專利名稱：運(yùn)動圖像編碼方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種使用片結(jié)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動補(bǔ)償幀間預(yù)測編碼的運(yùn)動圖像編碼方法和裝置。
背景技術(shù)：
按照慣例，符合MEPG2規(guī)則的運(yùn)動圖像編碼是在逐塊基礎(chǔ)上進(jìn)行的。每一塊(下文稱為宏塊)包括16個垂直像素×16個水平像素。顯示屏上水平方向的組塊或者多個宏塊被稱為一片，MPEG2使用片結(jié)構(gòu)進(jìn)行編碼。當(dāng)使用片結(jié)構(gòu)時，執(zhí)行編碼以便限制在進(jìn)行運(yùn)動補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)動向量的片預(yù)測值和量化系數(shù)的預(yù)測值內(nèi)。
用片結(jié)構(gòu)進(jìn)行編碼時，運(yùn)動圖像編碼裝置在已編碼數(shù)據(jù)中加上一個片頭，并且把數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭粋€解碼裝置。解碼裝置根據(jù)片頭中的信息為片中的宏塊指定一個位置。進(jìn)一步，由于進(jìn)行運(yùn)動補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)動向量和量化系數(shù)的預(yù)測值包括在片中，因此，只要獲得序列報頭和圖像報頭的信息，解碼裝置就為每個片進(jìn)行解碼。一個包括16個垂直像素和水平像素的圖像的片被稱為一個完整的片。
當(dāng)使用如Ethernet的分組交換方案進(jìn)行傳輸時，碼被包含在一個分組中，分組是分組交換網(wǎng)絡(luò)傳輸圖像的一個傳輸單元。
然而，比如，當(dāng)使用ISO/IEC JTC 1/SC29/WG11MPEG93/457 Test Model 5Rev 2(下文稱為TM5)中描述的方法編碼運(yùn)動圖像時，不考慮對編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行分組。TM5以每個整片為基礎(chǔ)對圖像進(jìn)行編碼。因此，一旦在一個整片中宏塊相應(yīng)的位置出現(xiàn)錯誤，就不可能對后面宏塊的圖像進(jìn)行正確解碼。換句話說，由于在片中，運(yùn)動向量和DCT(離散余弦變換)系數(shù)的CD成分是使用它們的差分值進(jìn)行傳輸?shù)?，因此宏塊是彼此互相依賴的，一旦在宏塊中出現(xiàn)錯誤，錯誤就會經(jīng)過后面的宏塊進(jìn)行傳播。因而發(fā)生在與宏塊相對應(yīng)的位置的錯誤導(dǎo)致整片的錯誤解碼數(shù)據(jù)。
為了克服如上缺陷，有一種方法，把一個整片分割為多個片來進(jìn)行編碼，同時在分組的開始放置一個片的開始的片頭，以此取代使用整片作為編碼單元進(jìn)行編碼(日本已公開專利申請H12-224584)。
使用這種方法，由于使片更短，使得傳輸錯誤的宏塊的長度變得更短，因此在分組中發(fā)生錯誤和/或分組沒有到達(dá)時，就能夠提高抗錯誤性。然而，當(dāng)片長度縮短并且在分組的開始安插一個片頭進(jìn)行傳輸時，需要在分組中安插不必要的填充位，導(dǎo)致能夠在單個分組中傳輸?shù)膱D像數(shù)據(jù)的實質(zhì)傳輸量的減少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種運(yùn)動圖像編碼方法和裝置，能夠在不減小圖像數(shù)據(jù)的實際傳輸量的情況下提高抗錯誤性。
上述目的是通過在使用片結(jié)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動圖像編碼時，根據(jù)傳輸媒介中分組大小的信息使片長度可變來實現(xiàn)的。也就是說，當(dāng)片長度可變時，由于可以在小于分組大小的范圍內(nèi)使用最大的片長度進(jìn)行編碼，可以在單個分組中完成一個片，從而減少填充位的數(shù)目。結(jié)果，即使在傳輸路徑上丟失了一個分組，丟失分組的效果也不會影響到其他分組中編碼數(shù)據(jù)的解碼，可以抑制由于填充位所引起的圖像數(shù)據(jù)的實際傳輸量的減少。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的運(yùn)動圖像編碼裝置的結(jié)構(gòu)的框圖；圖2使描述宏塊、整片和片的框圖；圖3是描述一個整片的編碼的框圖；圖4是描述上述實施例的運(yùn)動圖像編碼裝置中整片的編碼處理的流程圖；圖5是在上述實施例的分組中存儲編碼數(shù)據(jù)的處理的框圖；圖6是在上述實施例的分組中存儲編碼數(shù)據(jù)的處理的另一框圖；圖7是在上述實施例的分組中存儲編碼數(shù)據(jù)的處理的另一框圖；圖8是在上述實施例的分組中存儲編碼數(shù)據(jù)的處理的另一框圖；圖9是在上述實施例的分組中存儲編碼數(shù)據(jù)的處理的另一框圖；圖10是在上述實施例的分組中存儲編碼數(shù)據(jù)的處理的另一框圖；圖11是在上述實施例的分組中存儲編碼數(shù)據(jù)的處理的另一框圖；
