專利名稱：用于修改視頻信號的數(shù)據(jù)速率的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
此申請案主張2006年9月18日申請的第60/845,707號美國臨時申請案的權(quán)益， 所述申請案以引用的方式并入本文中并作為本申請案的一部分。本發(fā)明涉及視頻處理 領(lǐng)域。更具體來說，本發(fā)明涉及用于修改視頻串流的數(shù)據(jù)速率的方法、設(shè)備及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在電纜系統(tǒng)中，組合多個經(jīng)壓縮的視頻節(jié)目以形成多路復(fù)用。在固定帶寬信道上 將每一多路復(fù)用傳輸?shù)浇邮掌骶W(wǎng)絡(luò)。通常，接收器通過首先調(diào)諧到對應(yīng)于選定的多路 復(fù)用的射頻且接著抽取對應(yīng)于一個或一個以上選定節(jié)目的包來解碼及顯示一個或一 個以上視頻節(jié)目。
期望最大化可在可用固定寬帶信道上傳輸?shù)囊詳?shù)字方式壓縮的節(jié)目的數(shù)目。一種 增加視頻節(jié)目的數(shù)目的方式是改善視頻壓縮過程的效率。利用最先進(jìn)的視頻壓縮算法 是可期望的，但難以升級視頻接收器的安裝基底。 一種改善視頻壓縮系統(tǒng)的效率同時 維持與網(wǎng)絡(luò)接收器的安裝基底的兼容性的方式是利用可變位速率編碼。借助VBR， 在特定情景容易壓縮時增加壓縮比，且類似地在特定情景復(fù)雜且更難以壓縮時減小壓 縮比。通過允許瞬間位速率以此方式變化，VBR編碼器能夠在以較低的平均位速率 進(jìn)行編碼的同時提供更均勻的視頻質(zhì)量。
雖然VBR編碼器比恒定位速率(CBR)編碼器更有效率，但其更難以將經(jīng)壓縮的 VBR節(jié)目組合成多路復(fù)用。如果在規(guī)定帶寬信道上傳輸多路復(fù)用，那么所述多路復(fù) 用的瞬間數(shù)據(jù)速率無法超過信道的數(shù)據(jù)速率容量。事實上，如果目標(biāo)是始終最大化圖 像質(zhì)量，那么總多路復(fù)用數(shù)據(jù)速率應(yīng)在匹配信道的全容量的速率下保持恒定。統(tǒng)計多 路復(fù)用經(jīng)設(shè)計以通過向每一 VBR編碼器廣播"質(zhì)量"設(shè)定而達(dá)到此結(jié)果。假定在視 頻編碼器之中優(yōu)先權(quán)相等，那么將向每一視頻編碼器傳達(dá)相同的質(zhì)量設(shè)定，且不時地 調(diào)節(jié)質(zhì)量設(shè)定以維持所需的總數(shù)據(jù)速率。
在許多情況下，視頻多路復(fù)用器并不與視頻編碼器同置，或預(yù)編碼將被多路復(fù)用 的節(jié)目，且因此無法調(diào)整編碼過程以達(dá)到所需的總數(shù)據(jù)速率。如果使用VBR編碼器 來產(chǎn)生經(jīng)壓縮的節(jié)目，那么其可能難以保證每一多路復(fù)用的總數(shù)據(jù)速率保持在每一對 應(yīng)通信信道的容量內(nèi)。此問題通常通過利用具有速率轉(zhuǎn)換(transiting)能力的復(fù)雜 多路復(fù)用器來解決。通過將速率轉(zhuǎn)換器耦合到包含特定多路復(fù)用的一些或所有節(jié)目， 其便可能選擇性地減小視頻節(jié)目的數(shù)據(jù)速率。通常將此類系統(tǒng)稱為統(tǒng)計再分多路復(fù)用 器。簡單地說，統(tǒng)計再分多路復(fù)用器減小基本視頻串流的位速率以便能夠?qū)⒏嗷舅痛髦?。MPEG標(biāo)準(zhǔn)允許再量化現(xiàn)有的視頻串流以到達(dá)位速率減
小。量化級無需是固定的或恒定的。就位速率來說，所有不同串流同時達(dá)到最高點也 是不可能的?？刹捎没诮y(tǒng)計的算法來計算每一串流的量化級，使得對傳送串流帶寬 的利用達(dá)到其最完整程度同時維持最高的可能質(zhì)量。存在許多不同方式來計算此量化 級。有效率的統(tǒng)計再分多路復(fù)用器能夠最大化多路復(fù)用中的每一節(jié)目的質(zhì)量，同時保 證總數(shù)據(jù)速率始終保持在信道的容量內(nèi)。
圖1顯示可與此類統(tǒng)計多路復(fù)用器一起使用的簡單的現(xiàn)有技術(shù)視頻速率轉(zhuǎn)換器
40的實例。速率轉(zhuǎn)換器40可與例如MPEG-1、 MPEG-2或H.264的壓縮標(biāo)準(zhǔn)兼容。 可變長度解碼器(VLD)模塊42接收一系列可變長度碼字且重建這些碼字所表示的經(jīng) 量化轉(zhuǎn)換系數(shù)。逆量化器(IQ)模塊44執(zhí)行逆量化步驟以恢復(fù)每一轉(zhuǎn)換系數(shù)的適當(dāng)縮放 比例及范圍。量化器(Q)模塊46又一次再縮放轉(zhuǎn)換系數(shù)，但此次對量化的量進(jìn)行控制 以維持所需的輸出數(shù)據(jù)速率。最后，可變長度編碼器(VLE)模塊48通過將經(jīng)量化的轉(zhuǎn) 換系數(shù)表示為一系列可變長度碼字而將其進(jìn)一步壓縮。
在圖1的現(xiàn)有技術(shù)速率轉(zhuǎn)換器40的情況下，經(jīng)再壓縮的視頻信號的準(zhǔn)確度因壓 縮過程的預(yù)測編碼分量而開始偏離。即，由于量化器模塊46引入了不準(zhǔn)確度，因此 當(dāng)使用從所得的經(jīng)量化系數(shù)導(dǎo)出的信息來預(yù)測后續(xù)視頻幀中的新信息時所得假象可 能被放大?，F(xiàn)有技術(shù)速率轉(zhuǎn)換器40的此缺點通過圖2中所示經(jīng)修改的現(xiàn)有技術(shù)速率 轉(zhuǎn)換系統(tǒng)50來解決。
