发明名称 即时单一扫描可变位元传送速率控制策略及编码器
摘要 提供了一种即时单一扫描可变位元传送速率控制策略,以便在一影像压缩系统中获致可变位元传送速率(VBR)MPEG-2编码。对于一系列的图框而言,系由一感知速率量化(C-Q)模型决定一影像间隔(亦即一影像群(GOP))之编码困难度层级。该模型将一复合(C-Q)曲线指定给用来估计每一影像间隔的位元数的该影像间隔。该估计依赖一种使用得自先前编码的各影像间隔的各参数之因果预测模型。根据所分析外该影像间隔之总速率,而更新每一影像类型之R-Q关系,并指定各影像位元。由于分别进行诸如一非线性中心值滤波及一低通滤波,而确保该可变位元传送速率控制策略在发生换景及不稳定性时的可靠性。
申请公布号 TW404132 申请公布日期 2000.09.01
申请号 TW087110219 申请日期 1998.06.25
申请人 万国商业机器公司 发明人 纳德蒙塞尼亚
分类号 H04N7/06 主分类号 H04N7/06
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种处理图框群之方法,该方法包含下列步骤:将一输入影像流的至少一个图框群编码;以及在对整个输入影像流编码之前,先决定待分配给该输入影像流的另一图框群之位元数,且将在一可变位元传送速率模式下对该另一图框群编码,其中该决定步骤使用了得自该编码步骤的一个或多个参数値。2.如申请专利范围第1项之方法,又包含下列步骤:在一单一扫描可变位元传送速率模式下将该另一图框群编码,其中只在一次编码扫描下将该另一图框群编码。3.如申请专利范围第2项之方法,又包含下列步骤:针对该输入影像流的其他图框群,重复对该另一图框群执行该决定步骤及该编码步骤,其中针对每一该等其他图框群进行的该决定步骤使用得自一个或多个先前编码的图框群之一个或多个参数値。4.如申请专利范围第2项之方法,其中该将另一图框群编码的该步骤包含下列步骤:决定待指定给该另一图框群的一个或多个图框之一理想位元数;以及调整该理想位元数,以便确保一解码缓冲器中不会发生一上溢状况及一下溢状况。5.如申请专利范围第4项之方法,其中该调整步骤包含下列步骤:决定一个或多个影像界限,用以设定待指定给该等一个或多个图框的理想位元数之界限。6.如申请专利范围第2项之方法,其中将该另一图框群编码的该步骤包含下列步骤:在该另一图框群内,调整一影像类型的一理想目标位元数,其中该调整步骤包含:利用一第一换算因数,换算该输入影像流的先前编码的图框群之一子误差累积,以及利用一第二换算因数,换算该另一图框群的各图框之一子误差累积。7.如申请专利范围第6项之方法,其中该第一换算因数小于该第二换算因数。8.如申请专利范围第1项之方法,其中该决定步骤包含下列步骤:为该另一图框群将一预定感知函数之斜率调变;以及将该经过调变的斜率用于一位元传送速率方程式,以便决定该位元数。9.如申请专利范围第8项之方法,其中该预定感知函数包含:其中F(barQk)=a1+a2barQkbeta,其中a1.a2.及beta是常数,barQk是一量化因数,且K代表一斜率値。10.如申请专利范围第8项之方法,其中该位元传送速率方程式包含:其中Rk,tot代表一预定位元数中之剩余位元数,Nk代表一输入影像流中经调整后的图框群数,Pk代表所要编码的该另一图框群之剩余图框数,Zk代表编码困难度量测値之总和,k是barCk/barQk(其中barCk是平均位元,barQk是平均量化因数),k等于Ck-1,actual+xikbarQk-1,actual,以及a1与a2是常数。11.如申请专利范围第1项之方法,其中该决定步骤包含下列步骤:为另一图框群决定一预定感知函数之转换因数;以及将该转换因数用于一位元传送速率方程式,以便决定该位元数。12.