圖12是在上述實施例的分組中存儲編碼數(shù)據(jù)的處理的另一框圖；圖13是是IEEE802.3中規(guī)定的分組和不同類型的報頭大小的框圖；和圖14是上述實施例中的分組大小計算的流程圖。
具體實施例方式
首先將描述實現(xiàn)本發(fā)明的處理。在傳統(tǒng)的運(yùn)動圖像編碼方法中，利用固定的分組大小和幀中固定的片長度進(jìn)行編碼。因此，當(dāng)使用在分組的開始設(shè)置一個片頭的方法進(jìn)行編碼時，平均，使用與分組大小和幀中的片數(shù)目的乘積成比例的碼作為填充位。填充位不是與實際圖像數(shù)據(jù)對應(yīng)的碼，因此，降低了每平均比特率的圖像質(zhì)量。
本發(fā)明的發(fā)明人注意到上述現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)當(dāng)相應(yīng)于分組大小控制片的長度可變時，用作填充位的碼減少了，從而可以增加用作圖像數(shù)據(jù)的碼，而實現(xiàn)本發(fā)明。
換句話說，本發(fā)明的第一個特征是，在使用片結(jié)構(gòu)實現(xiàn)運(yùn)動圖像編碼的過程中，使用傳輸媒介中的分組大小的信息，使片大小可變。使用這種方法，比如說，當(dāng)使用在小于計算的分組大小的范圍內(nèi)的最大片長度進(jìn)行編碼時，可以在單個分組中完成一個片，并減小填充位的數(shù)目。結(jié)果，即使在傳輸路徑上丟失了一個分組，丟失的分組的影響也不會影響其他分組中編碼數(shù)據(jù)的解碼，并可以抑制由于填充位而減少圖像數(shù)據(jù)的實際傳輸量。
不僅使片長度可變，本發(fā)明的第二個特征是，調(diào)整填充位的數(shù)目以便在分組的開始設(shè)置片的開始。由于在分組的開始設(shè)置片的起始位，可以按照總是從分組的開始的順序設(shè)置片頭和具有相應(yīng)于片頭的片結(jié)構(gòu)的編碼數(shù)據(jù)。結(jié)果，由于片頭和具有相應(yīng)于片頭的片結(jié)構(gòu)的編碼數(shù)據(jù)在一個分組內(nèi)完成，可以對傳輸路徑上丟失的分組的所產(chǎn)生的影響提供抗性，進(jìn)一步提高抗錯誤性。
下面將參考附圖對本發(fā)明的一個實施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
圖1中，“1”代表本發(fā)明實施例的運(yùn)動圖像編碼裝置。運(yùn)動圖像編碼裝置1主要分為根據(jù)MPEG2進(jìn)行運(yùn)動圖像編碼的編碼部分2、分組數(shù)據(jù)生成器3和碼排列部分4，用于相應(yīng)于傳輸路徑上的分組大小，可變地控制在編碼部分2中的片長度，同時，控制在分組數(shù)據(jù)生成器3中的分組產(chǎn)生。
在編碼部分2中，視頻信號通過輸入端10和差分電路22輸入到DCT部分11中。DCT部分11對輸入的視頻信號在逐塊基礎(chǔ)上進(jìn)行DCT的矩陣運(yùn)算，其中，每塊包括8×8個像素，并且把轉(zhuǎn)換系數(shù)輸出到量化器12中。量化器12量化輸入的轉(zhuǎn)換系數(shù)并輸出量化過的轉(zhuǎn)換系數(shù)。速率控制器15控制量化特性。量化過的轉(zhuǎn)換系數(shù)被提供給可變長度編碼器13，并且編碼器13執(zhí)行如可變長度編碼和游程長度編碼等的熵編碼。
同時，去量化器16對系數(shù)執(zhí)行去量化并且把解碼過的轉(zhuǎn)換系數(shù)輸出到IDCT(逆DCT)部分17中。這樣，去量化器16和IDCT部分17執(zhí)行本地解碼，并解碼關(guān)于P和B圖像的預(yù)測誤差信號和相應(yīng)于關(guān)于I圖像的編碼圖像信號的信號。