在圖2中所示的現(xiàn)有技術(shù)速率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)50中，VLD模塊42、 IQ模塊44、 Q模 塊46及VLE模塊48起到以上結(jié)合圖1所論述的作用。然而，在圖2中所示的系統(tǒng) 50中，由于從自加法器58獲得的轉(zhuǎn)換系數(shù)中減去自IQ模塊51獲得的轉(zhuǎn)換系數(shù)，由 速率轉(zhuǎn)換過程(明確地說，由量化模塊46)所引入的量化差錯提供在加法器52的輸 出處。接著，通過逆離散余弦轉(zhuǎn)換(IDCT)模塊53將來自加法器52的轉(zhuǎn)換系數(shù)的塊變 換回到像素域，且將所得像素差錯存儲于由DRAM控制器54控制的DRAM 55中。 在預(yù)測附近圖像幀中的其它像素需要時由運動補償器(MC)模塊56檢索像素差錯，且 同樣由離散余弦轉(zhuǎn)換(DCT)模塊57將其變換到系數(shù)域。在加法器58處將此結(jié)果添加 到傳入轉(zhuǎn)換系數(shù)的串流，此防止在Q模塊46處積累再量化假象。
圖2中所示的現(xiàn)有技術(shù)速率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)表示許多基于預(yù)測性轉(zhuǎn)換的編碼器，例如 MPEG-1、 MPEG-2及H.264。其它壓縮系統(tǒng)可遵守相同的結(jié)構(gòu)，但可包括額外步驟或 相同模塊的替代版本。
圖2中所示的現(xiàn)有技術(shù)經(jīng)運動補償?shù)乃俾兽D(zhuǎn)換系統(tǒng)的缺陷是增加的復(fù)雜度和額 外硬件的成本，以及因在經(jīng)運動補償?shù)淖粉櫥芈返妮敵鎏幰氩铄e補償數(shù)據(jù)而引起的 無效率補償。復(fù)雜度還因為通常通過處理每個塊的所有系數(shù)或像素來實施DCT、IDCT
及運動補償器而被引入。相反地，當(dāng)實施圖1中的開環(huán)速率轉(zhuǎn)換器時，僅需要處理非 零系數(shù)，且可忽略掃描次序變換。此通過準(zhǔn)許使用較窄的數(shù)據(jù)總線同時維持較高的吞 吐量來簡化實施方案。提供一種速率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)將是有利的，所述速率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)提供由閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換器提 供的漂移校正的益處同時最小化其缺陷。提供一種混合速率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)也是有利的，所 述混合速率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)提供閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換器及開環(huán)速率轉(zhuǎn)換器兩者的益處。
本發(fā)明的方法及設(shè)備提供上述及其它優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及視頻處理領(lǐng)域。更明確地說，本發(fā)明提供用于修改視頻信號的數(shù)據(jù)速
率的方法、設(shè)備及系統(tǒng)。
在本發(fā)明的一個實例性實施例中，接收經(jīng)壓縮的視頻信號。提供用于修改所述視
頻信號的數(shù)據(jù)速率的閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑及用于修改所述視頻信號的數(shù)據(jù)速率的開環(huán) 速率轉(zhuǎn)換路徑。選擇所述開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑或所述閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑中的一者來修改
所述視頻信號的至少一部分的數(shù)據(jù)速率。
在另一實例性實施例中，可在所述閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑中提供像素量化差錯控制。 所述像素量化差錯控制可包含從對所述視頻信號的傳入像素的轉(zhuǎn)換系數(shù)的量化中獲 得呈差錯轉(zhuǎn)換系數(shù)形式的差錯；對所述差錯轉(zhuǎn)換系數(shù)執(zhí)行逆轉(zhuǎn)換過程，以提供像素域 中的像素差錯；存儲所述像素差錯；在修改相關(guān)聯(lián)像素的數(shù)據(jù)速率期間檢索所述存儲 的像素差錯；對所述像素差錯執(zhí)行轉(zhuǎn)換過程以提供差錯校正轉(zhuǎn)換系數(shù)；及將所述差錯 校正轉(zhuǎn)換系數(shù)添加到從所述相關(guān)聯(lián)像素的逆量化中獲得的經(jīng)縮放轉(zhuǎn)換系數(shù)，以防止在 所述經(jīng)縮放轉(zhuǎn)換系數(shù)的量化期間積累再量化假象。
可選擇所述閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑以用于修改所述視頻信號的I幀及P幀的數(shù)據(jù)速 率?？蛇x擇所述開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑以用于修改所述視頻信號的B幀的數(shù)據(jù)速率。 一般 來說，使用所述閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑來修改參考幀的數(shù)據(jù)速率是有利的。這些參考幀是 可用于預(yù)測其它圖片的圖片。在MPEG-l及MPEG-2的情況下，所述參考幀是I幀及 P幀。
所述閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑及所述開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑可同時操作且可適于接受及處 理多個視頻信號的幀。舉例來說，可選擇所述閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑以用于修改各種視頻 信號的I幀及P幀的數(shù)據(jù)速率，且同時可選擇所述開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑以用于修改各種 視頻信號的B幀的數(shù)據(jù)速率。
