專利名稱：復(fù)合編碼裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合編碼裝置，用以對(duì)活動(dòng)圖像進(jìn)行編碼，比如采用壓縮格式，并以恒定比特率輸出。
美國專利USP 5,226,093提出了MPEG(Moving Picture ImageCoding Experts Group)和MPEG2(Moving Picture Image CodingExperts Group Phase2)，二者都是用活動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)編碼(Motion-compensative Predictive coding)和DCT轉(zhuǎn)換進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)壓縮編碼的高效率編碼系統(tǒng)。在MPEG和MPEG2中，I圖像、B圖像和P圖像按預(yù)定次序發(fā)送。對(duì)于I圖像，視頻數(shù)據(jù)經(jīng)DCT轉(zhuǎn)換和變字長編碼后傳送；對(duì)于B圖像，當(dāng)前幀或區(qū)域的差變數(shù)據(jù)以經(jīng)過DCT轉(zhuǎn)換和變字長編碼后的格式發(fā)送；對(duì)于P圖像，當(dāng)前幀或區(qū)域與經(jīng)活動(dòng)補(bǔ)償?shù)南惹皫騾^(qū)域的變差數(shù)據(jù)以經(jīng)DCT轉(zhuǎn)換和變字長編碼后的格式發(fā)送。在以MPEG或MPEG2方式傳送數(shù)字視頻信號(hào)時(shí)，為得到基本不變的傳送速率，要進(jìn)行常速率控制。這種獲得恒定比特率的控制是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的將每一幀作為一個(gè)塊，進(jìn)行位分配以確定每一塊將要生成編碼數(shù)量的目標(biāo)值，然后根據(jù)該目標(biāo)值對(duì)一個(gè)量化器進(jìn)行控制。


圖1顯示了一個(gè)編碼裝置的方框圖。通過輸入端口101輸入的當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)輸入到一個(gè)減法器102和一個(gè)活動(dòng)檢測(cè)器114。減法器102從當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)中減去一個(gè)活動(dòng)補(bǔ)償器113的輸出數(shù)據(jù)，減法器102的輸出被一個(gè)二維DCT轉(zhuǎn)換器103(比如8×8像素)轉(zhuǎn)換。經(jīng)DCT轉(zhuǎn)換的圖像數(shù)據(jù)被量化器104量化，然后輸入到變字長編碼器105和反量化器109。變字長編碼器105根據(jù)數(shù)據(jù)出現(xiàn)的頻度改變數(shù)據(jù)編碼長度，經(jīng)變字長編碼的數(shù)據(jù)輸入常速率緩沖器106。常速率緩沖器106以一常速率將經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)送入輸出端口107。常速率緩沖器106的輸出同時(shí)也送入一個(gè)常速率控制器108，常速率控制器108確定量化器104的量化尺度。具體地講，常速率控制器108通過對(duì)下一個(gè)按順序?qū)⒈痪幋a的單位區(qū)域進(jìn)行編碼，從而初步分配得到將要輸入常速率緩沖器106的數(shù)據(jù)位數(shù)。為了與該分配得到的數(shù)據(jù)位數(shù)相一致，常速率控制器108控制量化器104的量化寬度，結(jié)果經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)以恒定比特率從常速率緩沖器106輸出。