加法器21輸出指示關(guān)于P和B圖像的預(yù)測信號和自身與I圖像有關(guān)的信號的和的和信號。加法器21的輸出信號被存儲在視頻存儲器18中。視頻存儲器18的輸出信號(被延遲相應(yīng)于一幀(編碼幀)的量的延遲信號)被輸入到運(yùn)動檢測器19中。運(yùn)動檢測器19也接收輸入的視頻信號作為它的輸入。
基于視頻存儲器18中存儲的視頻信號和輸入視頻信號，運(yùn)動檢測器19在每宏塊基礎(chǔ)上檢測運(yùn)動向量信號MV。運(yùn)動補(bǔ)償器20基于從運(yùn)動檢測器19輸入的運(yùn)動向量信號MV進(jìn)行運(yùn)動補(bǔ)償。預(yù)測信號被提供給加法器22，加法器22計算輸入視頻信號與預(yù)測信號之間的差值。獲得的差值信息被輸入到DCT部分11中，并如上所述被編碼。緩沖器14臨時存儲從可變長度編碼器13輸出的編碼數(shù)據(jù)，以輸出到分組數(shù)據(jù)生成器3。
編碼部分2使用片結(jié)構(gòu)進(jìn)行編碼。確切地說，片內(nèi)完成的處理包括在運(yùn)動檢測器19和運(yùn)動補(bǔ)償器20中進(jìn)行的處理和量化器12中進(jìn)行的量化處理。因此對解碼方來說，可以把片作為一個單元進(jìn)行獨(dú)立解碼。使用片結(jié)構(gòu)進(jìn)行編碼是一個公知的技術(shù)，就省略它的描述。
碼排列部分4中，報頭大小被輸入到報頭大小輸入部分30中，同時，分組大小N被輸入到分組大小輸入部分31中。分組大小計算器32從分組大小N中減去報頭大小，并從而計算出可包含在一個分組中的編碼數(shù)據(jù)量(下文稱為實際分組大小N1)，以輸出到比較判斷部分33和填充信號生成器34。
比較判斷部分33接收實際分組大小N1、來自編碼部分2的整片結(jié)尾信號E、來自編碼量計算器35的宏塊編碼數(shù)據(jù)量M和來自分組數(shù)據(jù)生成器3的編碼數(shù)據(jù)量P作為輸入?；谶@些信息，比較判斷部分33生成片結(jié)尾信號F。
當(dāng)結(jié)尾信號F被輸入到編碼部分2時，部分2進(jìn)行片結(jié)尾處理。換句話說，編碼部分2處理輸入片結(jié)尾信號F之前的宏塊和輸入片結(jié)尾信號F之后的宏塊作為不同的片，來進(jìn)行編碼。另外，將在后面描述比較判斷部分33中的詳細(xì)處理。
填充信號生成器34接收實際分組大小N1、來自分組數(shù)據(jù)生成器3的編碼數(shù)據(jù)量P、來自比較判斷部分33的片結(jié)尾信號F和來自編碼部分2的整片結(jié)尾信號E作為輸入。基于這些信息段，填充信號生成器34生成填充信號G。填充信號生成器34中進(jìn)行的詳細(xì)處理將在后面描述。
分組數(shù)據(jù)生成器3在分組的開頭設(shè)置一個報頭，進(jìn)一步接著報頭設(shè)置從緩沖器14輸出的編碼數(shù)據(jù)，同時，把由填充信號G指定的一定量的填充位加到結(jié)尾部分，從而生成分組數(shù)據(jù)，并把分組傳輸?shù)揭粋€傳輸路徑。
在描述運(yùn)動圖像編碼裝置1之前，先介紹宏塊、整片和片之間的關(guān)系。圖2表示構(gòu)成一幀的宏塊101、整片102和片103。宏塊101是幀中由16個垂直像素×16個水平像素組成的一個像素組，選擇宏塊101左上像素的位置，于是通過水平和垂直分割所獲得的余數(shù)是恒定的。片103由多個水平方向的連續(xù)宏塊101組成。整片102包括水平方向上的所有宏塊101。
將在下面描述在運(yùn)動圖像編碼裝置1中使用片結(jié)構(gòu)的編碼過程。如圖3所示，關(guān)于對一個具有15MB(宏塊)水平方向×10MB垂直方向的幀進(jìn)行的編碼為例，將介紹圖中自上第五個片是如何編碼的。在這里，使用一個包括15MB(垂直方向)×10MB(水平方向)的幀作為講解，也可以在其它大小的圖像的幀中相似地進(jìn)行編碼。
這里假定用于存儲用于發(fā)送圖像的分組的圖像編碼數(shù)據(jù)的部分，即，實際分組大小是N1比特。實際分組大小N1隨每個分組的報頭大小等而變化，以及運(yùn)動圖像編碼裝置1在分組大小計算器32中計算實際的分組大小。
根據(jù)圖4所示的處理，運(yùn)動圖像編碼裝置1以每片為基礎(chǔ)進(jìn)行編碼并生成分組數(shù)據(jù)。當(dāng)開始在一個整片上進(jìn)行編碼時，在開始對整片進(jìn)行編碼以后，在步驟S001中，運(yùn)動圖像編碼裝置指定要編碼的宏塊的位置。假設(shè)對于圖2中的整片102，利用將左上宏塊計數(shù)為第一個而指定第六十一個宏塊。
在步驟S002中，復(fù)位在片的開頭的一個預(yù)測值。這個處理需要使用一個片作為獨(dú)立編碼單元進(jìn)行編碼，并除去已經(jīng)編碼的片中的宏塊的信息和將要進(jìn)行編碼的宏塊的信息之間的關(guān)系。根據(jù)MPEG2進(jìn)行編碼時，作為片開始處理，復(fù)位運(yùn)動向量和DCT系數(shù)的DC成分的預(yù)測值。
