の中間画像を発生させ、上記埋込み
型ビットストリーム内に含まれている第２の強調層内の
誤差データを圧縮解除して上記第２の中間画像に加算す
ることを含む請求項１７に記載の方法。 - 【請求項１９】 上記第１のアップサンプルされた画像
をアップサンプリングするプロセス、及び上記第２の強
調層内の上記誤差データを圧縮解除するプロセスの少な
くとも一方を事前処理して上記メモリユニット内に記憶
させる付加的な段階（ｄ）を含む請求項１７に記載の方
法。 - 【請求項２０】 上記サーバは、空間分解能データを画
素ブロックで上記埋込み型ビットストリーム内にエンコ
ードし、 上記段階（ｃ）は、逆離散余弦変換と、それに続く少な
くとも上記データのブロックのベクトル量子化とを使用
して上記埋込み型ビットストリームを誤差修正し、上記
離散余弦変換及び上記ベクトル量子化を事前処理して上
記メモリユニット内に記憶させることを含む請求項１７
に記載の方法。
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| JP (1) | JPH09139940A (ja) |
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