常速率控制器108的輸出也輸入反量化器109。輸入到反量化器109的圖像數(shù)據(jù)被一個(gè)反DCT轉(zhuǎn)換器110按與量化器104所執(zhí)行程序相反的程序進(jìn)行反DCT轉(zhuǎn)換。這一數(shù)據(jù)輸入到一個(gè)加法器111與從活動(dòng)補(bǔ)償器113輸入到加法器111的參考幀預(yù)測(cè)圖像數(shù)據(jù)相加。加法器111的輸出數(shù)據(jù)輸入幀存器112，從幀存器112輸出的參考幀圖像數(shù)據(jù)輸入到活動(dòng)補(bǔ)償器113和活動(dòng)檢測(cè)器114。
在從輸入端口101輸入的當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)和幀存器112輸入的參考幀圖像數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，活動(dòng)檢測(cè)器114得到圖像的活動(dòng)矢量，并將檢測(cè)輸出輸入給活動(dòng)補(bǔ)償器113?；顒?dòng)補(bǔ)償器113以活動(dòng)檢測(cè)器114的檢測(cè)輸出和幀存器112的參考幀圖像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行活動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)，從活動(dòng)補(bǔ)償器113輸出的預(yù)測(cè)圖像數(shù)據(jù)輸入到減法器102和加法器111。
當(dāng)要在一個(gè)圖像顯示平面上同時(shí)顯示多個(gè)子圖像時(shí)(如畫中畫顯示、多畫面顯示或類似其它顯示形式)，需要用到多個(gè)這種編碼裝置。圖2顯示了一個(gè)編碼系統(tǒng)，包括相應(yīng)于n個(gè)圖像輸入數(shù)據(jù)的編碼器、接收從各個(gè)編碼器輸入的編碼數(shù)據(jù)的常速率緩沖器、根據(jù)常速率緩沖器的輸出對(duì)各個(gè)相應(yīng)編碼進(jìn)行量化寬度控制的常速率控制器、以及一個(gè)接收多個(gè)常速率緩沖器輸出的多路信號(hào)混合器。圖2中的每個(gè)編碼器都包括一DCT轉(zhuǎn)換器、量化器、或其它類似器件，按上述的方式進(jìn)行量化或其它對(duì)活動(dòng)補(bǔ)償數(shù)據(jù)的處理工作。
n個(gè)輸入數(shù)據(jù)輸入至相應(yīng)的編碼器115a到115n并被編碼，經(jīng)編碼器115a至115n處理后的編碼數(shù)據(jù)輸入相應(yīng)的常速率緩沖器106a至106n。常速率緩沖器106a至106n以常速率輸出編碼數(shù)據(jù)，并將該輸出數(shù)據(jù)輸入到相應(yīng)的常速率控制器108a至108n。常速率控制器108a至108n給將從各個(gè)編碼器115a至115n輸入到相應(yīng)常速率緩沖器106a至106n的下一個(gè)編碼區(qū)域單元分配適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)，該常速率控制器108a至108n根據(jù)這些分配的數(shù)據(jù)位數(shù)向編碼器115a至115n提供控制信號(hào)，以控制量化的寬度。所以，各個(gè)通道的數(shù)據(jù)以常速率從各個(gè)常速率緩沖器115a至115n輸出。
在通過MPEG和MPEG2傳輸數(shù)字視頻信號(hào)時(shí)，為保持一個(gè)基本恒定的傳輸速率要進(jìn)行常速率控制。建立恒定比特率的控制一般通過將一幀圖像取為一個(gè)塊，進(jìn)行位分配以決定將要產(chǎn)生的針對(duì)每一塊的編碼量的目標(biāo)值，然后根據(jù)目標(biāo)值對(duì)量化器進(jìn)行控制而實(shí)現(xiàn)的。
