特許 7657651 映像圧縮および格納システムと映像圧縮および格納システムのフレーム圧縮方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-03-28

(45)【発行日】2025-04-07

(54)【発明の名称】映像圧縮および格納システムと映像圧縮および格納システムのフレーム圧縮方法

(51)【国際特許分類】

   H04N 19/126 20140101AFI20250331BHJP

   H04N 19/137 20140101ALI20250331BHJP

   H04N 19/172 20140101ALI20250331BHJP

   H04N 19/196 20140101ALI20250331BHJP

【ＦＩ】

H04N19/126

H04N19/137

H04N19/172

H04N19/196

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2021077978

(22)【出願日】2021-04-30

(65)【公開番号】P2022031120

(43)【公開日】2022-02-18

【審査請求日】2024-04-30

(31)【優先権主張番号】63/062,963

(32)【優先日】2020-08-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/063,004

(32)【優先日】2020-08-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】17/070,898

(32)【優先日】2020-10-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】512187343

【氏名又は名称】三星ディスプレイ株式會社

【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

【住所又は居所原語表記】１， Ｓａｍｓｕｎｇ－ｒｏ， Ｇｉｈｅｕｎｇ－ｇｕ， Ｙｏｎｇｉｎ－ｓｉ， Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】110002619

【氏名又は名称】弁理士法人ＰＯＲＴ

(72)【発明者】

【氏名】ティルマライ ビジャヤラガヴァン

【審査官】岩井 健二

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０５６９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２４９８５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２６１７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０３３３２５０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｎ １９／００ － １９／９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

フレームの元の標本を受信すること、
量子化器により、前記元の標本に基づいて量子化バンドに対応するインデックスを選択すること、
逆量子化器により、前記インデックスに基づいて前記量子化バンドの最大値を再構成偏向残差として出力すること、および
前記再構成偏向残差に基づいて、前記元の標本の再構成バージョンを生成すること、
を含み、
前記量子化器は、量子化誤差が負にならないよう、量子化バンドサイズと各バンドでの再構成ポイントを調整する、映像圧縮および格納システムのフレーム圧縮方法。

【請求項2】

前記元の標本から前の再構成標本の予測を引いて、前記元の標本の残差を生成すること、および
前記元の標本の残差にモジュロ加算を適用して、前記元の標本のビット深度と最大許容誤差に基づいて偏向残差を生成すること、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記残差に前記モジュロ加算を適用することは、前記偏向残差を次のように計算することを含み、
前記元の標本は、前記フレームの画素の色値に相当し、
前記偏向残差は、－δ≦ｅ’≦２^{ｂｉｔｄｅｐｔｈ－１}で表される範囲内にある、請求項２に記載の方法。

【数1】

（ｅ’は前記偏向残差を表し、ｅは前記元の標本の前記残差を表し、ｂｉｔｄｅｐｔｈは前記元の標本のビット深度を表し、δは前記最大許容誤差を表す。）

【請求項4】

前記量子化バンドに対応する前記インデックスを選択することは、
前記最大許容誤差に基づいて前記偏向残差を量子化して、量子化偏向残差を生成すること、および
前記量子化偏向残差に対応する前記インデックスを特定すること、
を含む、請求項２に記載の方法。

【請求項5】

前記偏向残差の量子化は、前記最大許容誤差に１を加えた値と同一の量子化ステップサイズに基づく、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記偏向残差を量子化することは、前記量子化偏向残差の前記インデックスを次のように計算することを含む、請求項４に記載の方法。

【数2】

（Ｉ［ｅ’］は前記インデックスを表し、Ｃｅｉｌｉｎｇ（．）は天井関数を表し、ｅ’は前記偏向残差を表し、δは前記最大許容誤差を表す。）

【請求項7】

前記偏向残差を量子化することは、不均一量子化バンドを用いることを含む、請求項４に記載の方法。

【請求項8】

前記量子化偏向残差に逆量子化を行って前記再構成偏向残差を生成すること、
前記再構成偏向残差に前の再構成標本の予測を加えて再構成偏向標本を生成すること、
前記元の標本のビット深度および前記最大許容誤差に基づいて前記再構成偏向標本にモジュロ減算およびクリッピング演算を適用して再構成標本を生成すること、及び
前記再構成標本に基づいて次の再構成標本の予測を生成すること、をさらに含む、請求項４に記載の方法。

【請求項9】

前記モジュロ減算を前記再構成偏向標本に適用することは、前記再構成標本を次のよう
に計算することを含む、請求項８に記載の方法。

【数3】

（ｙは前記再構成標本を表し、ｘは前記再構成偏向標本を表し、ｂｉｔｄｅｐｔｈは前記元の標本のビット深度を表し、δは前記最大許容誤差を表す。）

【請求項10】

前記逆量子化の実行は、前記最大許容誤差と同一の量子化バンドサイズおよび前記インデックスに基づく、請求項８に記載の方法。

【請求項11】

前記量子化偏向残差に逆量子化を行うことは、前記再構成偏向残差を次のように計算することを含む、請求項８に記載の方法。

【数4】

（Ｑ（ｅ’）は前記偏向残差ｅ’に関連する前記再構成偏向残差を表し、Ｉ［ｅ’］は前記インデックスを表し、δは前記最大許容誤差を表す。）

【請求項12】

前記量子化偏向残差に対する逆量子化の実行は、不均一量子化テーブルに基づく、請求項８に記載の方法。

【請求項13】

エントロピー符号化を介して前記インデックスを符号化して負でない再構成誤差を有する符号化値を生成すること、および
前符号化値をメモリに格納すること、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項14】

前記フレームの前記元の標本を受信することは、
前記フレームの画素の色値のビット深度を減少させることによって、前記元の標本を生成することをさらに含み、
前記フレームは、赤緑青（ＲＧＢ）フォーマットまたは赤緑青緑（ＲＧＢＧ）フォーマットである、請求項１に記載の方法。

【請求項15】

前記量子化バンドの最大値を前記再構成偏向残差として出力することは、
前記フレームの前記元の標本に対応する符号化値を復号して前記インデックスを生成すること、および
前記インデックスに基づいて逆量子化を行い、前記再構成偏向残差を生成すること、を含む請求項１に記載の方法。

【請求項16】

前記インデックスに基づいて逆量子化を行うことは、前記再構成偏向残差を次のように計算することを含む、請求項１５に記載の方法。

【数5】

（Ｑ（ｅ’）は前記再構成偏向残差を表し、Ｉ［ｅ’］は前記インデックスを表し、ｅ’は偏向残差を表し、δは最大許容誤差を表す。）

【請求項17】

前記再構成偏向残差に基づいて、前記元の標本の前記再構成バージョンを生成することは、
前の再構成標本の予測を前記再構成偏向残差に加算して再構成偏向標本を生成すること、および
前記元の標本のビット深度および最大許容誤差に基づいて前記再構成偏向標本にモジュロ減算を適用して前記元の標本の前記再構成バージョンを生成すること、を含む請求項１に記載の方法。