在步驟S003中，輸出一個片頭。在根據(jù)MPEG2標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編碼時，在整片的開始輸出整片的垂直位置。在步驟S004中，對步驟S001中指定的宏塊進(jìn)行編碼。這一處理是使用編碼方案中允許的任意編碼方法，把宏塊中的像素值轉(zhuǎn)換為碼，并且在編碼部分2中執(zhí)行。
實際上，在運(yùn)動圖像編碼裝置1中，相應(yīng)于正在編碼的圖像類型，運(yùn)動檢測器19在先前的或者過去的參考圖像與正被處理的宏塊的初始圖像之間進(jìn)行塊匹配。檢測器19選擇一個最小化差分圖像的絕對值之和的位置作為運(yùn)動向量。通過使用統(tǒng)計量的評價，運(yùn)動圖像編碼裝置1選擇經(jīng)過幀內(nèi)編碼的編碼數(shù)據(jù)或者使用運(yùn)動向量的編碼數(shù)據(jù)。而且運(yùn)動圖像編碼裝置1選擇使用幀結(jié)構(gòu)執(zhí)行DCT或者使用文件結(jié)構(gòu)進(jìn)行DCT?；谏鲜鲞x擇的結(jié)果，運(yùn)動圖像編碼裝置1在DCT部分11中為每一個宏塊進(jìn)行DCT處理，在量化器12中量化結(jié)果，并在可變長度編碼部分13中對量化后的DCT系數(shù)進(jìn)行可變長度編碼。
進(jìn)而，運(yùn)動圖像編碼裝置1在編碼量計算器35中對每一個宏塊計算與上述處理同時獲得的編碼數(shù)據(jù)量M。
在步驟S005中，比較判定部分33把包含在當(dāng)前正在產(chǎn)生的分組中的編碼數(shù)據(jù)量P的和步驟S004中計算的宏塊的編碼量M之和(P+M)與實際分組大小N1相比較。比如，當(dāng)比較判定部分33獲得的比較結(jié)果滿足P+M≤N1，也就是當(dāng)宏塊的編碼數(shù)據(jù)可存儲在當(dāng)前生成的分組中時，處理步驟流程進(jìn)行到步驟S007。
在步驟S007中，分組數(shù)據(jù)生成器3輸出緩沖器14中存儲的宏塊編碼數(shù)據(jù)。在步驟S008中，編碼部分2將宏塊的位置加1而處理下一個宏塊，從而更新宏塊的位置。直到在步驟S009中得到這樣的結(jié)果，即宏塊恰好是在整片的結(jié)尾，就重復(fù)執(zhí)行步驟S004-S005-S007-S009-S004，從而對宏塊重復(fù)地進(jìn)行編碼以存儲在單個分組中。
同時，當(dāng)在步驟S005中，比較判斷部分33得到的比較結(jié)果滿足P+M＞N，也就是，當(dāng)對于宏塊的編碼數(shù)據(jù)不能存儲在當(dāng)前處理的分組中時，處理流程進(jìn)行到步驟S006。在步驟S006中，判斷正在編碼的宏塊是否在片的開頭，當(dāng)宏塊在片的開頭時，處理進(jìn)行到步驟S007，而當(dāng)宏塊不在片的開頭時，處理進(jìn)行到步驟S010。
在本實施例的運(yùn)動圖像編碼裝置1中，由于比較判斷部分33指定一個片的結(jié)尾的位置，編碼部分2順序?qū)ο嗤暮陦K進(jìn)行編碼直至編碼部分2收到來自比較判斷部分33的片結(jié)尾信號F。
當(dāng)在步驟S006中判斷宏塊是在片的開頭時，運(yùn)動圖像編碼裝置1執(zhí)行步驟S007。步驟S005、S006和S007的處理意味著分組中填充了片開頭的宏塊的數(shù)據(jù)，宏塊的剩余編碼數(shù)據(jù)從下一個分組的開頭輸出。
在步驟S010中，比較判斷部分33輸出片結(jié)尾信號F到編碼部分2中，這樣執(zhí)行片結(jié)尾處理。經(jīng)過片結(jié)尾處理的宏塊被設(shè)為下一個片開頭的宏塊。
在步驟S011，分組數(shù)據(jù)生成器3輸出在新的分組的開頭的片頭。在MPEG2標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編碼的情況下，這個處理與步驟S003輸出的片頭不同，它輸出一個宏塊的水平部分和片開頭碼。
當(dāng)步驟S009中獲得“是”時，換句話說，就是，當(dāng)下一個宏塊相應(yīng)于整片的外部時，運(yùn)動圖像編碼裝置1轉(zhuǎn)至步驟S012的處理。在步驟S012中，編碼部分2輸出整片結(jié)尾信號E到比較判斷部分33和填充信號生成器34，同時執(zhí)行片結(jié)尾處理。其間，當(dāng)在步驟S009獲得“否”時，換句話說就是當(dāng)下一個宏塊相應(yīng)于整片的內(nèi)部時，流程回到步驟S004。