亦即是說，如圖3顯示的常規(guī)系統(tǒng)，編碼后的視頻信號(hào)輸入一輸出緩沖器121。輸出緩沖器121緩沖器容量的數(shù)據(jù)和順序生成的編碼的量的數(shù)據(jù)輸入到量化控制器122。比特率、編碼模式和從實(shí)際編碼操作中得到的各種過去數(shù)據(jù)輸入位分配器123。根據(jù)這些數(shù)據(jù)如比特率、編碼模式及從實(shí)際編碼操作中獲得的過去數(shù)據(jù)，位分配器123確定下一個(gè)順序編碼塊將要生成編碼量的目標(biāo)值，并分配合適的編碼數(shù)量。位分配器123的輸出輸入到量化控制器122。量化控制器122根據(jù)以下的數(shù)據(jù)對(duì)量化器進(jìn)行控制從緩沖器121送出的以顯示緩沖器的占用量的數(shù)據(jù)、一個(gè)塊中的順序生成的編碼量數(shù)據(jù)、以及由位分配器123送出以給出整個(gè)塊位數(shù)的數(shù)據(jù)。這樣實(shí)現(xiàn)了恒定比特率的控制。
正如以上所解釋的，各個(gè)通路的編碼數(shù)據(jù)以常速率輸出。亦即是，各個(gè)通路的混合輸出編碼數(shù)據(jù)以不超出傳輸通路最大容量的常速率輸出。在傳輸復(fù)合編碼數(shù)據(jù)時(shí)，即使各個(gè)分畫面在某一時(shí)刻數(shù)據(jù)量不同，每一通路也按恒定比特率以量化形式輸出數(shù)據(jù)。因此，這些數(shù)據(jù)經(jīng)信號(hào)混合后被輸出。而根據(jù)它們的比特率的不同，將要再現(xiàn)的分畫面質(zhì)量也不同。比如，假定經(jīng)過信號(hào)混合后的所有的分畫面大小相同，如果所有這些被混合分畫面的通路具有一相同的輸出速率，且各通路預(yù)編碼數(shù)據(jù)量不同，則各分畫面量化數(shù)據(jù)的減少量將不同。這樣就不可能在整個(gè)畫面平面上使再現(xiàn)的各分畫面具有統(tǒng)一的主體質(zhì)量。此外，如果各分畫面平均信息量不同，由于量化器減少編碼量的作用，在各分畫面之間存在很大的信息減少量差別，從而引起再現(xiàn)分畫面圖像主體質(zhì)量的不平衡，這些在各分畫面之間圖像主體質(zhì)量上的差別易于降低整個(gè)畫面的質(zhì)量。
考慮到上述討論的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)合編碼裝置，該裝置能以相互不同且獨(dú)立的速率對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行量化，從而避免對(duì)圖像質(zhì)量的破壞。
另一方面，如同上文所解釋，對(duì)于獲得恒定比特率的控制一般取決于基于過去數(shù)據(jù)的位分配。但是，當(dāng)圖像中出現(xiàn)畫面切換，當(dāng)要對(duì)畫面中活動(dòng)劇烈、迅速的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，或者要在欲編碼的相鄰單位區(qū)域之間視頻信號(hào)相關(guān)性很小時(shí)進(jìn)行編碼，這種方法有時(shí)會(huì)造成位分配不充分。這樣使根據(jù)時(shí)時(shí)變化的塊數(shù)據(jù)性質(zhì)生成適當(dāng)數(shù)量編碼變得困難，因而引起再現(xiàn)信號(hào)質(zhì)量的破壞。
因此，本發(fā)明的另一目的在于提供一種編碼裝置，該裝置通過使用估測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)緊跟當(dāng)前正處于編碼處理過程塊的未來塊進(jìn)行位分配，從而能夠根據(jù)時(shí)時(shí)變化的塊數(shù)據(jù)性質(zhì)生成適當(dāng)數(shù)量的編碼。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種復(fù)合編碼裝置，包括多個(gè)可以可變速率對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼的編碼器；一個(gè)位分配器，從各所述編碼器輸出的估測(cè)數(shù)量的編碼輸入該位分配器；一個(gè)最大傳輸速率控制器，該控制器根據(jù)所述各編碼器輸出的編碼量向位分配器提供一個(gè)位的整體分配量，其中，根據(jù)估測(cè)編碼量和位分配量，所述位分配器控制相應(yīng)各編碼器。