【請求項18】

前記元の標本の前記再構成バージョンに基づいて次の標本の再構成バージョンの予測を生成すること、をさらに含む請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

前記再構成偏向標本にモジュロ減算を適用することは、前記元の標本の前記再構成バージョンを次のように計算することを含む、請求項１７に記載の方法。

【数6】

（ｙは前記元の標本の前記再構成バージョンを表し、ｘは前記再構成偏向標本を表し、ｂｉｔｄｅｐｔｈは前記ビット深度を表し、δは前記最大許容誤差を表す。）

【請求項20】

プロセッサと、
前記プロセッサにローカルなプロセッサメモリと
を含み、
前記プロセッサメモリは、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、
フレームの元の標本を受信すること、
量子化器により、前記元の標本に基づいて量子化バンドに対応するインデックスを選択すること、
逆量子化器により、前記インデックスに基づいて前記量子化バンドの最大値を再構成偏向残差として出力すること、および
前記再構成偏向残差に基づいて、前記元の標本の再構成バージョンを生成すること、
を実行させる命令を格納し、
前記量子化器及び前記逆量子化器は、量子化誤差が負にならないよう、量子化バンドサイズと各バンドでの再構成ポイントを調整し、
前記元の標本と前記元の標本の再構成バージョンとの差は負でない、
映像圧縮および格納システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、映像圧縮および格納システムと映像圧縮および解凍方法に関する。

【0002】

本出願は、２０２０年８月７日付で米国特許庁に出願した米国特許出願番号第６３／０６３，００４号および第６３／０６２，９６３号を優先権主張し、ここに引用することによりこの出願の全体内容を本願に含む。

【0003】

本出願はまた、米国に同日付で提出した「DPCM CODEC WITH HIGHER RECONSTRUCTION QUALITY ON IMPORTANT GRAY LEVELS」という名称の米国特許出願に関連がある。

【背景技術】

【0004】

サイズが小さく、画質に優れ、電力消費が小さいため、液晶表示装置（ＬＣＤ：ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙｓ）、発光ダイオード（ＬＣＤ：ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）表示装置などのフラットパネル表示装置は普遍的な装置となっている。

【0005】

表示パネルの画素は特定の応答時間を有している。画素に供給されて表示されるデータは、画素が反応するよりも速く変化することがある。このため、モーションブラーやゴースト効果などの望ましくない効果が現れることがある。表示映像をより美しくするために、映像補正技術が必要である。オーバードライブアルゴリズムが開発されて映像データを補正することによって、表示画素に発生するモーションブラーを低減している。

【0006】

背景技術に記載の情報は本発明の理解を深めるためのものであるため、当業者にすでに知られた従来技術に該当しない情報を含むことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】米国特許第６３２４２１６号明細書

【文献】米国特許第８４４７１２１号明細書

【文献】米国特許第９３１９６８４号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明が解決しようとする課題は、負でない有界再構成誤差を確保できる映像圧縮、格納および解凍システムおよび方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一実施形態による映像圧縮および格納システムにおけるフレーム圧縮方法は、フレームの元の標本の残差（ｒｅｓｉｄｕｅ）にモジュロ加算（ｍｏｄｕｌｏ ａｄｄｉｔｉｏｎ）を適用して、前記元の標本のビット深度と最大許容誤差に基づいて偏向残差（ｂｉａｓｅｄ ｒｅｓｉｄｕｅ）を生成すること、前記最大許容誤差に基づいて前記偏向残差を量子化して量子化偏向残差（ｑｕａｎｔｉｚｅｄ ｂｉａｓｅｄ ｒｅｓｉｄｕｅ）を生成すること、及び前記量子化偏向残差に対応する値を符号化して負でない再構成誤差を有する符号化値（ｅｎｃｏｄｅｄ ｖａｌｕｅ）を生成すること、を含む。

【0010】

本発明の一実施形態によれば、前記偏向残差を生成することは、以下の式に基づいて前記偏向残差を計算することを含み、前記元の標本は、前記フレームの画素の色値に相当してもよい。

【数1】

（ここで、ｅ’は前記偏向残差を表し、ｅは前記元の標本の前記残差を表し、ｂｉｔｄｅｐｔｈは前記元の標本のビット深度を表し、δは前記最大許容誤差を表す。）

【0011】

本発明の一実施形態によれば、前記偏向残差は、－δ≦ｅ’≦２^{ｂｉｔｄｅｐｔｈ}－１で表される範囲内にあってもよい。

【0012】

本発明の一実施形態によれば、前記元の標本を受信すること、及び前記元の標本から前の再構成標本（ｐｒｅｖｉｏｕｓ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｓａｍｐｌｅ）の予測（ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）を引いて前記元の標本の前記残差を生成すること、をさらに含んでもよい。

【0013】

本発明の一実施形態によれば、前記量子化偏向残差に対応する値は、前記量子化偏向残差に対応する量子化インデックスであってもよい。

【0014】

本発明の一実施形態によれば、前記偏向残差の量子化は、前記最大許容誤差に１を加えた値と同一の量子化ステップサイズに基づいてもよい。

【0015】

本発明の一実施形態によれば、前記量子化偏向残差を生成することは、以下の式に基づいて前記量子化偏向残差の量子化インデックスを計算することを含んでもよい。

【数2】

（ここで、Ｉ［ｅ’］は量子化インデックスを表し、Ｃｅｉｌｉｎｇ（．）は天井関数を表し、ｅ’は前記偏向残差を表し、δは前記最大許容誤差を表す。）

【0016】

本発明の一実施形態によれば、前記量子化偏向残差を生成することは、不均一量子化バンドを用いることを含んでもよい。

【0017】

本発明の一実施形態によれば、前記量子化偏向残差に逆量子化を行って再構成偏向残差（ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｂｉａｓｅｄ ｒｅｓｉｄｕｅ）を生成すること、前記再構成偏向残差に前の再構成標本（ｐｒｅｖｉｏｕｓ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｓａｍｐｌｅ）の予測（ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）を加えて再構成偏向標本（ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｂｉａｓｅｄ ｓａｍｐｌｅ）を生成すること、前記元の標本のビット深度および前記最大許容誤差に基づいて前記再構成偏向標本にモジュロ減算およびクリッピング演算を適用して再構成標本（ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｓａｍｐｌｅ）を生成すること、及び前記再構成標本に基づいて次の再構成標本の予測を生成すること、をさらに含んでもよい。