在一些實例中，所述開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑及所述閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑兩者均可用于處 理視頻信號的I幀及P幀。類似地，所述開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑及所述閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑 兩者均可用于處理視頻信號的B幀。
所述開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑可包含對所述視頻信號進(jìn)行可變長度解碼以提供經(jīng)量化 的轉(zhuǎn)換系數(shù)對所述轉(zhuǎn)換系數(shù)執(zhí)行逆量化操作以縮放所述轉(zhuǎn)換系數(shù)；對所述經(jīng)縮放的 轉(zhuǎn)換系數(shù)執(zhí)行量化操作來再縮放所述轉(zhuǎn)換系數(shù)以達(dá)到所需的數(shù)據(jù)速率；及對經(jīng)再縮放 的轉(zhuǎn)換系數(shù)進(jìn)行可變長度編碼以便以所需的數(shù)據(jù)速率提供視頻信號。所述閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑可包含對所述視頻信號進(jìn)行可變長度解碼以提供經(jīng)量化 的轉(zhuǎn)換系數(shù)；對所述轉(zhuǎn)換系數(shù)執(zhí)行逆量化操作以縮放所述轉(zhuǎn)換系數(shù)；對所述經(jīng)縮放的 轉(zhuǎn)換系數(shù)執(zhí)行量化操作來再縮放所述轉(zhuǎn)換系數(shù)以達(dá)到所需的數(shù)據(jù)速率；對所述經(jīng)再縮 放的轉(zhuǎn)換系數(shù)進(jìn)行可變長度編碼以便以所需的數(shù)據(jù)速率提供視頻信號；從所述量化操 作中獲得呈差錯轉(zhuǎn)換系數(shù)形式的差錯；對所述差錯轉(zhuǎn)換系數(shù)執(zhí)行逆轉(zhuǎn)換過程以提供像 素域中的像素差錯存儲所述像素差錯；在對相關(guān)聯(lián)像素執(zhí)行運動補償操作時檢索所 述存儲的像素差錯；對所述經(jīng)運動補償?shù)南袼夭铄e執(zhí)行轉(zhuǎn)換過程以提供差錯校正轉(zhuǎn)換 系數(shù)；及將所述差錯校正轉(zhuǎn)換系數(shù)添加到從所述相關(guān)聯(lián)像素的逆量化中獲得的經(jīng)縮放 轉(zhuǎn)換系數(shù)，以防止在對所述經(jīng)縮放轉(zhuǎn)換系數(shù)的量化操作期間積累再量化假象。
可提供額外開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑以用于修改視頻信號的數(shù)據(jù)速率。所述兩個開環(huán)速 率轉(zhuǎn)換路徑及所述閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑可同時操作。舉例來說，可使用相同的系統(tǒng)來處 理多個視頻串流，且在此情況下，通過從下一幀可用于的視頻串流中的任一者分配一 幀來使所述開環(huán)及閉環(huán)處理器中的每一者保持忙碌是可能的。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，可視需要提供額外的開環(huán)或閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑，以 增加系統(tǒng)的處理速度。舉例來說，可提供多個開環(huán)及閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑以用于修改一 個或一個以上視頻信號的數(shù)據(jù)速率。所述多個開環(huán)及閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑可同時操作。
本發(fā)明預(yù)期對應(yīng)于上述實施例的方法、設(shè)備及系統(tǒng)。


下文將結(jié)合附圖描述本發(fā)明，其中相同的參考編號表示相同的元件，且
圖1顯示現(xiàn)有技術(shù)開環(huán)速率轉(zhuǎn)換器的框圖2顯示具有差錯控制的現(xiàn)有技術(shù)閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換器的框圖3顯示根據(jù)本發(fā)明的混合速率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的實例性實施例的框圖；及
圖4顯示根據(jù)本發(fā)明的混合速率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的另一實例性實施例的框圖。
具體實施例方式
下文詳細(xì)說明僅提供實例性實施例，且并非打算限定本發(fā)明的范圍、適用性或配 置。而是，下文對實例性實施例的詳細(xì)說明將為所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員提供能使其實施 本發(fā)明實施例的說明。應(yīng)了解，可在元件功能及布置方面作各種改變，而此并不背離 在上述權(quán)利要求書中所述的本發(fā)明的精神及范圍。
圖3顯示根據(jù)本發(fā)明的混合系統(tǒng)60的實例性實施例的框圖，所述混合系統(tǒng)60 用于修改視頻信號的數(shù)據(jù)速率。在圖3中所示的實例性實施例中，在多路分用器 (DMUX)62處接收經(jīng)壓縮的視頻信號。提供用于修改視頻信號的數(shù)據(jù)速率的閉環(huán)速率 轉(zhuǎn)換路徑64及用于修改視頻信號的數(shù)據(jù)速率的開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑66。選擇開環(huán)速率 轉(zhuǎn)換路徑或閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑中的一者來修改視頻信號的至少一部分的數(shù)據(jù)速率。舉例來說，可在DMUX 62處接收視頻信號的幀或包并根據(jù)所述包標(biāo)頭中提供的信息將 其路由到適當(dāng)?shù)乃俾兽D(zhuǎn)換路徑64或66。指派對應(yīng)于多個視頻信號的幀或包的任務(wù)可 由通常與視頻處理器相關(guān)聯(lián)的CPU提供，如此項技術(shù)中已知，從而總是需要軟件調(diào) 節(jié)來建立或改變幀或包的路由。接著，可在多路復(fù)用器(MUX)63共同地對經(jīng)速率轉(zhuǎn) 換的包進(jìn)行多路復(fù)用。