本發(fā)明提供一種編碼裝置，該裝置設(shè)計(jì)為通過確定每個(gè)包括預(yù)定大小數(shù)據(jù)區(qū)域的塊所要生成編碼量的目標(biāo)值并根據(jù)該目標(biāo)值控制量化器，從而以恒定比特率提供編碼輸出，該裝置包括；時(shí)時(shí)估測(cè)緊隨當(dāng)前處于編碼過程塊的各未來塊將要生成的編碼的量的構(gòu)件；根據(jù)估測(cè)編碼量給出后續(xù)塊將生成編碼量的目標(biāo)值的構(gòu)件，以及根據(jù)該目標(biāo)值以恒定比特率輸出編碼的量化器。
輸入數(shù)據(jù)被可變速率編碼器編碼，可變速率編碼器中的一個(gè)向位分配器4提供一預(yù)估的編碼量，每個(gè)可變速率編碼器輸出的編碼數(shù)量輸入到最大傳輸速率控制器，該最大傳輸速率控制器根據(jù)輸入編碼的數(shù)量決定所有通路的位分配量。該位分配量輸入到位分配器，以根據(jù)編碼預(yù)估量和全部編碼的量計(jì)算分配給各個(gè)可變速率編碼器輸入位的量。
通過預(yù)估未來幾個(gè)塊將要產(chǎn)生編碼的量并使用該預(yù)估編碼量，進(jìn)行下一個(gè)位分配，所以位分配總是與時(shí)時(shí)變化的未來塊的圖像性質(zhì)相一致。
根據(jù)本發(fā)明，通過以可變速率從各個(gè)通路輸出編碼數(shù)據(jù)，并限制將各通路輸出混合后總輸出的最大量，可以實(shí)現(xiàn)各通路信息減少量平衡的多畫面?zhèn)鬏敗Ｒ虼?，可以減少各再現(xiàn)分畫面之間主體質(zhì)量的差別，避免整個(gè)畫面質(zhì)量的破壞。
根據(jù)本發(fā)明，通過估測(cè)未來多個(gè)塊將要生成編碼的量，可以進(jìn)行下一個(gè)位分配。因此，位分配與時(shí)時(shí)變化的未來塊的圖像性質(zhì)相一致。例如，當(dāng)從一個(gè)信息量相對(duì)較少的畫面切換到一個(gè)信息量相對(duì)較大的畫面時(shí)，只使用現(xiàn)行數(shù)據(jù)的現(xiàn)有位分配方法會(huì)暫時(shí)造成圖像質(zhì)量的破壞，這是因?yàn)樵诋嬅媲袚Q后短時(shí)間內(nèi)的位分配量太少。然而本發(fā)明通過從估測(cè)過的塊的估測(cè)位數(shù)量中挑出最合適的位數(shù)量分配給畫面，從而能夠避免這種畫面質(zhì)量的暫時(shí)破壞。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述，將使本發(fā)明上述以及其它目的、特征及優(yōu)點(diǎn)更加明顯。
圖1是一種現(xiàn)有編碼裝置的方框圖；圖2是一種現(xiàn)有復(fù)合編碼裝置的方框圖；圖3是一種現(xiàn)有編碼裝置的方框圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一種復(fù)合編碼裝置的方框圖；圖5是更詳細(xì)顯示一個(gè)變速率編碼器的方框圖；圖6是更詳細(xì)顯示一個(gè)位分配器的方框圖；圖7是使用根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合編碼裝置的多畫面?zhèn)鬏斚到y(tǒng)的方框圖；圖8是所述多畫面?zhèn)鬏斚到y(tǒng)改進(jìn)型的方框圖；圖9是將一個(gè)圖像平面分成幾個(gè)分畫面的示意圖；圖10是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的方框圖；圖11是顯示所述本發(fā)明實(shí)施例中位分配器設(shè)置的方框圖。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的復(fù)合編碼裝置進(jìn)行說明。