【0018】

本発明の一実施形態によれば、前記再構成標本生成段階は、下の式に基づいて前記再構成標本を計算することを含んでもよい。

【数3】

（ｙは前記再構成標本を表し、ｘは前記再構成偏向標本を表し、ｂｉｔｄｅｐｔｈは前記元の標本のビット深度を表し、δは前記最大許容誤差を表す。）

【0019】

本発明の一実施形態によれば、前記逆量子化を実行することは、前記最大許容誤差と同一の量子化バンドサイズおよび量子化インデックスに基づいてもよい。

【0020】

本発明の一実施形態によれば、前記再構成偏向残差生成段階は、以下の式に基づいて前記再構成偏向残差を計算することを含んでもよい。

【数4】

（Ｑ（ｅ’）は前記偏向残差ｅ’に関連する前記再構成偏向残差を表し、Ｉ［ｅ’］は量子化インデックスを表し、δは前記最大許容誤差を表す）

【0021】

本発明の一実施形態によれば、前記量子化偏向残差に対して逆量子化を実行することは、不均一量子化テーブルに基づいてもよい。

【0022】

本発明の一実施形態によれば、前記符号化値を生成することは、前記量子化偏向残差に対応する値をエントロピー符号化して前記符号化値を生成することを含んでもよい。

【0023】

本発明の一実施形態によれば、前記フレームの画素の色値のビット深度を減少させることによって、前記フレームを切断（トランケーション）して前記元の標本を生成することをさらに含み、前記フレームは、赤緑青（ＲＧＢ）フォーマットまたは赤緑青緑（ＲＧＢＧ）フォーマットであってもよい。

【0024】

本発明の一実施形態による解凍方法は、映像圧縮および格納システムにおいてフレームに対応する格納された映像データを解凍する方法であって、前記フレームの元の標本に対応する符号化値（ｅｎｃｏｄｅｄ ｖａｌｕｅ）を復号して、量子化偏向残差（ｑｕａｎｔｉｚｅｄ ｂｉａｓｅｄ ｒｅｓｉｄｕｅ）に対応する復号値（ｄｅｃｏｄｅｄ ｖａｌｕｅ）を生成すること、前記復号値に逆量子化を行って再構成偏向残差（ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｂｉａｓｅｄ ｒｅｓｉｄｕｅ）を生成すること、前記再構成偏向残差に前の再構成標本（ｐｒｅｖｉｏｕｓ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｓａｍｐｌｅ）の予測（ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）を加えて再構成偏向標本（ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｂｉａｓｅｄ ｓａｍｐｌｅ）を生成すること、及び前記元の標本のビット深度と最大許容誤差に基づいて前記再構成偏向標本にモジュロ減算を適用して再構成標本（ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｓａｍｐｌｅ）を生成すること、を含む。

【0025】

本発明の一実施形態によれば、前記再構成標本に基づいて次の再構成標本の前記予測を生成することをさらに含んでもよい。

【0026】

本発明の一実施形態によれば、前記再構成標本を生成することは、以下の式に基づいて前記再構成標本を計算することを含んでもよい。

【数5】

（ここで、ｙは前記再構成標本を表し、ｘは前記再構成偏向標本を表し、ｂｉｔｄｅｐｔｈは前記元の標本のビット深度を表し、δは前記最大許容誤差を表す。）

【0027】

本発明の一実施形態によれば、前記復号値は、量子化インデックスであり、前記再構成偏向残差を生成することは、以下の式に基づいて前記再構成偏向残差を計算することを含んでもよい。

【数6】

（ここで、Ｑ（ｅ’）は前記再構成偏向残差を表し、Ｉ［ｅ’］は量子化インデックスを表し、ｅ’は前記偏向残差を表し、δは前記最大許容誤差を表す。）

【0028】

本発明の一実施形態による映像圧縮および格納システムは、プロセッサと、前記プロセッサにローカルな（ｌｏｃａｌ ｔｏ）プロセッサメモリとを含み、前記プロセッサメモリは、命令を格納し、前記プロセッサは、前記命令を実行して、フレームの元の標本の残差（ｒｅｓｉｄｕｅ）にモジュロ加算（ｍｏｄｕｌｏ ａｄｄｉｔｉｏｎ）を適用して、前記元の標本のビット深度と最大許容誤差に基づいて偏向残差（ｂｉａｓｅｄ ｒｅｓｉｄｕｅ）を生成し、前記最大許容誤差に基づいて前記偏向残差を量子化して量子化偏向残差（ｑｕａｎｔｉｚｅｄ ｂｉａｓｅｄ ｒｅｓｉｄｕｅ）を生成し、前記量子化偏向残差に対応する値を符号化して格納媒体に格納するための符号化値（ｅｎｃｏｄｅｄ ｖａｌｕｅ）を生成し、前記格納媒体から前記符号化値を呼び出し、前記符号化値を復号して、量子化偏向残差（ｑｕａｎｔｉｚｅｄ ｂｉａｓｅｄ ｒｅｓｉｄｕｅ）に対応する復号値（ｄｅｃｏｄｅｄ ｖａｌｕｅ）を生成し、前記復号値に逆量子化を行って再構成偏向残差（ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｂｉａｓｅｄ ｒｅｓｉｄｕｅ）を生成し、再構成偏向残差に前の再構成標本（ｐｒｅｖｉｏｕｓ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｓａｍｐｌｅ）の予測（ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）を加えて再構成偏向標本（ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｂｉａｓｅｄ ｓａｍｐｌｅ）を生成し、前記元の標本のビット深度と前記最大許容誤差に基づいて前記再構成偏向標本にモジュロ減算を適用して再構成標本（ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｓａｍｐｌｅ）を生成し、前記元の標本と前記再構成標本との差は負でない。

【発明の効果】

【0029】

こうすることにより、映像圧縮、格納および解凍解除システムおよび方法において負でない有界再構成誤差を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】本発明の一実施形態による映像圧縮および格納システムを用いるフレーム補正システムの概略図である。

【図2A】本発明の一実施形態による映像圧縮および格納システムの符号器の概略図である。

【図2B】本発明の一実施形態による映像圧縮および格納システムの復号器の概略図である。

【図3A】本発明の一実施形態による符号器の一部を復号器の一部とともに示す概略図である。

【図3B】図３Ａを単純化した図であって、本発明の一実施形態によるエントロピー符号器と復号器の恒等演算（ｉｄｅｎｔｉｔｙ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）を示す。

【図4A】本発明の一実施形態による量子化器が用いる量子化テーブルを示す。

【図4B】本発明の一実施形態による量子化器の演算を示す。

【図4C】本発明の一実施形態による量子化器が用いる均一および不均一量子化テーブルを示す。

【図4D】本発明の一実施形態による量子化器が用いる均一および不均一量子化テーブルを示す。

【図5A】本発明の一実施形態による内環（ｉｎ－ｌｏｏｐ）写像（ｍａｐｐｉｎｇ）がある符号器の概略ブロック図である。

【図5B】本発明の一実施形態によるオフライン（ｏｆｆｌｉｎｅ）／外環（ｏｕｔｅｒ－ｌｏｏｐ）写像がある符号器の概略ブロック図である。

【図6A】それぞれ本発明の一実施形態による内環写像がある復号器およびオフライン／外環写像がある復号器の概略ブロック図である。

【図6B】それぞれ本発明の一実施形態による内環写像がある復号器およびオフライン／外環写像がある復号器の概略ブロック図である。

【図7A】本発明の一実施形態による互いに異なる値の最大誤差δと定数ｃが与えられた互いに異なる標本値に対して潜在再構成誤差の数値例を示す表である。

【図7B】本発明の一実施形態による互いに異なる値の最大誤差δと定数cが与えられた互いに異なる標本値に対して潜在再構成誤差の数値例を示す表である。

【図8】本発明の一実施形態による０でない標本値の重要性を考慮した互いに異なる標本値に対して潜在再構成誤差の数値例を示す表である。

【図9A】本発明の一実施形態により負でない再構成誤差が保障されない映像圧縮および格納システムの写像および逆写像関数に基づいて互いに異なる標本値に対する潜在再構成誤差の数値例を示す表である。