可在閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑64中提供像素量化差錯控制。所述像素量化差錯控制可 包含從視頻信號的傳入像素的轉(zhuǎn)換系數(shù)的量化中獲得呈差錯轉(zhuǎn)換系數(shù)形式的差錯。 舉例來說，由于從自加法器58獲得的轉(zhuǎn)換系數(shù)中減去自IQ模塊51獲得的轉(zhuǎn)換系數(shù)， 由速率轉(zhuǎn)換過程(明確地說，由量化(Q)模塊46)所引入的量化差錯提供在加法器52 的輸出處。接著，通過在逆轉(zhuǎn)換(IT)模塊67處對差錯轉(zhuǎn)換系數(shù)執(zhí)行逆轉(zhuǎn)換過程而將來 自加法器52的轉(zhuǎn)換系數(shù)的塊轉(zhuǎn)變回到像素域?？蓪⑦@些像素差錯存儲于DRAM 55(在 DRAM控制器54的控制下)且接著在修改相關(guān)聯(lián)像素的數(shù)據(jù)速率期間檢索所述像素差 錯?？稍谵D(zhuǎn)換(T)模塊61處對像素差錯執(zhí)行轉(zhuǎn)換過程以提供差錯校正轉(zhuǎn)換系數(shù)?？稍?加法器58處將差錯校正轉(zhuǎn)換系數(shù)添加到從在IQ模塊44處對相關(guān)聯(lián)像素的逆量化中 獲得的經(jīng)縮放轉(zhuǎn)換系數(shù)，以防止在Q模塊46處對經(jīng)縮放轉(zhuǎn)換系數(shù)的量化期間積累再 量化假象。
應(yīng)了解，在T模塊61處執(zhí)行的轉(zhuǎn)換過程可以是離散余弦轉(zhuǎn)換過程(DCT)或可與 較新的編碼解碼器(例如H.264) —起使用的任何其它轉(zhuǎn)換過程。類似地，在IT模塊 67處執(zhí)行的逆轉(zhuǎn)換過程可以是逆離散余弦轉(zhuǎn)換過程(IDCT)或可與較新的編碼解碼器 (例如H.264) —起使用的任何其它轉(zhuǎn)換過程。
可選擇閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑64以用于修改視頻信號的幀及P幀的數(shù)據(jù)速率?？蛇x 擇開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑66以用于修改視頻信號的B幀的數(shù)據(jù)速率。
閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑64及開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑66可同時操作。舉例來說，可選擇閉 環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑64以用于修改特定視頻信號的I幀及P幀的數(shù)據(jù)速率且同時可選擇 開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑66以用于修改對應(yīng)于不同視頻信號的B幀的數(shù)據(jù)速率。
在一些實例中，在閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑64變?yōu)檫^度訂閱且開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑66 中存在用于I幀及P幀的可用處理帶寬的情況下，開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑66及閉環(huán)速率 轉(zhuǎn)換路徑64兩者均可用于處理視頻信號的I幀及P幀。類似地，在開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路 徑66變?yōu)檫^度訂閱且閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑64中存在用于B幀的可用處理帶寬的情況 下，開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑66及閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑64兩者均可用于處理視頻信號的B幀。 如以下結(jié)合圖4所論述，可提供一個或一個以上額外開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑以用于修改視 頻信號的數(shù)據(jù)速率。所述兩個開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑及所述閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑可同時操 作。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，可視需要提供額外的開環(huán)或閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑以增 加系統(tǒng)的吞吐量。
開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑66可包含在VLD模塊42處對視頻信號進(jìn)行可變長度解碼 以提供經(jīng)量化的轉(zhuǎn)換系數(shù)；在IQ模塊44處對轉(zhuǎn)換系數(shù)執(zhí)行逆量化操作以縮放轉(zhuǎn)換系數(shù)；在Q模塊46處對經(jīng)縮放的轉(zhuǎn)換系數(shù)執(zhí)行量化操作來再縮放轉(zhuǎn)換系數(shù)以達(dá)到所需 的數(shù)據(jù)速率；及在VLE模塊48處對經(jīng)再縮放的轉(zhuǎn)換系數(shù)進(jìn)行可變長度編碼以便以所