圖4是根據(jù)本發(fā)明一種復(fù)合編碼裝置的方框圖，該復(fù)合編碼器包括n個(gè)可變速率編碼器1a至1n，n個(gè)輸入數(shù)據(jù)相應(yīng)輸入n個(gè)編碼器；一多路混合器2，從所述可變速率編碼器1a至1n輸出的編碼數(shù)據(jù)輸入該多路混合器；一最大傳輸速率控制器3，所述多路混合器2混合的復(fù)合數(shù)據(jù)輸入該最大傳輸速率控制器；一位分配器4，所述最大傳輸速率控制器3輸出的位分配量及所述可變速率編碼器1a至1n輸出編碼的估測(cè)量輸入該位分配器。所述位分配器4根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)向各可變速率編碼器1a至1n輸出位分配量。其中，假定從每個(gè)可變速率編碼器1a至1n的輸入數(shù)據(jù)中減去了活動(dòng)補(bǔ)償器的輸出數(shù)據(jù)，并且其結(jié)果也被編碼。
每個(gè)可變速率編碼器1a至1n對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼處理，然后按以可變速率編碼后的數(shù)據(jù)形式輸入多路混合器2。通過多路混合器2輸出的數(shù)據(jù)輸入最大傳輸速率控制器3，最大傳輸速率控制器3根據(jù)全部編碼總量向下一個(gè)編碼單位區(qū)域的全部通路分配一個(gè)位的數(shù)量，其中全部編碼總量是指在一個(gè)單位區(qū)域中從各通路輸入的編碼數(shù)量的總和。這樣，防止了位分配量超出了傳輸通路預(yù)定最大能力。從可變速率編碼器1a至1n輸入的估測(cè)編碼量及從最大傳輸速率控制器3輸出的全部通路位分配總量也輸入到位分配器4。位分配器4根據(jù)這些數(shù)據(jù)向各可變速率編碼器1a至1n輸出位分配量。
圖5是更詳細(xì)地顯示一個(gè)所述可變速率編碼器的方框圖。輸入數(shù)據(jù)輸入到一編碼量估測(cè)器11和一幀存器12。編碼量估測(cè)器11計(jì)算輸入數(shù)據(jù)的平均信息量，并在給定一公共量化寬度后計(jì)算每個(gè)編碼單位區(qū)域中生成編碼的量，從而預(yù)估輸入數(shù)據(jù)的估測(cè)編碼量。編碼量估測(cè)器11的輸出輸入到位分配器4。
另一方面，為使編碼量估測(cè)器11有時(shí)間估測(cè)編碼的量，數(shù)據(jù)在幀存器12中被延時(shí)了一幀的時(shí)間，編碼器13輸入從幀存器12輸出的數(shù)據(jù)并進(jìn)行編碼。同時(shí)，下一編碼單位區(qū)域所有通路的位分配總量從位分配器4輸入到一可變速率控制器14，位分配總量被當(dāng)作一編碼器13的輸出目標(biāo)值，可變速率控制器14根據(jù)位分配總量輸出控制數(shù)據(jù)，以使所述編碼器13改變量化寬度。以此方式，控制器14控制編碼器13以恒定比特率輸出編碼數(shù)據(jù)。
圖6是更詳細(xì)地顯示位分配4器的方框圖。位分配器4包括一計(jì)算編碼生成速率的比率計(jì)算器15和一位分配計(jì)算器16。從各編碼量估測(cè)器11輸出的估測(cè)編碼量輸入比率計(jì)算器15，比率計(jì)算器15根據(jù)估測(cè)編碼量計(jì)算編碼生成速率，編碼生成速率表示與所有通路生成編碼總量相關(guān)的各通路編碼生成量。此外，編碼生成比率作為各個(gè)通路的比率進(jìn)行計(jì)算，以根據(jù)這些比率進(jìn)行位分配。比率計(jì)算器15的計(jì)算結(jié)果輸出到位分配計(jì)算器16，位分配計(jì)算器16被輸入從最大傳輸速率控制器3輸出的全部通路位分配總量，并根據(jù)比率計(jì)算器15的計(jì)算輸出和所述位分配總量進(jìn)行預(yù)定的計(jì)算，結(jié)果得到分給各通路的位分配量，這些位分配量輸出到各可變速率控制器14。