【図9B】本発明の一実施形態により負でない再構成誤差が保障されない映像圧縮および格納システムの写像および逆写像関数に基づいて互いに異なる標本値に対する潜在再構成誤差の数値例を示す表である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下、添付した図面を参照して後述する詳細な説明は、データ圧縮システムおよび方法の実施形態に関するものであって、本発明により実現または利用される形態をすべて表現したものではない。以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。しかし、互いに異なる実施形態で実現されるものと同一または均等な機能と構造も本発明の範囲内に含まれる。明細書全体にわたって同一または類似の構成要素については同一の図面符号を付した。

【0032】

図１は、本発明の一実施形態により映像圧縮および格納システム１０を用いるフレーム補正システム１の概略図である。

【0033】

本発明の一実施形態によれば、映像圧縮および格納システム１０は、符号器１００と、格納媒体２００と、復号器３００とを含む。符号器１００は、データを符号化（例：圧縮）してサイズを縮小し、格納媒体２００は、符号化されたデータを格納し、復号器３００は、格納されたデータを復号（例：解凍）してデータを再構成する。４Ｋ映像フレームなどのあるデータを格納するには多くのメモリ空間が消費される。ここで、符号器１００および復号器３００は、空間と費用を節約できるより小さい格納媒体２００を使用可能にする。図１に示すように、本発明の一実施形態によれば、映像圧縮および格納システム１０がフレーム補正システム１の一部をなすことができ、フレーム補正システム１内にあるオーバードライブシステム２０が前フレームを用いて現フレームを補正する（例：ゴースト（ｇｈｏｓｔｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ）またはぼやけ（ｂｌｕｒｒｉｎｇ）を低減する）。本発明の一実施形態によれば、切断および遅延回路（ｔｒｕｎｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｌａｙ ｃｉｒｃｕｉｔ）３０は、（例えば、色相あたり８ビット（ｂｐｃ）の）フレームを受信し、そのフレームを切断し（つまり、フレームの画素値のｂｐｃ数を、例として３ｂｐｃに減少させ）、そのフレームを遅延させて切断された前フレームを生成する。映像圧縮および格納システム１０は、続いて、前フレームを圧縮し、これを格納して後にオーバードライブシステム２０が使用できるようにする。ここで、切断および圧縮は、格納されたフレームの大きさを元（前）のフレームより非常に小さくすることができる。例えば、各色値（ｃｏｌｏｒ ｖａｌｕｅ）が８ビット（または画素あたり２４ビット（ｂｐｐ））で表現されるＲＧＢ入力フレームの場合、切断によって３ｂｐｃ／９ｂｐｐのフレーム表現になり、符号器１００が１．５：１の圧縮を行うと、これを再び２ｂｐｃ／６ｂｐｐに減少させることができる。しかし、本発明の実施形態は、ＲＧＢ入力フレームに限定されず、ＲＧＢＧ（ペンタイル（ｐｅｎｔｉｌｅ）副画素（ｓｕｂ－ｐｉｘｅｌ）配列の場合）など適切な入力フレームフォーマットであればいかなるものも使用可能である。例えば、ＲＧＢＧ入力フレームの場合、切断によってフレームの大きさを１６ｂｐｐから６ｂｐｐに減少させることができ、符号器１００が１．５：１の圧縮を行ってその大きさを再び４ｂｐｐに減少させることができる。また、本発明の実施形態は、前記切断動作を用いることに限定されず、本発明の一実施形態によれば、先に説明した過程において切断および遅延回路３０を遅延ブロックに代替し、切断動作を省略可能である。

【0034】

再構成誤差（ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｅｒｒｏｒ）、つまり、映像圧縮および格納システム１０が導入する誤差（いずれも量子化誤差である）が単に負でない場合に、オーバードライブシステム２０の性能が改善できる。従来の暗号化方式は、通常、平均二乗誤差（ＭＳＥ：ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ ｅｒｒｏｒ）またはピーク信号対雑音比（ＰＳＮＲ：ｐｅａｋ ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）を適正化するものであり、これは、再構成映像の誤差の極性（ｐｏｌａｒｉｔｙ）が正でも負でもよいことを意味する。本発明の一実施形態によれば、映像圧縮および格納システム１０は、オーバードライブシステム２０の性能を改善し、これは、再構成フレームと元のフレームとの差で定義される再構成誤差（つまり、量子化誤差）が常に負でなく（つまり、０以上であり）、設定最大値に限定されるようにすることで可能である。

【0035】

本願明細書全体にわたり、フレームは、複数の画素を含む映像フレームのデータを意味する。フレームの各画素は、複数の色値（例：赤色、緑色および青色）で表現される。

【0036】

図２Ａは、本発明の一実施形態による映像圧縮および格納システム１０の符号器１００の概略図である。図２Ｂは、本発明の一実施形態による映像圧縮および格納システム１０の復号器３００の概略図である。

【0037】

図２Ａを参照すすると、本発明の一実施形態によれば、符号器１００は、元の標本（例：切断されたフレーム）自体ではなく、元の標本の残差（ｒｅｓｉｄｕａｌ）を符号化する予測暗号化方式を使用する。残差（誤差ｅともいう）は、元の標本と１つ以上の隣接した標本に基づいた予測（例：前の標本の予測）の差と定義する。本発明の一実施形態によれば、標本予測器１１０は、前の標本の予測を生成し、減算器１２０は、元の標本と予測標本に基づいて残差値を計算する。算出された残差は、正の値または負の値であってもよい。モジュロ加算器１３０は、１ビットの符号情報を知らせる費用を低減するために、残差に偏向値（ｂｉａｓ ｖａｌｕｅ）を加える。量子化器１４０は、偏向残差値（ｂｉａｓｅｄ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｖａｌｕｅ）を量子化して量子化偏向値（ｑｕａｎｔｉｚｅｄ ｂｉａｓｅｄ ｖａｌｕｅ）を生成し、相当する量子化インデックスをエントロピー符号器１５０に伝達して圧縮（例：エントロピー符号化などの無損失圧縮）などがさらに行われるようにする。この圧縮データ（ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ ｄａｔａ）（または符号化値（ｅｎｃｏｄｅｄ ｖａｌｕｅ））を格納媒体２００に格納する。後でさらに説明するが、本発明の一実施形態によれば、偏向値は、量子化ステップサイズ（ｓｔｅｐ ｓｉｚｅ）の関数である。