參照附圖，下面將對宏塊的編碼數(shù)據(jù)量、分組大小和片的開頭進(jìn)行更詳細(xì)的描述。作為實例，圖3中自上第五個片被描述。在這種情況下，在步驟S001，編碼從MB61開始，就是從第六十一個宏塊開始。如圖5所示，通過步驟S003中的片頭輸出處理，片頭被存儲在分組的開頭。之后，當(dāng)對宏塊MB61的編碼結(jié)束并且宏塊MB61的編碼數(shù)據(jù)量M與片頭之和小于分組大小N時，MB61的所有碼均可被存儲在圖5所示的分組中。
之后，當(dāng)對宏塊MB62的編碼結(jié)束并且片頭與宏塊MB61和MB62的編碼數(shù)據(jù)量M與之和小于分組大小N時，宏塊MB62的編碼數(shù)據(jù)如圖7被輸出。
其間，當(dāng)對宏塊MB63的編碼結(jié)束時，如圖8所示，片頭與宏塊MB61、MB62和MB63的編碼數(shù)據(jù)量大于分組大小N，輸出填充位作為接著宏塊MB62的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，以便使用填充位來填充分組空著的部分，如圖9所示。填充位的數(shù)量通過在填充位生成器34中從實際分組大小N1中減去編碼數(shù)據(jù)量P而計算得到。如圖10所示，宏塊MB63的編碼數(shù)據(jù)是被配置在置于下一個分組的開頭的片頭之后。
下面將介紹宏塊MB64的編碼數(shù)據(jù)量很大并且大于通過從分組中減去片頭得到的值的情況。在這種情況下，可以通過減小量化系數(shù)的值或類似的方法把數(shù)據(jù)填滿到一個分組中并對宏塊MB64再次執(zhí)行編碼，但是在本實施例中，如圖11所示，宏塊MB64的編碼數(shù)據(jù)是被跨分組存儲的。
而且，圖11描述了宏塊MB64的數(shù)據(jù)被存儲在兩個分組內(nèi)的情況，但是也可能跨三個或者更多個分組存儲數(shù)據(jù)。進(jìn)一步如圖12所示，當(dāng)下一個宏塊MB65的編碼數(shù)據(jù)具有可存儲在宏塊MB64的編碼數(shù)據(jù)之后的數(shù)據(jù)量時，MB65的編碼數(shù)據(jù)可以接著MB64的編碼數(shù)據(jù)之后存儲在同一分組中。
下面將描述分組大小計算器32中計算分組大小的方法。在這種情況下，Ethernet(IEEE 802.3)被用作數(shù)據(jù)鏈路層，IP(因特網(wǎng)協(xié)議)被用作網(wǎng)絡(luò)層，以及圖像數(shù)據(jù)作為UDP的分組被傳輸。而且，Ethernet(IEEE 802.3)被用作數(shù)據(jù)鏈路層，IP(因特網(wǎng)協(xié)議)被用作網(wǎng)絡(luò)層，圖像數(shù)據(jù)作為UDP分組被傳輸，在這種情況下，可以在使用其它協(xié)議情況下相似地進(jìn)行計算。
一般地，當(dāng)像圖像數(shù)據(jù)這樣的信息被打包傳輸時，如圖13所示，就需要添加相應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)的邏輯層結(jié)構(gòu)的各種報頭。圖13描述了使用IEEE 802.3作為數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議來傳輸數(shù)據(jù)的情況。比如說，在數(shù)據(jù)鏈路層中執(zhí)行1500個八位位組的傳輸?shù)那闆r下，在數(shù)據(jù)鏈路層中，每個傳輸信號源和目標(biāo)地址各被增加了具有6個八位位組的報頭，2個八位位組用于將被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的類型，還有四個八位位組用于CRC(循環(huán)冗余校驗)來檢測數(shù)據(jù)錯誤。
因此在IP層可用的數(shù)據(jù)是1482個八位位組(＝1500-18)。此外，除了可選擇的報頭外，由于在IP層中需要傳輸20個八位位組的數(shù)據(jù)作為報頭和CRC，最大只能傳輸1462個八位位組的數(shù)據(jù)。
此外，當(dāng)使用UDP作為傳輸層時，由于需要8個八位位組的數(shù)據(jù)用作傳輸源和目的地的端口號、數(shù)據(jù)長度和校驗和，因此當(dāng)圖像數(shù)據(jù)是在Ethernet的單個幀中時，分組的大小最大為1454個八位位組的數(shù)據(jù)量。另外，根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方法，由于在IP層中存在一個可選的報頭，對于每一數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆纸M的大小有時候是變化的。因此，分組的大小是根據(jù)圖14中所示的方法計算的，就是從數(shù)據(jù)鏈路層中的數(shù)據(jù)傳輸量中減去通過網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)所用的協(xié)議所需要的報頭長度。