圖7顯示了使用圖4所示復(fù)合編碼裝置的一種多畫面?zhèn)鬏斚到y(tǒng)。如果通路數(shù)量及全部通路的最大通路容量在多畫面?zhèn)鬏斚到y(tǒng)中被預(yù)置，各通路的位輸出速率則不絕對(duì)確定。從各個(gè)通路輸入的多個(gè)復(fù)合數(shù)據(jù)17a至17n被輸入到一復(fù)合編碼裝置18，復(fù)合編碼裝置18進(jìn)行上述過程。亦即是，所述裝置18先估測(cè)各通路將生成編碼的量，然后通過基于編碼估測(cè)量的計(jì)算確定各通路將要生成位的比率，此后根據(jù)所述位比率計(jì)算各通路可變速率控制器的分配位。于是能夠獲得在整個(gè)圖像平面上一致的主體圖像質(zhì)量，并保持高的圖像質(zhì)量。
圖8是圖7所示多畫面?zhèn)鬏斚到y(tǒng)的改進(jìn)型的方框圖。如圖8所示，將一個(gè)單獨(dú)圖像平面平均劃分而成的多個(gè)分畫面的輸入數(shù)據(jù)19a至19n輸入一復(fù)合編碼裝置20。在此例中，完整的圖像平面被分成4等份，如圖9所示，圖8中的輸入數(shù)據(jù)19a至19n則相應(yīng)于4個(gè)輸入數(shù)據(jù)23a至23d。復(fù)合編碼裝置進(jìn)行上述解釋的過程。復(fù)合編碼裝置20輸出的編碼數(shù)據(jù)輸入到常速率緩沖器21。從一常速率控制器22輸出的控制數(shù)據(jù)輸入到常速率緩沖器21以限制從復(fù)合編碼裝置20輸出到傳輸線的最大編碼數(shù)據(jù)量。在此方式下，通過用常速率控制器22對(duì)常速率緩沖器21的緩沖容量進(jìn)行管理，緩沖器的占用量能被壓縮在一預(yù)定范圍之內(nèi)，并且可以實(shí)現(xiàn)以恒定比特率輸出。正如上面所解釋的，因?yàn)楦鞣之嬅娴膱D像可被以可變速率編碼，圖像就可以恒定比特率傳輸，各分圖像之間圖像質(zhì)量的差別也可以減少。
以下參考附圖對(duì)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行描述，圖10顯示了本發(fā)明的該實(shí)施例。圖10中，從輸入端口31輸入的視頻信號(hào)輸入到一存儲(chǔ)器32及一編碼量估測(cè)器33，存儲(chǔ)器32存儲(chǔ)未來n個(gè)順序編碼區(qū)塊的視頻數(shù)據(jù)(每一塊區(qū)相應(yīng)于一個(gè)畫面)。編碼量估測(cè)器31估測(cè)未來n個(gè)區(qū)塊的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)編碼后的編碼量。
存儲(chǔ)器32的輸出輸入到編碼器34，編碼器34通過活動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)編碼和DCT轉(zhuǎn)換將視頻數(shù)據(jù)編碼成壓縮形式。編碼模式包括I圖像模式、B圖像模式和P圖像模式。在I圖像模式下，視頻數(shù)據(jù)在一幀區(qū)域里進(jìn)行DCT轉(zhuǎn)換；在B圖像模式下，當(dāng)前幀或區(qū)域與活動(dòng)補(bǔ)償?shù)那皫騾^(qū)域及后幀或區(qū)域之間的差變數(shù)據(jù)進(jìn)行DCT轉(zhuǎn)換；在P圖像模式下，當(dāng)前幀或區(qū)域與活動(dòng)補(bǔ)償?shù)那皫騾^(qū)域之間的差變數(shù)據(jù)進(jìn)行DCT轉(zhuǎn)換。
編碼器34的輸出輸入到一量化器35，量化器35的量化寬度由量化控制器36控制，這一點(diǎn)下文將作解釋。量化器35的輸出輸入到一輸出緩沖器37，輸出數(shù)據(jù)由輸出緩沖器37控制以常速率輸出。輸出緩沖器37的輸出通過輸出端口38輸出。
編碼量估測(cè)器33對(duì)未來n個(gè)塊視頻數(shù)據(jù)的編碼量進(jìn)行估測(cè)。亦即是，由于從輸入端口31輸入的視頻數(shù)據(jù)通過n個(gè)區(qū)塊的存儲(chǔ)器32輸入到編碼器，編碼量估測(cè)器33所估測(cè)的是順序緊隨當(dāng)前編碼塊的未來n個(gè)區(qū)塊所要生成的編碼量。編碼量估測(cè)器33的輸出輸入到一區(qū)塊劃分器40，區(qū)塊劃分器40將編碼量劃分給各個(gè)區(qū)塊。這些各個(gè)區(qū)塊編碼量的估測(cè)值輸入到位分配器41。