【0038】

本発明の一実施形態によれば、予測標本を生成するために、逆量子化器１６０は、量子化器１４０が行った演算の逆演算を量子化偏向残差に行って再構成偏向残差（ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｂｉａｓｅｄ ｒｅｓｉｄｕｅ）を生成し、加算器１７０は、前の再構成標本の予測を再構成偏向残差に加えて再構成偏向標本を生成し、モジュロ減算器１８０は、モジュロ加算器１３０が加えた値を引いて再構成標本を生成する。本発明の一実施形態によれば、クリッピング（ｃｌｉｐｐｉｎｇ）関数を再構成標本に適用して、与えられたビット深度に対して［０，２^{ｂｉｔＤｅｐｔｈ}－１］で表現される所期の動的範囲（ｄｅｓｉｒｅｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｒａｎｇｅ）内に存在させることができる。標本予測器１１０は、この再構成標本（例：クリッピングされた再構成標本）を用いて次の標本を予測する。

【0039】

図２Ｂを参照すると、本発明の一実施形態によれば、復号器３００は、格納媒体２００から受けた格納された標本を解凍するエントロピー復号器３１０と、先に説明したものと同一の逆量子化器１６０と、加算器１７０と、モジュロ減算器１８０と、標本予測器１１０とを含む。エントロピー復号器３１０を除けば、復号器３００の残りの部分は、符号器１００と同一であり、同一の方式で構成される。したがって、簡潔さのため、これらに関する詳細な説明は省略する。

【0040】

復号器３００は、元の標本にはアクセスせず、再構成標本にのみアクセスするため、復号器３００の標本予測器１１０は、再構成標本を用いて前の標本の予測を生成する。また、符号器１００と復号器３００の動作がミラーリングするので、符号器１００の標本予測器１１０も、同一の再構成標本を用いて前の標本の予測を生成し、これによって、符号器１００が元の標本にアクセスしなくても復号器３００と同期化（ｉｎ－ｓｙｎｃ ｗｉｔｈ）可能である。

【0041】

本発明の一実施形態によれば、符号器１００と復号器３００は、画素の単一色値に対して動作できる。したがって、複数の符号器１００と復号器３００が並列に動作して（例えば、同時に動作して）、１画素の様々な色相を処理することができる。

【0042】

図３Ａは、本発明の一実施形態による符号器の一部を復号器の一部とともに示す概略図である。図３Ｂは、図３Ａを単純化した図であって、本発明の一実施形態によるエントロピー符号器と復号器の恒等演算（ｉｄｅｎｔｉｔｙ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）を示す。

【0043】

本発明の一実施形態によれば、符号器１００と復号器３００の構成が行う演算は、量子化器１４０を除けば、すべて無損失演算である。例えば、図３Ａに（ブロックＡに）示したエントロピー符号器１５０とエントロピー復号器３１０の順次演算は恒等演算であるので、図３Ｂのように省略しても構わない。したがって、復号器３００の出力の再構成標本と符号器１００の入力の元の標本との差で定義される信号空間での誤差は、残差空間での誤差と均等である。
Error (residual) = R-e’ = Q[e’] - e’ （数式１）

【0044】

ここで、ｅ’は量子化器１４０に入力される偏向残差であり、Ｒは逆量子化器１６０の出力であり、Ｑ［．］は量子化器１４０の量子化と逆量子化器１６０の逆量子化が結合された関数である。

【0045】

したがって、残差空間での誤差が負でないまま維持されると、信号空間での誤差も負でないはずである。また、残差空間での誤差が有界であれば（ｂｏｕｎｄｅｄ）、つまり、Ｒ－ｅ’≦δ（ここで、δは最大許容誤差を表す正の整数）であれば、信号空間での誤差もδに限定される。このような関係は、モジュロ加算器１３０とモジュロ減算器１８０が存在しても維持される。これとは異なり、従来の変換暗号化（ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｃｏｄｉｎｇ）（例：ＨＥＶＣ（ｈｉｇｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｖｉｄｅｏ ｃｏｄｉｎｇ）、ＪＰＥＧ－２０００、またはＶＤＣ－Ｍ（ＶＥＳＡ ｄｉｓｐｌａｙ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ－Ｍ））は、負でない再構成誤差を保障するのに適合しないが、これは、変換されたドメイン（ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄ ｄｏｍａｉｎ）での正の誤差が信号空間での負でない再構成誤差を保障しないからである。これは、離散コサイン変換（ＤＣＴ：ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｃｏｓｉｎｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）などの変換が原本と変換係数との間のＬ２－ｎｏｒｍ（またはエネルギー）を格納するものの、Ｌ１－ｎｏｒｍは格納しないからである。

【0046】

したがって、本発明の一実施形態によれば、モジュロ加算器１３０および量子化器１４０は、残差空間での誤差が負でない状態を維持し、有界（つまり、δに制限）であることを保障して、信号空間においても同一に構成される。

【0047】

量子化器１４０と逆量子化器１６０は、量子化バンドサイズと各バンドでの再構成ポイントを適切に調整することによって、負でない有界誤差を保障する。本発明の一実施形態によれば、最大許容誤差（δ）に対して、量子化器１４０は、δ＋１の最大量子化ステップサイズを有する均一または不均一量子化バンドを用い、バンドの右端（ｒｉｇｈｔ ｅｄｇｅ）（つまり、最大値）に再構成ポイントを用いる。また、本発明の一実施形態によれば、０の値（ｖａｌｕｅ ｚｅｒｏ）がバンド（例：インデックス１の第１量子化バンド）の右端にあるため、再構成値に０が現れる。これは、残差が０でピークになっていることに起因すると考えられる。

【0048】

図４Ａは、本発明の一実施形態による量子化器１４０および逆量子化器１６０が用いる量子化テーブルを示す。図４Ｂは、本発明の一実施形態による量子化器１４０および逆量子化器１６０の演算を示し、入力がｅ’であり、出力がＲである。図４Ｃおよび図４Ｄは、それぞれ本発明の一実施形態による量子化器１４０が用いる均一および不均一量子化テーブルを示す。

【0049】

図４Ａを参照すると、量子化器１４０は、再構成ポイントが各バンドの右端にある量子化ステップサイズδ＋１の均一バンドを用いる。本発明の一実施形態によれば、第１量子化バンドは、右端が０である（つまり、再構成ポイントが０である）。ここで、偏向残差ｅ’は整数である。本発明の一実施形態によれば、後述する数式６と数式８で定義するモジュロ加算および減算パラメータ（適正化（ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ）モジュロ加算および減算パラメータともいう）を用いる場合、バンド数ＮＢは次のように表すことができる。