需的數(shù)據(jù)速率提供視頻信號。
所述閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑可包含在VLD模塊42處對視頻信號進(jìn)行可變長度解 碼以提供經(jīng)量化的轉(zhuǎn)換系數(shù)；在IQ模塊44處對轉(zhuǎn)換系數(shù)執(zhí)行逆量化操作以縮放轉(zhuǎn)換 系數(shù)；在Q模塊46處對經(jīng)縮放的轉(zhuǎn)換系數(shù)執(zhí)行量化操作來再縮放轉(zhuǎn)換系數(shù)以到達(dá)所 需的數(shù)據(jù)速率；在VLE模塊48處對經(jīng)再縮放的轉(zhuǎn)換系數(shù)進(jìn)行可變長度編碼以便以所 需的數(shù)據(jù)速率提供視頻信號；從Q模塊46處的量化操作中獲得呈差錯轉(zhuǎn)換系數(shù)形式 的差錯(其提供為來自加法器52的輸出，如上所論述)；在IT模塊67處對差錯轉(zhuǎn)換系 數(shù)執(zhí)行逆轉(zhuǎn)換過程以提供像素域中的像素差錯；將像素差錯存儲于DRAM55中；當(dāng) 在MC模塊56處對相關(guān)聯(lián)像素執(zhí)行運動補償操作時檢索所存儲的像素差錯；在T模 塊61處對經(jīng)運動補償?shù)南袼夭铄e執(zhí)行轉(zhuǎn)換過程以提供差錯校正轉(zhuǎn)換系數(shù)；及在加法 器58處將差錯校正轉(zhuǎn)換系數(shù)添加到從對相關(guān)聯(lián)像素的逆量化(在IQ模塊44處)中獲得 的經(jīng)縮放轉(zhuǎn)換系數(shù)，以防止在Q模塊46處對經(jīng)縮放轉(zhuǎn)換系數(shù)的量化操作期間積累再 量化假象。
圖4是本發(fā)明的另一實例性實施例的框圖，其中圖3的系統(tǒng)60經(jīng)修改而具有用 于修改視頻信號的數(shù)據(jù)速率的額外開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑68。在圖4的系統(tǒng)70中，所述 額外開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑提供與以上所論述的開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑66相同的功能性。兩 個開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑66及68以及閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑64可同吋操作。所屬領(lǐng)域的技 術(shù)人員將了解，可視需要提供額外的開環(huán)或閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑以增加系統(tǒng)的處理速 度。舉例來說，可提供多個開環(huán)及閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑以用于修改多個視頻信號的數(shù)據(jù) 速率。所述多個開環(huán)及閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑可同時操作。
分別顯示于圖3及4中的混合速率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)60及70的全部成本及性能優(yōu)點僅通 過在戰(zhàn)略上給不同的速率轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)(路徑)指派視頻幀來實現(xiàn)。在例如MPEG-2 及H.264的壓縮系統(tǒng)的情況下，使用某些類型的幀(即，幀內(nèi)編碼幀或I幀與預(yù)測編碼 幀或P幀)來預(yù)測其它幀，而通常不使用第三類型的幀(即，雙向預(yù)測幀或B幀)(雖然 H.264準(zhǔn)許將B幀作為參考幀用于預(yù)測)。所述幀類型在對其進(jìn)行編碼的方式上也不 同。I幀不受益于運動補償且因此壓縮效率最低。然而，出于相同的原因，這些幀類 型僅是可由正嘗試與新串流同步化的解碼器重建的幀類型。當(dāng)調(diào)諧到新串流時或當(dāng)從 傳輸信道中的噪聲所引起的差錯中恢復(fù)時，此初始同步化是必要的。出于此原因，編 碼器通常以對解碼器初始化或再同歩化來說為充足的間隔來選擇I幀編碼方法。
P幀受益于使用參考前置幀的運動預(yù)測符的運動補償。當(dāng)使用運動補償來預(yù)測其 它幀時，I幀及P幀兩者均可充當(dāng)參考幀。因此，每當(dāng)存取參考幀的受影響區(qū)域時， 引入到I幀或P幀中的任何差錯可能被放大。子系統(tǒng)64的閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換過程防止此 差錯積累，且出于此原因，選擇閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)64來對I幀及P幀進(jìn)行速率轉(zhuǎn) 換是有利的。通常，最頻繁地使用B幀，因為B幀受益于在前向或后向方向上參考I幀或P 幀的多個經(jīng)運動補償?shù)念A(yù)測符。由于通常不使用這些幀來預(yù)測其它圖片，因此漂移校 正變得較不重要且因校正而減小的壓縮效率可能甚至比由單個圖像內(nèi)減小的漂移產(chǎn) 生的任何優(yōu)點都重要。因此，通過一個或一個以上開環(huán)速率轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)66或68路由 B幀是有利的。應(yīng)注意，在H.264的情況下，更有意義的是識別不作為參考幀用于其 它圖片的圖片，且僅將這些圖片指派給開環(huán)速率轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)66或68。