在圖14中，在步驟S101中，Ethernet的數(shù)據(jù)鏈路層的分組大小被輸入到分組大小輸入部分31。在步驟S102中，圖13所示的以太報頭、IP報頭和UCP報頭被輸入到報頭大小輸入部分30。在步驟S103中，分組大小計算器32減去輸入到報頭大小輸入部分30的或者根據(jù)輸入到分組大小輸入部分31的數(shù)據(jù)鏈路層中的分組大小計算出的報頭大小，這樣計算出實際分組大小N1。本發(fā)明提供了一種盡可能多地用圖像數(shù)據(jù)填充分組大小N1的編碼方法。
當(dāng)執(zhí)行多種狀態(tài)的分組傳輸時，優(yōu)選地在每一個分組傳輸級中使用最小的分組大小作為數(shù)據(jù)鏈路層中的傳輸量。進(jìn)而，比如說，當(dāng)使用專門為圖像傳輸設(shè)計的并執(zhí)行一對一連接的圖像傳輸裝置時，就有這樣一種情況，消除了需要轉(zhuǎn)送傳輸目的地址等。當(dāng)執(zhí)行前述傳輸時，可以優(yōu)選地把報頭大小看作為0來計算實際分組大小N1。
對一般的運(yùn)動圖像解碼裝置來說，可以解碼已被打包的并且從上述實施例中的運(yùn)動圖像編碼裝置1輸出的編碼圖像數(shù)據(jù)。在這一點上，除了一個宏塊的數(shù)據(jù)超過了實際分組大小的情況(如圖11所示)，對于一個分組中的數(shù)據(jù)，在所有的分組中，總是按照下面的順序配置片頭和相應(yīng)于片頭的片的編碼數(shù)據(jù)，即，從分組的開頭開始，在一個分組中完成相應(yīng)于片頭的片的編碼數(shù)據(jù)。
因此，接收分組時，運(yùn)動圖像解碼裝置使用片頭識別片信息，基于片信息控制去量化器中的去量化特性等，并能夠保證解碼收到的分組中的所有編碼數(shù)據(jù)。比如，即使當(dāng)隨后一個分組丟失了，再下一個分組也可以不受丟失的分組的影響而被解碼。而且當(dāng)收到單個宏塊的數(shù)據(jù)超過實際分組大小的分組時(如圖11)，可以解碼數(shù)據(jù)除非被附加了片頭的分組丟失了。
因而，根據(jù)本實施例，提供了一個對每個片的輸入圖像進(jìn)行編碼的編碼部分2、計算能夠用來存儲編碼數(shù)據(jù)的分組大小N1的分組大小計算器32、計算在編碼部分2中生成的編碼數(shù)據(jù)量M的編碼量計算器35，以及基于在分組大小計算器32中計算出的分組大小和在編碼量計算器35中計算出的編碼數(shù)據(jù)量M，可變地控制在編碼部分2中的片長度的比較判斷部分33，實現(xiàn)了一個能夠不用減少圖像數(shù)據(jù)的實際傳輸量而提高抗錯誤性的運(yùn)動圖像編碼裝置1。
也就是，由于可以通過使用上述結(jié)構(gòu)，在少于分組大小N1的范圍內(nèi)以最大的片長度來進(jìn)行編碼，可以在一個分組中完成一個片并且減少填充位的數(shù)目。結(jié)果，即使當(dāng)在傳輸路徑中丟失了一個分組時，丟失分組的效果也不會影響其他分組中編碼數(shù)據(jù)的解碼，還可以抑制由于填充位引起的圖像數(shù)據(jù)實際傳輸量的減少。
進(jìn)而，根據(jù)本實施例的結(jié)構(gòu)，提供了一個填充信號生成器34，這樣計算填充位的數(shù)目，使片的開頭與分組的開頭匹配。因此，總是以從分組的開頭的順序配置片頭和相應(yīng)于片頭的片結(jié)構(gòu)的編碼數(shù)據(jù)。結(jié)果，由于片頭和具有相應(yīng)于片頭的片結(jié)構(gòu)的編碼數(shù)據(jù)在一個分組內(nèi)完成，可以對傳輸路徑中丟失的分組的影響產(chǎn)生抗性，進(jìn)一步提高抗錯誤性。
另外，盡管本實施例解釋使用圖1中所示的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)本發(fā)明的運(yùn)動圖像編碼方法，本發(fā)明并不限于上述情形?？梢酝ㄟ^使用一個程序來實現(xiàn)圖1所述的每項功能。
另外，上述實施例描述了把本發(fā)明應(yīng)用到根據(jù)MPEG2標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行編碼的運(yùn)動圖像編碼裝置中的情形。然而，本發(fā)明并不限于根據(jù)MPEG2進(jìn)行編碼的運(yùn)動圖像編碼裝置的情形，還可以廣泛應(yīng)用到能夠獨(dú)立對包含多個塊的片進(jìn)行解碼的運(yùn)動圖像編碼裝置中，還可以以與本實施例相同的方式提高抗錯誤性和有效傳輸率。