如申请专利范围第11项之方法,其中决定该转换因数的该步骤包含使用下式:其中Pk代表所要编码的该另一图框群之剩余图框数,Rk,tot代表一预定位元数中之剩余位元数,barCgop是该输入影像流之一速率,Yk代表每一图框群的平均量化因数之总和,Nk代表一输入影像流中经调整后的图框群数,以及a2是一常数。13.如申请专利范围第1项之方法,其中该编码步骤包含下列步骤:将该输入影像流的一第一图框群及一第二图框群编码,且其中该等一个或多个参数値包含该第一图框群的一第一位元传送速率及一第一量化因数、以及该第二图框群的一第二位元传送速率及一第二量化因数。14.如申请专利范围第13项之方法,其中该决定步骤包含下列步骤:使用一预定函数以决定待分配的该位元数,该预定函数使用该第一位元传送速率、该第二位元传送速率、该第一量化因数、及该第二量化因数。15.如申请专利范围第14项之方法,其中该预定函数包含:其中Rk,tot代表一预定位元数中之剩余位元数,Nk代表一输入影像流中经调整后的图框群数,Pk代表所要编码的该另一图框群之剩余图框数,Zk代表编码困难度量测値之总和,k是barCk/barQk(其中barCk是平均位元,barQk是平均量化因数),k等于barCk-1,actual+xikbarQk-1,actual,以及a1与a2是常数。16.如申请专利范围第1项之方法,其中该决定步骤包含下列步骤:补偿该输入影像流的一个或多个不稳定状况。17.如申请专利范围第16项之方法,其中该等一个或多个不稳定状况包含一换景、一切景、及一个或多个特殊效果中之至少一个情形,且其中该补偿步骤包含下列步骤:对用来决定该位元数的一预定函数之一个或多个所选择属性进行一中心値滤波。18.如申请专利范围第16项之方法,其中该等一个或多个不稳定状况包含与该输入影像流的非固定本质有关的一不稳定状况,且其中该补偿步骤包含下列步骤:滤除造成该不稳定状况的各编码位元属性。19.如申请专利范围第18项之方法,其中该滤除步骤包含下列步骤:对与该输入影像流的一个或多个先前编码的图框群相关联之一位元传送速率进行一线性滤波。20.如申请专利范围第1项之方法,其中该决定步骤包含下列步骤:使用一预定函数以决定该位元数。21.一种处理图框群之方法,该方法包含下列步骤:利用一个或多个先前编码的图框群决定复数个参数値;为将在一单一扫描可变位元传送速率模式下编码的一图框群计算一预定函数之斜率,该计算步骤包含下列步骤:使用一个或多个该等复数个参数値;以及利用所计算出的该斜率及一个或多个该等复数个参数値,得到所要编码的该图框群之一位元传送速率。22.如申请专利范围第21项之方法,又包含下列步骤:在为所要编码的该图框群取得的该位元传送速率下,为将在该可变位元传送速率模式下编码的该图框群编码。23.如申请专利范围第22项之方法,又包含下列步骤:针对该输入影像流的其他图框群,重复该决定、计算、取得、及编码步骤。24.如申请专利范围第23项之方法,其中针对所要编码的每一图框群之该决定步骤包含下列步骤:使用经过编码的最后两图框群之资料。25.如申请专利范围第21项之方法,其中计算该斜率的该步骤包含使用下列函数:其中f是该输入影像流的一图框速率,Rk,tot是一预定位元数中之剩余位元数,Nk代表一输入影像流中经调整后的图框群数,Pk代表所要编码的该另一图框群之剩余图框数,Zk代表编码困难度量测値之总和。26.如申请专利范围第21项之方法,其中该取得步骤包含下列步骤:使用一预定函数以取得该位元传送速率。27.如申请专利范围第26项之方法,其中该预定函数包含:其中Rk,tot代表一预定位元数中之剩余位元数,Nk代表一输入影像流中经调整后的图框群数,Pk代表所要编码的该另一图框群之剩余图框数,Zk代表编码困难度量测値之总和,xik是barCk/barQk(其中barCk是平均位元,barQk是平均量化因数),k等于barCk-1,atual+xibarQk-1,actual,以及a1与a2是常数。28.