許多編碼器經(jīng)配置以針對每3個幀或圖片中的2個使用B幀編碼方法，且這就 是在圖4的實例性實施例中將2個專用開環(huán)速率轉(zhuǎn)換器66及68與單個閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換 器64匹配的原因。然而，可以任何組合提供開環(huán)及閉環(huán)子系統(tǒng)。應(yīng)注意，在開環(huán)系 統(tǒng)66及68變?yōu)檫^度訂閱的情況下，容易將B幀轉(zhuǎn)發(fā)到閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換器64。類似地， 如果閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換器64變?yōu)檫^度訂閱，那么可將I幀或P幀轉(zhuǎn)發(fā)到開環(huán)速率轉(zhuǎn)換器 66或68中的一者。然而，在此周期期間將無法實現(xiàn)漂移補償?shù)囊嫣帯?br> 有利地，以上所論述的本發(fā)明的混合速率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的實施例可容易地經(jīng)修改以支 持將覆蓋內(nèi)容插入到視頻信號中，如與本發(fā)明同時申請的標(biāo)題為用于借助速率轉(zhuǎn)換能 力將覆蓋內(nèi)容插入到視頻信號中的方法、設(shè)備及系統(tǒng)的共同擁有共同待決美國專利申 請案中所論述。
現(xiàn)在，將了解本發(fā)明提供用于修改視頻串流的數(shù)據(jù)速率的有利方法、設(shè)備及系統(tǒng)。 雖然已結(jié)合各種所圖解說明的實施例描述了本發(fā)明，但可在不背離權(quán)利要求書中 闡明的本發(fā)明精神及范圍的前提下對本發(fā)明進(jìn)行眾多修改及改變。
權(quán)利要求
1、一種用于修改視頻信號的數(shù)據(jù)速率的方法，其包含接收經(jīng)壓縮的視頻信號；提供用于修改所述視頻信號的數(shù)據(jù)速率的閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑；提供用于修改所述視頻信號的所述數(shù)據(jù)速率的開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑；及選擇所述開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑或所述閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑中的一者來修改所述視頻信號的至少一部分的所述數(shù)據(jù)速率。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包含 在所述閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑中提供像素量化差錯控制。
3、 如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述像素量化差錯控制包含 從所述視頻信號的傳入像素的轉(zhuǎn)換系數(shù)的量化中獲得呈差錯轉(zhuǎn)換系數(shù)形式的差錯；對所述差錯轉(zhuǎn)換系數(shù)執(zhí)行逆轉(zhuǎn)換，以提供像素域中的像素差錯； 存儲所述像素差錯；在修改相關(guān)聯(lián)像素的所述數(shù)據(jù)速率期間，檢索所述存儲的像素差錯； 對所述像素差錯執(zhí)行轉(zhuǎn)換過程，以提供差錯校正轉(zhuǎn)換系數(shù)；及 將所述差錯校正轉(zhuǎn)換系數(shù)添加到從所述相關(guān)聯(lián)像素的逆量化中獲得的經(jīng)縮放的 轉(zhuǎn)換系數(shù)，以防止在所述經(jīng)縮放的轉(zhuǎn)換系數(shù)的所述量化期間積累再量化假象。
4、 如權(quán)利要求所述的方法，其中選擇所述閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑以用于修改所述 視頻信號的I幀及P幀的所述數(shù)據(jù)速率。
5、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中選擇所述開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑以用于修改所述 視頻信號的B幀的所述數(shù)據(jù)速率。
6、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑及所述開環(huán)速率轉(zhuǎn)換 路徑可同時操作且適于接受來自多個視頻信號的幀。
7、 如權(quán)利要求6所述的方法，其中選擇所述閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑以用于修改所述視頻信號的I幀及P幀的所述數(shù)據(jù)速 率；及選擇所述開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑以用于修改所述視頻信號的B幀的所述數(shù)據(jù)速率。
8、 如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑及所述閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑兩者均可用于處理所述視頻信 號的I幀及P幀。
9、 如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑及所述閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑兩者均可用于處理所述視頻信 號的B幀。
10、 如權(quán)利要求l所述的方法，其進(jìn)一步包含用于修改所述視頻信號的所述數(shù)據(jù)速率的額外開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑。
11、 如權(quán)利要求IO所述的方法，其中所述兩個開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑及所述閉環(huán)速 率轉(zhuǎn)換路徑可同時操作。