本發(fā)明不限于上述實施例，可以對其進(jìn)行不同修改而執(zhí)行。
本發(fā)明的運(yùn)動圖像編碼方法包括使用片結(jié)構(gòu)對輸入圖像進(jìn)行編碼的編碼步驟、輸入傳輸路徑上的分組大小的步驟、輸入報頭大小的步驟、根據(jù)傳輸路徑上的分組大小和報頭大小，計算允許存儲編碼數(shù)據(jù)的分組大小的分組大小計算步驟，以及計算在編碼中生成的編碼數(shù)據(jù)量的生成編碼量計算步驟，執(zhí)行編碼，同時相應(yīng)于允許存儲編碼數(shù)據(jù)的分組大小和編碼數(shù)據(jù)量改變片的長度。
根據(jù)這種方法，由于通過讓片長度可變而使得填充位減少，可以增加可存儲在一個分組中的圖像數(shù)據(jù)的編碼數(shù)據(jù)量。比如，當(dāng)使用低于計算所得的分組大小的范圍中的最大片長度進(jìn)行編碼時，可以在一個分組中完成一個片，并能夠減少填充位的數(shù)量。結(jié)果，即使在傳輸路徑中丟失了一個分組，丟失分組的效果也不會影響其他分組中編碼數(shù)據(jù)的解碼，并能夠抑制由于填充位引起的圖像數(shù)據(jù)的實際傳輸量的減少。
本發(fā)明的運(yùn)動圖像編碼方法中還包括一個計算填充位的數(shù)目的步驟，以便在分組的開頭設(shè)置片的開頭。
根據(jù)本方法，由于片的開頭被設(shè)置在分組的開頭，因此片頭和相應(yīng)于片頭的片結(jié)構(gòu)的編碼數(shù)據(jù)總是按照從分組的開頭的順序被配置在分組中。結(jié)果，由于片頭和具有相應(yīng)于片頭的片結(jié)構(gòu)的編碼數(shù)據(jù)在一個分組內(nèi)完成，可以對傳輸路徑中丟失的分組的影響的提供抗性，進(jìn)一步提高抗錯誤性。
本發(fā)明的運(yùn)動圖像編碼方法還包括一個比較判定步驟，此步驟把在分組大小計算步驟中計算得到的分組大小與在生成編碼量計算步驟中計算的編碼數(shù)據(jù)量進(jìn)行比較，并判斷直到某個宏塊的編碼數(shù)據(jù)量是否超出分組大小，在編碼步驟中，當(dāng)比較判定步驟獲得指示直到某個宏塊的編碼數(shù)據(jù)量超過了分組大小的比較判定結(jié)果時，使用該某個宏塊之前的宏塊作為一個片進(jìn)行編碼。
本發(fā)明的運(yùn)動圖像編碼方法還包括一個比較判定步驟，此步驟把在分組大小計算步驟中計算得到的分組大小與生成編碼量計算步驟中計算的編碼數(shù)據(jù)量進(jìn)行比較，并判斷直到某個宏塊的編碼數(shù)據(jù)量是否超出分組大小，當(dāng)比較判定步驟獲得指示直到某個宏塊的編碼數(shù)據(jù)量超過了分組大小的比較判定結(jié)果時，把某個宏塊之前的宏塊的編碼數(shù)據(jù)存儲在一個分組中。
在本發(fā)明的運(yùn)動圖像編碼方法中，當(dāng)比較判定步驟獲得指示直到某個宏塊的編碼數(shù)據(jù)量超過了分組大小時，該某個宏塊的編碼數(shù)據(jù)被存儲在下一個分組中。
根據(jù)這些方法，可以利用片結(jié)構(gòu)執(zhí)行編碼，同時在每個宏塊基礎(chǔ)上設(shè)定不超過分組大小的最大片長度，以在一個分組中存儲使用片結(jié)構(gòu)編碼的宏塊的編碼數(shù)據(jù)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在使用片結(jié)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動圖像編碼的過程中，使用傳輸媒介的分組大小的信息使得片長度可變，從而可以實現(xiàn)能夠在不減少圖像數(shù)據(jù)實際傳輸量的情況下提高抗錯誤性的運(yùn)動圖像編碼方法和裝置。
除了使片長度可變，還調(diào)整填充位的數(shù)目，以便在分組的開頭設(shè)置片的開頭，從而可以進(jìn)一步地提高抗錯誤性。
本申請是基于在2001年11月9日提交的日本專利申請NO.2001-344163，其全部內(nèi)容都被明確地引用于此。
工業(yè)適用性本申請適用于使用片結(jié)構(gòu)編碼圖像數(shù)據(jù)以及把編碼數(shù)據(jù)打包以便傳輸?shù)那闆r。
權(quán)利要求