如申请专利范围第26项之方法,其中该预定函数代表该另一图框群之一瞬时速率量化状态,且一感知模型指示该另一图框群之一复杂性。29.如申请专利范围第28项之方法,其中该速率量化状态系由下式所界定:barCk=-xikbarQk+k,其中barCk是一平均位元,barQk是一平均量化换算因数,xik等于barCk/barQk(其中barCk=barCk-1,actual-barCk-2,actual,barQk=barQk-2,actual-barQk,actual),以及k等于barCk-1,actual+xikbarQk-1,actual。30.如申请专利范围第28项之方法,其中该感知模型系由下式所界定:barCk=f-1KF(barQk)其中F(barQk)=a1+a2barQbetak,其中a1.a2.及beta是常数,Qk是一量化因数,且K代表一斜率値。31.如申请专利范围第21项之方法,其中该决定步骤包含下列步骤:补偿该输入影像流的一个或多个不稳定状况。32.一种处理图框群之方法,该方法包含下列步骤:决定待分配给一输入影像流的一图框群之位元数,该决定步骤使用该图框群的一瞬时速率量化状态、及一个指示该图框群的复杂性之感知模型;以及在该决定步骤所界定的一速率下,使用一可变位元传送速率模式将该图框群编码。33.如申请专利范围第32项之方法,其中该速率量化状态系由下式所界定:barCk=-xikbarQk+k,其中barCk是一平均位元,barQk是一平均量化换算因数,xik等于barCk/barQk(其中Ck=Ck-1,actual-barCk-2,actual,barQk=barQk-2,actual-barQk,actual),以及k等于barCk-1,actual+xikbarQk-1,actual。34.如申请专利范围第32项之方法,其中该感知模型系由下式所界定:barCk=f-1KF(barQk)其中F(barQk)=a1+a2barQbetak,其中a1.a2.及beta是常数,barQk是一量化因数,且K代表一斜率値。35.如申请专利范围第32项之方法,其中该可变位元传送速率模式编码可让经过压缩的每一影像根据影像内压缩及影像间压缩特性之复杂性,而具有不同的位元数。36.一种单一扫描可变位元传送速率编码器,包含:一编码引擎,该编码引擎适于将一输入影像流的至少一个图框群编码;以及决定装置,该决定装置在对整个输入影像流编码之前,先决定待分配给该输入影像流的另一图框群之位元数,且将在一可变位元传送速率模式下对该另一图框群编码,其中该决定装置使用了得自将该等至少一个图框群之一个或多个参数値。37.如申请专利范围第36项之编码器,其中该编码引擎又适于在一单一扫描可变位元传送速率模式下将该另一图框群编码,其中只在一次编码扫描下将该另一图框群编码。38.如申请专利范围第37项之编码器,其中将该另一图框群编码的编码引擎包含:决定装置,用以决定待指定给该另一图框群的一个或多个图框之一理想位元数;以及调整装置,用以调整该理想位元数,以便确保一解码缓冲器中不会发生一上溢状况及一下溢状况。39.如申请专利范围第38项之编码器,其中该调整装置包含决定装置,用以决定一个或多个影像界限,该等影像界限系用来设定待指定给该等一个或多个图框的理想位元数之界限。40.如申请专利范围第38项之编码器,其中该决定装置包含:调变装置,用以为该另一图框群将一预定感知函数之斜率调变;以及将该经过调变的斜率用于一位元传送速率方程式以决定该位元数之装置。41.如申请专利范围第36项之编码器,其中该决定装置包含:为该另一图框群决定一预定感知函数的一转换因数之装置;以及将该转换因数用于一位元传送速率方程式以决定该位元数之装置。42.如申请专利范围第36项之编码器,其中该等至少一个图框群包含该输入影像流的一第一图框群及一第二图框群,且其中该等一个或多个参数値包含该第一图框群的一第一位元传送速率及一第一量化因数、以及该第二图框群的一第二位元传送速率及一第二量化因数。