【数7】

【0050】

ここで、δは最大許容誤差を表し、Ｃｅｉｌｉｎｇ（．）は天井関数（ｃｅｉｌｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を表す。ここで、δ＋１は最大許容ステップサイズであるので、つまり、より小さいステップサイズを選択することができる。本発明の一実施形態では、非適正化（ｕｎ－ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ）モジュロ加算および減算パラメータ（つまり、数式６と数式８で定義されないパラメータ）を用いる場合、バンド数ＮＢは次のように表すことができる。

【数8】

【0051】

本発明の一実施形態によれば、偏向残差を量子化する際、量子化器１４０は、偏向残差の量子化インデックスを次のように計算する。

【数9】

【0052】

ここで、数式６と数式８の適正化モジュロ加算および減算パラメータを用いる場合、－δ≦ｅ’≦２^{ｂｉｔｄｅｐｔｈ}－１である。それとは異なり、非適正化モジュロ加算および減算パラメータを用いる場合は、－δ≦ｅ’≦２^{ｂｉｔｄｅｐｔｈ}－１＋δである。

【0053】

Ｉ［ｅ’］は量子化インデックスを表し、Ｃｅｉｌｉｎｇ（.）は天井関数を表し、ｅ’は偏向残差を表し、δは最大許容誤差を表す。

【0054】

これと同様に、量子化偏向残差に逆量子化を適用することは、再構成偏向残差を次のように計算することを含むことができる。

【数10】

【0055】

ここで、Ｑ（ｅ’）は再構成偏向残差を表し、Ｉ［ｅ’］は量子化インデックスを表し、ｅ’は偏向残差を表す。数式２と数式３は、均一量子化を用いる実施形態に適用する。不均一量子化を用いると、最大ステップサイズがδ＋１であってもよい。

【0056】

図４Ｂは、δ＝２、ビット深度（つまり、色相あたりのビット数）が３である例を示す。ここで、ビット深度は、映像に格納された色情報を意味し、映像の動的範囲に影響を与える。映像のビット深度が大きいほど、格納できる色が多い。最も簡単な映像、１ビットの映像は白黒２種の色だけを示すことができる。これは、１ビットが２つの値、０（白）と１（黒）のうちの１つだけを格納できるからである。ビット深度が大きくなれば動的範囲も大きくなり、これによって、量子化バンドの数も多くなる。

【0057】

図４Ｂの例に示すように、１の偏向残差ｅ’は、３の再構成値を生じる。

【0058】

本発明の一実施形態によれば、モジュロ加算器１３０は、偏向残差ｅ’を次のように計算する。

【数11】

【0059】

これは、偏向残差が次のように表現される範囲内にあることを意味する。

【数12】

【0060】

偏向残差ｅ’の上限は、ある偏向値に対する誤差を低減し、これによって、性能を改善する不均一量子化バンドを許容する。

【0061】

例えば、δ＝２、ビット深度＝３の場合、－２≦ｅ’≦７であり、量子化器１４０は、図４Ｃに示した均一量子化テーブルと図４Ｄに示した不均一量子化テーブルを用いることができる。均一バンドサイズが２である図４Ｃにおいて、４つのバンドともに対して、量子化誤差はδ（つまり、２）によって限定されている。しかし、本発明の実施形態はまた、図４Ｄに示した量子化表の不均一バンドも許容するが、ここで、第３および第４バンドは、（２ではなく）１によって限定されているより小さい量子化誤差を有する。本発明の一実施形態において、量子化器１４０は、統計的により重要なバンド（例えば、偏向残差がより多く位置するバンド、またはオーバードライブシステム２０の性能により大きな影響を与える値のバンド）のためにより狭いバンドを残しておく。このため、モジュロ加算器の演算によって量子化誤差が小さくなるので、オーバードライブシステム２０の性能が改善できる。

【0062】

モジュロ減算器１８０は、モジュロ加算器１３０が残差に加えた偏向値を除去することによって、モジュロ加算器１３０の反対演算を行うことができる。本発明の一実施形態によれば、入力xに対して、モジュロ減算器１８０の出力yは次のように表される。

【数13】

【0063】

先に言及したように、本発明の一実施形態によれば、再構成標本にクリッピング関数を適用して、与えられたビット深度に対して［０，２^{ｂｉｔＤｅｐｔｈ}－１］で表される所定の動的範囲内に必ず存在させることができる。８ｂｐｃの例において、クリッピング関数は、減算器の出力を［０，７］に制限することができる。

【0064】

したがって、先に説明したように、適切な量子化バンドサイズと加えられた偏向を用いることによって、映像圧縮および格納システム１０は、オーバードライブシステム２０の性能を改善できる、再構成映像に対する負でない有界誤差を確保（すなわち、保障）する。

【0065】

負でない有界再構成誤差を確保すると同時に、本発明の一実施形態によれば、特定のグレーレベル（例えば、０のグレー値）は、０であるか、少なくとも他のグレー値の誤差より小さいことが好ましい。例えば、３の色深度に対して、グレー値は０から７の範囲であってよい。本発明の一実施形態によれば、オーバードライブ補正は、グレー値が７から０に下がるほど重要性（または優先性）が大きくなるようにし、０が最も重要であり得る（最も優先であり得る）。このような例においては、５、６、７のような優先性の低いグレー値に対しては大きい再構成誤差を許容することができる。これは、すべてのグレーレベルを同等扱いにし、再構成誤差が画素標本の振幅（またはグレーレベル）と無関係である従来のコーデックに反する。

【0066】

本発明の一実施形態によれば、映像圧縮および格納システム１０は、重要なグレーレベルに対してはより小さい再構成誤差、他のグレーレベルに対しては負でない再構成誤差を確保する。本発明の一実施形態によれば、符号器１００は、元のグレー値を修正して特定のグレーレベルに対してより低い誤差を達成する。これは、他の重要でないグレーレベルに対してより大きな誤差を与えることで可能である。

【0067】

図５Ａは、本発明の一実施形態による内環（ｉｎ－ｌｏｏｐ）写像（ｍａｐｐｉｎｇ）がある符号器４００の概略ブロック図である。図５Ｂは、本発明の一実施形態によるオフライン（ｏｆｆｌｉｎｅ）／外環（ｏｕｔｅｒ－ｌｏｏｐ）写像がある符号器４００－１の概略ブロック図である。図６Ａおよび図６Ｂは、それぞれ本発明の一実施形態による内環写像がある復号器５００およびオフライン／外環写像がある復号器５００－１の概略ブロック図である。

【0068】

本発明の一実施形態によれば、符号器４００／４００－１は、符号化に先立ち、元の標本のグレー値ｘを写像値（ｍａｐｐｅｄ ｖａｌｕｅ）（写像標本ともいう）ｆ（．）で写像する写像器（ｍａｐｐｅｒ）（例：グレー値写像回路）２０２を含み、写像器２０２の逆演算ｇ（．）を行う逆写像器（ｉｎｖｅｒｓｅ ｍａｐｐｅｒ）（例：グレー値逆写像回路）２０４をさらに含む。したがって、符号器４００／４００－１は、信号空間においてではなく、写像された空間で元の標本を符号化する。ここで、写像された空間の動的範囲は、元の空間と同一である。言い換えれば、写像された空間と元の空間のビット深度は同一である。