指示比特率的數(shù)據(jù)和指示編碼模式的數(shù)據(jù)輸入到位分配器41，從輸出緩沖器輸出的時(shí)時(shí)生成的編碼量的數(shù)據(jù)也輸入位分配器41，未來n個(gè)區(qū)塊將要生成編碼的量也還要輸入到位分配器41。根據(jù)比特率、編碼模式以及未來n個(gè)區(qū)塊編碼估測(cè)量，位分配器41向?qū)⒈豁樞蚓幋a的區(qū)塊分配位的數(shù)量。
位分配器41的輸出輸入到量化控制器36，量化控制器36根據(jù)位分配器41輸出的位分配來確定量化器35量化的寬度，并確定一恒定速率。
圖11顯示了位分配器41的具體布置。在圖11中，數(shù)字51表示n個(gè)區(qū)塊的一個(gè)位分配器。該n個(gè)區(qū)塊的位分配器51根據(jù)比特率、編碼模式及過去各塊所生成編碼的量來確定n個(gè)塊所要生成編碼的一個(gè)可接受的量。n個(gè)區(qū)塊位分配器51之后的一個(gè)編碼區(qū)塊分配器52根據(jù)未來n個(gè)區(qū)塊將要生成編碼的估測(cè)量以及后續(xù)區(qū)塊的編碼模式確定怎樣將由n個(gè)區(qū)塊位分配器51獲得的n個(gè)塊的位劃分給后續(xù)塊，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)奈环峙洹?br> 具體講，n個(gè)圖像傳輸數(shù)據(jù)的初始位數(shù)R[O]由下式給出R[O}＝Bit Rate×n/PRATE (1)其中，Bit Rate是已知比特率，PRATE是單位時(shí)間畫面數(shù)。
例如，如果以20 Mbps的傳輸速率每秒輸出30幀畫面，則傳輸15幀畫面數(shù)據(jù)的初始位R[O]為R[O]＝20000000×15/30＝10000000 bits如果n幀畫面中具有I編碼模式的幀數(shù)為1，具有P編碼模式的幀數(shù)為P，則具有B編碼模式的幀數(shù)為b＝n－1－p假定分配給圖像I、P、B的位的比率為g[I]∶g[P]∶g[B]根據(jù)編碼模式，在t時(shí)刻n個(gè)畫面的分配位數(shù)R[t]對(duì)每一畫面通過下式更新R[t]＝R[t－1]－s-g[type]/(g[I]＋g[P]×P＋g[B]×(n－p－1))(2)其中，s是用于一幀的由立即處理編碼過程處理且生成編碼的量，“type”是I、P或B。
例如，如果g[I]∶g[P]∶g[B]＝4∶2∶1則15幀畫面在t時(shí)刻時(shí)修改后的位數(shù)R[t]公式為R[t]＝R[t－1]－s＋4/21×R[O]＝R[t－1]－s＋1904762[bits](type＝I)R[t]＝R[t－1]－s＋2/21×R[O]＝R[t－1]－s＋952380[bits](type＝P)R[t]＝R[t－1]－s＋1/21×R[O]＝R[t－1]－s＋476190[bits](type＝B)n個(gè)塊位分配器51根據(jù)公式(1)和(2)工作。
在此以后，通過n個(gè)圖像的估測(cè)量EBit[1]、EBit[2]、.......EBit[n]對(duì)后續(xù)圖像進(jìn)行位分配。例如，由于下一個(gè)編碼圖像的估測(cè)編碼量為EBit[1]，所以可以通過得到EBit[1]在全部n個(gè)圖像中的比率并將其與從分式(2)得到的R(t)相乘，從而確定下一個(gè)圖像的位分配。但是，應(yīng)該注意，編碼估測(cè)量EBit[1]、EBit[2]......EBit[n]要通過與各預(yù)測(cè)模式預(yù)定的權(quán)重系數(shù)相乘來進(jìn)行修正。亦即是，下一圖像的位分配量ABit為ABit[t]＝R[t]×(K1×EBit[1])/(K1×EBit[1]＋......＋Kn×EBit[n])(3)其中，K1......Kn是各預(yù)測(cè)模式預(yù)定的權(quán)重系數(shù)。n個(gè)區(qū)塊位分配器51根據(jù)公式(3)工作。