43.如申请专利范围第42项之编码器,其中该决定装置包含使用一预定函数以决定待分配的该位元数之装置,该预定函数使用该第一位元传送速率、该第二位元传送速率、该第一量化因数、及该第二量化因数。44.如申请专利范围第36项之编码器,其中该决定装置包含补偿该输入影像流的一个或多个不稳定状况之装置。45.如申请专利范围第44项之编码器,其中该等一个或多个不稳定状况包含一换景、一切景、及一个或多个特殊效果中之至少一个情形,且其中该补偿装置包含对用来决定该位元数的一预定函数之一个或多个所选择属性进行一中心値滤波之装置。46.如申请专利范围第44项之编码器,其中该等一个或多个不稳定状况包含与该输入影像流的非固定本质有关的一不稳定状况,且其中该补偿装置包含滤除造成该不稳定状况的各编码位元属性之装置。47.如申请专利范围第46项之编码器,其中该滤除装置包含对与该输入影像流的一个或多个先前编码的图框群相关联的一位元传送速率进行一线性滤波之装置。48.如申请专利范围第36项之编码器,其中该决定装置是该编码引擎的一部分。49.一种单一扫描可变位元传送速率编码器,包含:决定装置,该决定装置利用一个或多个先前编码的图框群决定复数个参数値;计算装置,该计算装置为将在一单一扫描可变位元传送速率模式下编码的一图框群计算一预定函数之斜率,该计算装置使用一个或多个该等复数个参数値;以及得到位元传送速率之装置,用以利用所计算出的该斜率及一个或多个该等复数个参数値,而得到所要编码的该图框群之一位元传送速率。50.如申请专利范围第49项之编码器,又包含编码装置,用以在为所要编码的该图框群取得的该位元传送速率下,为将在一可变位元传送速率模式下编码的该图框群编码。51.如申请专利范围第49项之编码器,其中该得到装置包含利用一预定函数以得到该位元传送速率之装置。52.如申请专利范围第51项之编码器,其中该预定函数代表该另一图框群之一瞬时速率量化状态,且一感知模型指示该另一图框群之一复杂性。53.如申请专利范围第49项之编码器,其中该决定装置包含补偿该输入影像流的一个或多个不稳定状况之装置。54.一种单一扫描可变位元传送速率编码器,包含:决定装置,用以决定待分配给一输入影像流的一图框群之位元数,该决定装置使用该图框群的一瞬时速率量化状态、及一个指示该图框群的复杂性之感知模型;以及一编码引擎,该编码引擎适于在该决定装置所界定的一速率下,使用一可变位元传送速率模式将该图框群编码。55.如申请专利范围第54项之编码器,其中该速率量化状态系由下式所界定:barCk=-xikbarQk+k,其中barCk是一平均位元,barQk是一平均量化换算因数,xik等于barCk/barQk(其中barCk=barCk-1,actual-barCk-2,actual,barQk=barQk-2,actual-barQk,actual),以及k等于barCk-1,actual+xikbarQk-1,actual。56.如申请专利范围第54项之编码器,其中该感知模型系由下式所界定:barCk=f-1KF(barQk)其中F(barQk)=a1+a2barQbetak,其中a1.a2.及beta是常数,barQk是一量化因数,且K代表一斜率値。57.如申请专利范围第54项之编码器,其中该可变位元传送速率模式编码可让经过压缩的每一影像根据影像内压缩及影像间压缩特性之复杂性,而具有不同的位元数。58.一种制品,包含:至少一个电脑可使用的媒体,该等电脑可使用的媒体中包含电脑可读取的程式码装置,用以进行各图框群的处理,该制品中之电脑可读取的程式码装置包含:使一电脑进行编码之电脑可读取的程式码装置,用以将一输入影像流的至少一个图框群编码;以及使一电脑进行决定之电脑可读取的程式码装置,用以在对整个输入影像流编码之前,先决定待分配给该输入影像流的另一图框群之位元数,且将在一可变位元传送速率模式下对该另一图框群编码,其中使一电脑进行决定之该电脑可读取的程式码装置使用了得自该编码步骤的一个或多个参数値。