12、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑包含 對所述視頻信號進(jìn)行可變長度解碼，以提供經(jīng)量化的轉(zhuǎn)換系數(shù)； 對所述轉(zhuǎn)換系數(shù)執(zhí)行逆量化操作以縮放所述轉(zhuǎn)換系數(shù)；對所述經(jīng)縮放的轉(zhuǎn)換系數(shù)執(zhí)行量化操作來再縮放所述轉(zhuǎn)換系數(shù)以達(dá)到所需的數(shù) 據(jù)速率；及對所述經(jīng)再縮放的轉(zhuǎn)換系數(shù)進(jìn)行可變長度編碼，以便以所述所需的數(shù)據(jù)速率提供 視頻信號。
13、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑包含-對所述視頻信號進(jìn)行可變長度解碼以提供經(jīng)量化的轉(zhuǎn)換系數(shù)； 對所述轉(zhuǎn)換系數(shù)執(zhí)行逆量化操作以縮放所述轉(zhuǎn)換系數(shù)；對所述經(jīng)縮放的轉(zhuǎn)換系數(shù)執(zhí)行量化操作來再縮放所述轉(zhuǎn)換系數(shù)以達(dá)到所需的數(shù) 據(jù)速率；對所述經(jīng)再縮放的轉(zhuǎn)換系數(shù)進(jìn)行可變長度編碼，以便以所述所需的數(shù)據(jù)速率提供 視頻信號；從所述量化操作中獲得呈差錯轉(zhuǎn)換系數(shù)形式的差錯；對所述差錯轉(zhuǎn)換系數(shù)執(zhí)行逆轉(zhuǎn)換過程以提供所述像素域中的像素差錯；存儲所述像素差錯；在對相關(guān)聯(lián)像素執(zhí)行運動補償操作時檢索所述存儲的像素差錯； 對所述經(jīng)運動補償?shù)南袼夭铄e執(zhí)行轉(zhuǎn)換過程以提供差錯校正轉(zhuǎn)換系數(shù)；及 將所述差錯校正轉(zhuǎn)換系數(shù)添加到從所述相關(guān)聯(lián)像素的所述逆量化中獲得的所述經(jīng)縮放的轉(zhuǎn)換系數(shù)，以防止在對所述經(jīng)縮放的轉(zhuǎn)換系數(shù)的所述量化操作期間積累再量化假象。
14、 如權(quán)利要求l所述的方法，其進(jìn)一步包含提供用于修改所述視頻信號的所述數(shù)據(jù)速率的多個開環(huán)及閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑。
15、 如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述多個開環(huán)及閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑可同時 操作。
16、 一種用于修改視頻信號的數(shù)據(jù)速率的設(shè)備，其包含 用于接收經(jīng)壓縮的視頻信號的構(gòu)件； 用于修改所述視頻信號的數(shù)據(jù)速率的閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑； 用于修改所述視頻信號的所述數(shù)據(jù)速率的開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑； 用于選擇所述開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑或所述閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑中的一者來修改所述視頻信號的至少一部分的所述數(shù)據(jù)速率的構(gòu)件。
17、 如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含 用于在所述閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑中提供像素量化差錯控制的構(gòu)件。
18、 如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中所述用于提供所述像素量化差錯控制的構(gòu) 件包含用于從所述視頻信號的傳入像素的轉(zhuǎn)換系數(shù)的量化中獲得呈差錯轉(zhuǎn)換系數(shù)形式 的差錯的構(gòu)件；用于對所述差錯轉(zhuǎn)換系數(shù)執(zhí)行逆轉(zhuǎn)換過程以提供像素域中的像素差錯的逆轉(zhuǎn)換 模塊；用于存儲所述像素差錯的存儲構(gòu)件；用于在修改相關(guān)聯(lián)像素的所述數(shù)據(jù)速率期間檢索所述存儲的像素差錯的構(gòu)件； 用于對所述像素差錯執(zhí)行轉(zhuǎn)換過程以提供差錯校正轉(zhuǎn)換系數(shù)的轉(zhuǎn)換模塊；及 用于將所述差錯校正轉(zhuǎn)換系數(shù)添加到從所述相關(guān)聯(lián)像素的逆量化中獲得的經(jīng)縮放轉(zhuǎn)換系數(shù)以防止在所述經(jīng)縮放的轉(zhuǎn)換系數(shù)的所述量化期間積累再量化假象的加法器構(gòu)件。
19、如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑被選擇用于修改所 述視頻信號的I幀及P幀的所述數(shù)據(jù)速率。
20、 如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑被選擇用于修改所 述視頻信號的B幀的所述數(shù)據(jù)速率。
21、 如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑及所述開環(huán)速率轉(zhuǎn) 換路徑可同時操作且適于接受來自多個視頻信號的幀。
22、 如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中所述閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑被選擇用于修改所述視頻信號的I幀及P幀的所述數(shù)據(jù)速 率；及所述開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑被選擇用于修改所述視頻信號的B幀的所述數(shù)據(jù)速率。