1.一種運(yùn)動圖像編碼方法，包括使用片結(jié)構(gòu)對輸入的圖像進(jìn)行編碼的編碼步驟；輸入傳輸路徑上的分組大小的步驟；輸入報頭大小的步驟；根據(jù)傳輸路徑上的分組大小和報頭大小，計算允許存儲編碼數(shù)據(jù)的分組大小的分組大小計算步驟；計算在編碼中生成的編碼數(shù)據(jù)量的生成編碼量計算步驟，其中，在編碼步驟中，執(zhí)行編碼，同時相應(yīng)于允許存儲編碼數(shù)據(jù)的分組大小和編碼數(shù)據(jù)量，改變片的長度。
2.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動圖像編碼方法，進(jìn)一步包括計算填充位的數(shù)目的填充位數(shù)目計算步驟，以便在分組的開頭設(shè)置所述片的開頭。
3.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動圖像編碼方法，其中，在生成編碼量計算步驟中，在逐個宏塊的基礎(chǔ)上計算所述編碼數(shù)據(jù)量，并且在編碼步驟中，執(zhí)行編碼，同時，相應(yīng)于允許存儲編碼數(shù)據(jù)的分組大小和基于逐個宏塊的編碼數(shù)據(jù)量，在逐個宏塊的基礎(chǔ)上改變片的長度。
4.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動圖像編碼方法，其中，在分組大小計算步驟中，允許存儲編碼數(shù)據(jù)的分組大小是通過從傳輸路徑上的分組大小中減去報頭大小而獲得的長度。
5.如權(quán)利要求3所述的運(yùn)動圖像編碼方法，進(jìn)一步包括比較判定步驟，此步驟把分組大小計算步驟中計算得到的分組大小與在生成編碼量計算步驟中計算的編碼數(shù)據(jù)量進(jìn)行比較，并判斷直到某個宏塊的編碼數(shù)據(jù)量是否超出所述分組大小，其中，在編碼步驟中，當(dāng)比較判定步驟獲得指示直到某個宏塊的編碼數(shù)據(jù)量超過了所述分組大小的比較判定結(jié)果時，使用所述某個宏塊之前的宏塊作為一個片進(jìn)行編碼。
6.如權(quán)利要求3所述的運(yùn)動圖像編碼方法，進(jìn)一步包括比較判定步驟，此步驟把在所述分組大小計算步驟中計算得到的分組大小與在所述生成編碼量計算步驟中計算的編碼數(shù)據(jù)量進(jìn)行比較，并判斷直到某個宏塊的編碼數(shù)據(jù)量是否超出所述分組大小，其中，當(dāng)比較判定步驟獲得指示直到所述某個宏塊的編碼數(shù)據(jù)量超過了所述分組大小的比較判定結(jié)果時，在單個分組中存儲所述某個宏塊之前的宏塊的編碼數(shù)據(jù)。
7.如權(quán)利要求6所述的運(yùn)動圖像編碼方法，其中，當(dāng)所述比較判定步驟獲得指示直到某個宏塊的編碼數(shù)據(jù)量超過了所述分組大小的比較判定結(jié)果時，所述某個宏塊的編碼數(shù)據(jù)被存儲在下一個分組中。
8.如權(quán)利要求6所述的運(yùn)動圖像編碼方法，其中，當(dāng)所述比較判定步驟獲得指示一個宏塊的編碼數(shù)據(jù)量超過了所述分組大小的比較判定結(jié)果時，所述宏塊的編碼數(shù)據(jù)被存儲在兩個或者更多個分組中。
9.一種運(yùn)動圖像編碼裝置，對輸入圖像執(zhí)行使能每個片的解碼的壓縮編碼，并分組編碼數(shù)據(jù)以傳輸，所述裝置包括編碼部分，用于對每片輸入圖像執(zhí)行編碼；分組大小計算器，用于計算允許存儲編碼數(shù)據(jù)的分組大??；生成編碼量計算器，用來計算在編碼部分中生成的編碼數(shù)據(jù)量；以及比較判斷部分，用于基于在分組大小計算器中計算出的分組大小和在生成編碼量計算器中計算出的編碼數(shù)據(jù)量，可變地控制在編碼部分中的片的長度。
全文摘要
分組大小計算器32獲得可存儲在一個分組中的編碼數(shù)據(jù)量N1。比較判斷部分33根據(jù)編碼數(shù)據(jù)量N1和已經(jīng)存儲在分組中的編碼數(shù)據(jù)量P，獲得可存儲在分組中的剩余編碼數(shù)據(jù)量。部分33相應(yīng)于在編碼量計算器35中計算的宏塊的編碼數(shù)據(jù)量M是否超過可存儲在分組中的剩余編碼數(shù)據(jù)量，可變地控制編碼部分2中的片的長度。由于可以利用可存儲在分組中的最大片長度來進(jìn)行編碼，所以可以在一個分組中完成所述片，以減少填充位的數(shù)目。
文檔編號H04N7/26GK1511420SQ0281050
公開日2004年7月7日 申請日期2002年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月9日
發(fā)明者渡邊泰彥 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社