59.如申请专利范围第58项之制品,又包含:使一电脑进行编码之电脑可读取的程式码装置,用以在一单一扫描可变位元传送速率模式下将该另一图框群编码,其中只在一次编码扫描下将该另一图框群编码。60.如申请专利范围第58项之制品,其中使一电脑进行决定之该电脑可读取的程式码装置包含:使一电脑进行调变之电脑可读取的程式码装置,用以为该另一图框群将一预定感知函数之斜率调变;以及使一电脑使用经过调变的斜率之电脑可读取的程式码装置,用以将该经过调变的斜率用于一位元传送速率方程式,以便决定该位元数。61.如申请专利范围第58项之制品,其中使一电脑进行决定之该电脑可读取的程式码装置包含:使一电脑进行决定之电脑可读取的程式码装置,用以为该另一图框群决定一预定感知函数之转换因数;以及使一电脑使用转换因数之电脑可读取的程式码装置,用以将该转换因数用于一位元传送速率方程式,以便决定该位元数。62.如申请专利范围第58项之制品,其中使一电脑进行决定之该电脑可读取的程式码装置包含:使一电脑进行补偿之电脑可读取的程式码装置,用以补偿该输入影像流的一个或多个不稳定状况。63.如申请专利范围第58项之制品,其中使一电脑进行决定之该电脑可读取的程式码装置包含:使一电脑使用一预定函数以决定该位元数之电脑可读取的程式码装置。64.一种制品,包含:至少一个电脑可使用的媒体,该等电脑可使用的媒体中包含电脑可读取的程式码装置,用以进行各图框群的处理,该制品中之电脑可读取的程式码装置包含:使一电脑进行决定之电脑可读取的程式码装置,用以决定待分配给一输入影像流的一图框群之位元数,该电脑可读取的程式码装置使用该图框群的一瞬时速率量化状态、及一个指示该图框群的复杂性之感知模型;以及使一电脑进行编码之电脑可读取的程式码装置,用以在使一电脑进行决定的该电脑可读取的程式码装置所界定的一速率下,使用一可变位元传送速率模式将该图框群编码。65.如申请专利范围第64项之制品,其中该速率量化状态系由下式所界定:barCk=-xikbarQk+k,其中barCk是一平均位元,barQk是一平均量化换算因数,xikk等于barCk/barQk(其中barCk=barCk-1,actual-barCk-2,actual,barQk=barQk-2,actual-barQk,actual),以及k等于barCk-1,actual+xikbarQk-1,actual。66.如申请专利范围第64项之制品,其中该感知模型系由下式所界定:barCk=f-1KF(barQk)其中F(barQk=a1+a2barQbetak,其中a1.a2.及beta是常数,barQk是一量化因数,且K代表一斜率値。67.如申请专利范围第64项之制品,其中该可变位元传送速率模式编码可让经过压缩的每一影像根据影像内压缩及影像间压缩特性之复杂性,而具有不同的位元数。图式简单说明:第一图是设有并使用本发明的即时单一扫描可变位元传送速率控制策略的一MPEG-2编码器实例之方块图;第二图是P及B影像类型的移动估计工作实例之方块图;第三图示出本发明的可变位元传送速率控制技术之barC-barQ模型及作用点实例;第四图示由与根据本发明的原理而估计待分配给一影像群(Group Of Picture;简称GOP)的位元数相关联之一逻辑实施例;第五图是本发明的一可变位元传送速率控制策略实施例之方块图;第六图示出与根据本发明的原理而估计待分配给一影像群的位元数相关联之另一逻辑实施例;第七图示出本发明的另一可变位元传送速率控制技术之barC-barQ模型及作用点实例;第八图示出于一换景时使用本发明之中心値滤波技术之一GOB位元调整实例;以及第九图示出根据本发明的原理而进行速率控制不稳定性之一GOP位元调整实例。
地址 美国
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