如上所述，位分配器51通過使用緊隨當(dāng)前編碼塊的后續(xù)塊進(jìn)行編碼分配，以此為基礎(chǔ)，確定量化器35的量化寬度。
以上參考附圖，描述了本發(fā)明的具體優(yōu)選實(shí)施例，但是應(yīng)該認(rèn)為，本發(fā)明并不僅限于這些具體實(shí)施例，在不超出本發(fā)明權(quán)利要求范圍或精神的情況下，任何熟悉該項(xiàng)技術(shù)的人都可作出更動(dòng)和潤飾。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合編碼裝置，其包括多個(gè)以可變速率對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼的編碼器；一位分配器，從各所述編碼器輸出的編碼估測(cè)量輸入該位分配器；一根據(jù)從各所述編碼器輸出的所述編碼量向所述位分配器輸出一個(gè)位分配總量的最大傳輸速率控制器，所述位分配器根據(jù)所述編碼估測(cè)量和所述位分配量控制各所述編碼器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合編碼裝置，其特征在于，所述輸入數(shù)據(jù)來自多個(gè)通路，并要同時(shí)在一個(gè)畫面上顯示。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合編碼裝置，其特征在于，所述位分配器包括一被輸入編碼估測(cè)量并計(jì)算編碼生成速率的比率計(jì)算器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合編碼裝置，其特征在于，所述位分配器包括一根據(jù)所述比率計(jì)算器輸出的所述編碼生成的速率來計(jì)算位的分配量的位分配計(jì)算器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合編碼裝置，其特征在于，所述多個(gè)編碼器各自包括一幀存器和一編碼量估測(cè)器，所述幀存器根據(jù)所述編碼器估測(cè)編碼量所需時(shí)間來輸出數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合編碼裝置，其特征在于，所述多個(gè)編碼器分別將編碼數(shù)據(jù)輸入一多路混合器，所述來自多個(gè)通路的數(shù)據(jù)在與所述多路混合器相聯(lián)的一顯像平面上作為分畫面顯示。
7.一種編碼裝置，該編碼裝置設(shè)計(jì)為通過確定每個(gè)包括預(yù)定大小數(shù)據(jù)區(qū)域的區(qū)塊所要生成編碼量的目標(biāo)值并根據(jù)該目標(biāo)值控制一量化器，從而以一恒定比特率提供編碼輸出，該編碼裝置包括時(shí)時(shí)估測(cè)緊隨當(dāng)前處于編碼過程區(qū)塊之后的各未來區(qū)塊將要生成編碼的量的構(gòu)件；根據(jù)所述編碼估測(cè)量給出后續(xù)區(qū)塊將要生成編碼量的目標(biāo)值的構(gòu)件，對(duì)應(yīng)該目標(biāo)值，所述量化器被控制以一恒定比特率輸出編碼。
全文摘要
一種復(fù)合編碼裝置包括多個(gè)以可變速率編碼的編碼器，一被從各編碼器輸入編碼估測(cè)量的位分配器，及一根據(jù)各編碼器輸出編碼量向位分配器輸出分配位總量的最大傳輸速率控制器，以決定各編碼器的量化寬度，防止畫面作為一個(gè)整體質(zhì)量被破壞。
文檔編號(hào)H04N7/58GK1122989SQ9510552
公開日1996年5月22日 申請(qǐng)日期1995年5月25日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月25日
發(fā)明者松浦陽子, 鹽本祥司 申請(qǐng)人:索尼公司