【0069】

本発明の一実施形態によれば、図５Ａに示した内環方式の場合、符号器４００は、加算器１７０の前で元の標本に動作する第１写像器２０２と、標本予測器１１０上で動作する第２写像器２０３とを含み、モジュロ減算器１８０の出力上で動作する逆写像器２０４をさらに含む。本実施形態において、逆写像器２０４は、モジュロ減算器１８０が生成した写像再構成標本（ｍａｐｐｅｄ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｓａｍｐｌｅ）に逆写像演算を行って非写像再構成標本（ｕｎｍａｐｐｅｄ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｓａｍｐｌｅ）を生成し、標本予測器１１０は、これを用いて非写像前の再構成標本の予測を生成する。第２写像器２０３は、この値を写像前の再構成標本（ｍａｐｐｅｄ ｐｒｅｖｉｏｕｓ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｓａｍｐｌｅ）で写像して減算器１２０に送り、減算器１２０は、写像標本から写像前の再構成標本を引く。

【0070】

本発明の一実施形態によれば、図５Ｂに示したオフライン／外環方式の場合、逆写像器２０４は、標本予測器１１０の入力上で動作せず、これによって、標本予測器１１０の出力上で動作する第２写像器２０３を必要としない。このような実施形態において、写像動作は、完全に符号器ループの外側で行われる。このような外環方式は、既存のコーデックで用いやすいが、これは、写像器２０２および逆写像器２０４の動作がコーデックの外部で行われるからである。また、外環方式は、内環方式に比べてより複雑でないが、これは、実行する演算（ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ／ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ）の数が少ないからである。しかし、内環方式を用いると、高い性能をえることができる。

【0071】

図６Ａおよび図６Ｂに示すように、内環写像方式の復号器５００は、写像器２０３と逆写像器２０４をすべて用い、外環写像方式の復号器５００－１は、単一の逆写像器２０４（写像器不要）を用いる。

【0072】

２つの方式において、写像器２０２、２０３と逆写像器２０４を除けば、符号器４００／４００－１は、符号器１００と同一の構成を有する同一の成分を含む。これと同様に、インライン、オフラインの２つの方式でいずれも、写像器２０３と逆写像器２０４を除けば、復号器５００／５００－１は、復号器３００と同一の構成を有する同一の成分を含む。そのため、符号器１００および復号器３００と共通である符号器４００／４００－１および復号器５００／５００－１の構成要素については、簡潔さのため、繰り返し説明しない。モジュロ加算器１３０、量子化器１４０、逆量子化器１６０およびモジュロ減算器１８０が負でない有界再構成誤差を保障するが、符号器４００、４００－１および復号器５００、５００－１はこれに限定されない。例えば、（例えば、オーバードライブシステム２０が）負の再構成誤差を許容する場合、任意の適切なモジュロ加算器、量子化器、逆量子化器およびモジュロ減算器が使用可能である。

【0073】

本発明の一実施形態によれば、０のグレーレベルが重要な場合（例：０の再構成誤差が所望される場合）、写像器２０２の写像関数ｆ（．）は次のように表される。

【数14】

【0074】

ここで、δは再構成標本と元の標本との間の最大正誤差を表し、ｃはδより小さい（つまり、ｃ＜δ）一定の負でない整数であり、ｍａｘＶａｌは与えられたビット深度（または色相あたりのビット）に対する、写像器の入力標本（例：元の標本）ｘの最大値であり、次のように表すことができる。

【数15】

【0075】

また、逆写像器２０４の逆写像関数ｇ（．）は次のように表すことができる。

【数16】

【0076】

ここで、ｘ’は逆写像器２０４に対する入力（例えば、モジュロ減算器１８０が出力する写像再構成標本）を表し、Ｃｌｉｐ（０，ｍａｘＶａｌ，ｘ’－δ＋ｃ）は出力値ｘ’－δ＋ｃを最小値０と最大値ｍａｘＶａｌに限定するクリッピング関数である。言い換えれば、クリッピング関数は、０より小さいすべてのｘ’－δ＋ｃ値に対して０を算出し、ｍａｘＶａｌより大きいすべてのｘ’－δ＋ｃ値に対してｍａｘＶａｌを算出し、その他の場合にはｘ’－δ＋ｃを算出する。

【0077】

後に説明するが、定数ｃ＝０の時、元の標本値０では再構成誤差はないが、最大誤差δを超える他の元の標本値では誤差が大きくなる可能性がある。

【0078】

図７Ａおよび図７Ｂは、本発明の一実施形態による互いに異なる値の最大誤差δと定数ｃが与えられた互いに異なる標本値に対して潜在再構成誤差の数値例を示す表である。図７Ａおよび図７Ｂに示した表にて、値ｘ’は（図５Ａの）符号器４００のインライン方式におけるモジュロ減算器１８０の可能な出力を表し、ｙは逆写像器２０４の出力における再構成標本を示す。

【0079】

図７Ａにおいて、ビット深度は３であり（つまり、元の標本値は０～７の範囲であり）、最大誤差δ＝１であり、定数ｃ＝０であると仮定する。この表において、各値ｘに対する値ｘ’は予測再構成標本（ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｓａｍｐｌｅ）に応じて１つ以上の可能性を有することができる。例えば、ｘ＝３、ｆ（ｘ）＝４の場合、可能なシナリオの数は次の通りである。１）標本予測器１１０が３の値を予測すれば、残差ｅ’は１（＝４－３）であり、量子化インデックス＝１、逆量子化器１６０の出力（Ｒ）＝２、モジュロ減算器１８０の出力（ｘ’）＝５（＝３＋２）、となり、これにより再構成値ｙ＝４となる。２）標本予測器１１０が２の値を予測すれば、残差ｅ’＝２（＝４－２）、量子化インデックス＝１、Ｒ＝２、ｘ’＝４（＝２＋２）、となり、これにより再構成値ｙ＝３となる。３）標本予測器１１０が５の値を予測すれば、残差ｅ’＝－１（＝４－５）、量子化インデックス＝０、Ｒ＝０、ｘ’＝５（＝０＋５）、となり、これにより再び再構成値ｙ＝４となる。

【0080】

図７Ａから明らかなように、定数ｃ＝０、元の標本０（例：統計的に、最も重要な標本値）に対する再構成誤差は０である。しかし、元の標本５（例：優先性の低い標本）に対する誤差は、最大希望誤差δである１より大きい２に達する可能性がある。

【0081】

図７Ｂにて、ビット深度は３であり、最大誤差δ＝２であり、定数ｃ＝１であると仮定する。ここで、定数ｃは０より大きく、元の標本０に対して可能性がある再構成誤差が０であるとは保障できないが、元の標本０に対する最大誤差は他の元の標本値に対する最大誤差以下である。