23、 如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中所述開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑及所述閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑兩者均可用于處理所述視頻信 號的I幀及P幀。
24、 如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中所述開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑及所述閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑兩者均可用于處理所述視頻信 號的B幀。
25、 如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含 用于修改所述視頻信號的所述數(shù)據(jù)速率的額外開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑。
26、 如權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中所述兩個開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑及所述閉環(huán)速 率轉(zhuǎn)換路徑可同時操作。
27、 如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑包含 用于對所述視頻信號進(jìn)行可變長度解碼以提供經(jīng)量化的轉(zhuǎn)換系數(shù)的可變長度解碼器；用于對所述轉(zhuǎn)換系數(shù)執(zhí)行逆量化操作以縮放所述轉(zhuǎn)換系數(shù)的逆量化模塊； 用于對所述經(jīng)縮放的轉(zhuǎn)換系數(shù)執(zhí)行量化操作來再縮放所述轉(zhuǎn)換系數(shù)以達(dá)到所需的數(shù)據(jù)速率的量化器模塊；及用于對所述經(jīng)再縮放的轉(zhuǎn)換系數(shù)進(jìn)行可變長度編碼以便以所述所需的數(shù)據(jù)速率提供視頻信號的可變長度編碼器。
28、 如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑包含-用于對所述視頻信號進(jìn)行可變長度解碼以提供經(jīng)量化的轉(zhuǎn)換系數(shù)的可變長度解碼器；用于對所述轉(zhuǎn)換系數(shù)執(zhí)行逆量化操作以縮放所述轉(zhuǎn)換系數(shù)的逆量化模塊； 用于對所述經(jīng)縮放的轉(zhuǎn)換系數(shù)執(zhí)行量化操作來再縮放所述轉(zhuǎn)換系數(shù)以達(dá)到所需的數(shù)據(jù)速率的量化模塊；用于對所述經(jīng)再縮放的轉(zhuǎn)換系數(shù)進(jìn)行可變長度編碼以便以所述所需的數(shù)據(jù)速率提供視頻信號的可變長度編碼器；用于從所述量化操作中獲得呈差錯轉(zhuǎn)換系數(shù)形式的差錯的構(gòu)件； 用于對所述差錯轉(zhuǎn)換系數(shù)執(zhí)行逆轉(zhuǎn)換過程以提供所述像素域中的像素差錯的逆轉(zhuǎn)換模塊；用于存儲所述像素差錯的存儲構(gòu)件；用于在對相關(guān)聯(lián)像素執(zhí)行運動補償操作時檢索所述存儲的像素差錯的構(gòu)件； 用于對所述經(jīng)運動補償?shù)南袼夭铄e執(zhí)行轉(zhuǎn)換過程以提供差錯校正轉(zhuǎn)換系數(shù)的轉(zhuǎn) 換模塊；及用于將所述差錯校正轉(zhuǎn)換系數(shù)添加到從所述相關(guān)聯(lián)像素的所述逆量化中獲得的 所述經(jīng)縮放的轉(zhuǎn)換系數(shù)以防止在對所述經(jīng)縮放的轉(zhuǎn)換系數(shù)的所述量化操作期間積累 再量化假象的加法器構(gòu)件。
29、 如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含用于修改所述視頻信號的所述數(shù)據(jù)速率的多個開環(huán)及閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑。
30、 如權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其中所述多個開環(huán)及閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑可同時 操作。
全文摘要
本發(fā)明提供用于修改視頻信號的數(shù)據(jù)速率的方法、設(shè)備及系統(tǒng)。接收經(jīng)壓縮的視頻信號。提供用于修改所述視頻信號的數(shù)據(jù)速率的閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑(64)及用于修改所述視頻信號的所述數(shù)據(jù)速率的開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑(66)。選擇所述開環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑或所述閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑中的一者來修改所述視頻信號的至少一部分的所述數(shù)據(jù)速率。可在所述閉環(huán)速率轉(zhuǎn)換路徑中提供像素量化差錯控制。
文檔編號H04B1/66GK101529731SQ200780039047
公開日2009年9月9日 申請日期2007年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月18日
發(fā)明者彼得·蒙塔, 愛德華·A·克勞斯 申請人:Rgb網(wǎng)絡(luò)有限公司