【0082】

本発明の一実施形態によれば、グレーレベルｉ＞０が重要な場合、写像器２０２の写像関数ｆ（．）は次のように表される。

【数17】

【0083】

逆写像器２０４の逆写像関数ｇ（．）は次のように表される。

【数18】

【0084】

図８は、本発明の一実施形態による０でない標本値の重要性を考慮した互いに異なる標本値に対して潜在再構成誤差の数値例を示す表である。

【0085】

図８の例において、ビット深度は３であり、最大誤差δ＝１であり、定数ｃ＝０であると仮定する。本実施形態において、元の標本４は、オーバードライブシステム２０に対して統計的により重要であり、この標本に対する再構成誤差は０である。しかし、これは、元の標本３および５に対して最大誤差を所望の最大誤差より大きくすることで可能であった。

【0086】

図７Ａ、図７Ｂおよび図８の表において、符号器４００／４００－１および復号器５００／５００－１は、負でない再構成誤差を保障する。しかし、負の再構成誤差が許容され（例えば、適切なモジュロ加算器／減算器および量子化器／逆量子化器を用いるが、必ずしも符号器４００／４００－１および復号器５００／５００－１である必要はない実施形態）、最も重要な元の値が０である例において、関数ｆ（．）およびｇ（．）を代替する写像関数Ｆ（．）および逆写像関数Ｇ（．）は次のように表すことができる。

【数19】

【0087】

このような例において、写像関数Ｆ（．）および逆写像関数Ｇ（．）は、代替的に、次のように表されてもよい。

【数20】

【0088】

図９Ａは、本発明の一実施形態による数式９～１０の写像および逆写像関数に基づいた互いに異なる標本値に対する潜在再構成誤差の数値例を示す表である。図９Ｂは、本発明の一実施形態による数式１１～１２の写像および逆写像関数に基づいた互いに異なる標本値に対する潜在再構成誤差の数値例を示す表である。図９Ａおよび図９Ｂの表にて、ビット深度は３であり、最大誤差δ＝１であると仮定する。ここで、元の標本０は、オーバードライブシステム２０の観点で最も重要であり、この標本に対する再構成誤差は、両表にていずれも０である。

【0089】

一般に、ＤＳＣおよびＤＰＣＭのような従来の映像／ビデオ暗号器は、特定のグレー値に対して特別な重要性を付与しない。したがって、再構成誤差の大きさは、通常、グレー値とは無関係である。また、ＨＥＶＣ、ＪＰＥＧ－２０００、ＶＤＣ－Ｍなどのコーデックに用いられる変換暗号化は負でない誤差を満たすのに適していないが、これは、従来技術において量子化が変換係数に適用され、変換されたドメインでの正の誤差が信号空間においても正の誤差になることを意味しないからである。

【0090】

これとは異なり、本発明の実施形態によれば、映像格納および圧縮システムが特定のグレー値に高い優先性を付与し、そのようなグレー値に対して低い再構成誤差を示す。これは、元の映像を他の空間に画素ごとに（ｐｉｘｅｌ－ｗｉｓｅ）写像し、写像された空間で映像を圧縮することによって得られる。重要なグレーレベルに対して低い誤差を維持するとともに、本発明の一実施形態によれば、映像格納および圧縮システムの符号器および復号器は、再構成映像に対する負でない誤差を保障し、これによって、対応するオーバードライブシステムの性能が改善できる。

【0091】

符号器１００／４００／４００－１および復号器３００／５００／５００－１の構成要素が行う動作または演算は、「処理回路」または「処理器」または「プロセッサ」で実現できる。「処理回路」は、ハードウェア、ファームウエア、ソフトウェアまたはこれらの組み合わせを用いて実現することができる。処理回路は、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、汎用または専用中央処理装置（ＣＰＵ）、デジタル信号処理器（ＤＳＰ）、グラフィック処理装置（ＧＰＵ）、ＦＰＧＡなどのプログラム可能な論理装置を含むことができる。処理回路におけるそれぞれの関数は、その機能を行う有線ハードウェアまたは非一時的な（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ）格納媒体に格納された命令を行うＣＰＵなどの汎用ハードウェアで行われる。処理回路は、１つの印刷配線基板（ＰＷＢ：ｐｒｉｎｔｅｄ ｗｉｒｉｎｇ ｂｏａｒｄ）に形成されるか、互いに接続されたＰＷＢに分散配置される。処理回路は、他の処理回路を含むことができるが、例えば、ＰＷＢ上で互いに接続されたＦＰＧＡとＣＰＵを含むことができる。

【0092】

「第１」、「第２」、「第３」などの用語を様々な元素、成分、領域、層、部分などに使用するが、これらはこのような修飾語によって限定されない。このような用語は、ある元素、成分、領域、層、部分を他の元素、成分、領域、層、部分と区別するために使用するものであり、本発明の趣旨と範囲を逸脱しない。

【0093】

ここで使用された用語は特定の実施形態を説明する目的で使用するだけであり、本発明を制限しようとするものではない。ここで、数を特に言及しなければ、単数または複数の場合をすべて含む。ある特徴、ステップ、動作、部分、成分などを「含む」という表現は、当該部分以外に他の特徴、ステップ、動作、部分、成分なども含み得ることを意味する。「および／または」という表現は、挙げられたものの１つまたは２以上のすべての組み合わせを含む。また、本発明の実施形態を説明する際に使用する「できる」という表現は、「本発明の１つ以上の実施形態」に適用可能であることを意味する。「例示的な」という用語は、例または図面を表す。

【0094】

「使用」、「利用」などは、これと類似する他の表現とともに、似た意味で使用できる。

【0095】

「Ｘ、Ｙ、Ｚの少なくとも１つ」および「Ｘ、Ｙ、Ｚを含むグループの中から選択された少なくとも１つ」という表現は、Ｘのみ、Ｙのみ、Ｚのみ、Ｘ、Ｙ、Ｚの２以上の組み合わせ、例えば、ＸＹＺ、ＸＹＹ、ＹＺ、ＺＺなどを表す。

【0096】

以上、具体的な実施形態を挙げて詳細に説明したが、ここで説明した実施形態は、本発明の範囲を記載したものに限定するためのものではない。当業者であれば、上述した結合および動作の構造および方法を、以下の特許請求の範囲およびその均等物に表現された発明の原理および範囲を大きく逸脱することなく変更または修正することが可能であることが分かる。

【符号の説明】

【0097】

１：フレーム補正システム
１０：映像圧縮および格納システム
２０：オーバードライブシステム
３０：切断および遅延回路
１００、４００、４００－１：符号器
１１０：標本予測器
１２０：減算器
１３０：モジュロ加算器
１４０：量子化器
１５０：エントロピー符号器
１６０：逆量子化器
１７０：加算器
１８０：モジュロ減算器
２００：格納媒体
２０３、２０３：写像器
２０４：逆写像器
３００、５００、５００－１：復号器
３１０：エントロピー復号器

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9A】

【図9B】