专利名称：通过改变压缩图像位流的码字改变位速率的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于改变压缩图像位流的位速率的方法，并且特别涉及通过改变码字改变压缩图像位流的位速率的一种装置和方法，以便容易地进行位速率变化和减少变化损失。
背景技术：
随着互联网相关技术的近期发展，图像及文本和语音数据通过互联网快速地分布。特别是，通过互联网提供图像服务的行业正在迅速发展。
在提供图像服务的行业中，通过服务提供商提供的图像数据通过各种网络从源发送到目标。此时，鉴于接收终端的容量和价格，网络情况等，目标方与服务提供商协商服务质量(QoS)。此时使用的前导QoS参数是位速率。
在协商完成之后，如果已经存储的压缩图像位流与赞同的QoS不匹配，服务提供商必须改变压缩图像位流，以满足赞同的QoS。该赞同的QoS大部分低于存储的压缩图像位流的QoS。
同时，近来用于互联网的图像接收装置及电视的用户非常需要包括同时播放和记录的个人视频记录器(PVR)功能，对于PVR功能，接收装置应该在硬盘驱动器(HDD)中临时存储接收的压缩图像位流。此时，当用户想在HDD中存储尽可能多地节目时，也需要改变压缩图像位流的位速率以满足用户的需要。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的第一目的是提供一种用于改变压缩图像位流的位速率的装置，其中，容易地执行改变由压缩图像编码方法编码的压缩图像位流的位速率，和减少改变损失。
本发明的第二目的是提供一种用于改变压缩图像位流的位速率的方法，其中，容易地执行改变由压缩图像编码方法编码的压缩图像位流的位速率，和减少改变损失。
为了实现本发明的第一目的，提供了一种改变位速率的装置，其中，由图像压缩编码方法产生的输入位流改变成具有所需位速率的输出位流，该装置具有改变码字确定器，用于选择码字以替换输入位流的码字；和码字改变器，用于将输入位流的码字改变成由所述改变码字确定器选择的码字。
最好是，改变码字确定器选择在满足下列要求的候选码字中具有最短长度的码字1)改变之前码字的游程长度与替换码字的游程长度相同；和2)改变之前码字的级别(level)和替换码字的级别之间的差是预定大小。
最好是，预定大小为‘1’。
为了实现本发明的第二目的，提供了一种改变压缩图像位流的位速率的方法，其中压缩图像位流的位速率被改变成具有所需位速率的输出位流，该方法包括步骤选择具有最短码长度并且对应于将被改变并且包括在输入位流中的一个码字的码字，在输入位流中，每个码字由具有游程长度和级别信息的变长码字表达；和将输入位流的码字改变成选择的码字。
最好是，在选择码字的步骤中，在满足下列要求的候选码字中选择具有最短长度的码字1)改变之前码字的游程长度与替换码字的游程长度相同；和2)改变之前码字的级别和替换码字的级别之间的差是预定大小。
最好是，预定大小为‘1’。
通过参照附图详细描述优选实施例，本发明的上述和其他目的将变得更清楚，其中图1是适于现有技术变换系数选择方法的装置的结构方框图；图2是现有技术变换系数选择方法的简图；图3是按照本发明用于改变压缩图像位流的位速率的装置的结构方框图；图4是按照本发明改变位速率的方法的简图；图5是表示编码离散系数变换(DCT)系数的简图；图6是编码表的例子图；和图7是按照本发明的代码变换结构简图。
具体实施例方式
不改变压缩图像位流的句法降低压缩图像位流的位速率的方法大致分成变换系数再量化方法和变换系数选择方法。
在变换系数再量化方法中，使用新的量化过程再量化变换系数例如DCT系数，使得位速率满足需要的输出位速率。通常，该方法通过变长解码器、解量化器、再量化器和变长编码器执行，并且具有复杂的结构。
与上述不同，在变换系数选择方法中，选择一部分变换系数以便重构输出位速率。变换系数选择方法比变换系数再量化方法具有更简单的结构。
图1是适于现有技术变换系数选择方法的装置的结构方框图。在图1所示的改变位速率的现有技术装置中，系数选择调节器104选择一部分通过变长解码器102解码的解码变换系数。此处，被选择的系数由系数选择调节器104预定的规则确定。
图2是现有技术变换系数选择方法的简图。变换系数选择方法分成下列两种类型。
1)使用带屏蔽(zonal masking)的系数选择方法如图2a所示，使用相对于输出位速率确定的带屏蔽(图2a的Bz)，丢弃屏蔽外部的变换系数，并且只选择在屏蔽中的变换系数。
2)使用断点指针的系数选择方法如图2b所示，使用相对于输出位速率确定的中断指针(图2b的Bp)，丢弃中断指针之后扫描的变换系数，并且只选择扫描到中断指针的变换系数。
由于变换系数再量化方法通过变长解码器、解量化器、再量化器和变长编码器执行变换系数再量化方法，该变换系数再量化方法比使用变长解码器、系数选择器和系数选择调节器的变换系数选择方法具有更复杂的结构。然而，变换系数选择方法丢弃一部分变换系数，因此，导致比变换系数再量化方法的图像质量低。
图3是按照本发明的改变压缩图像位流的位速率的装置的结构方框图。
图3的改变位速率的装置包括变长解码器302，用于变长解码输入位流，并且输出变换系数和相应的码字；码字改变器304，用于改变变换系数的码字；和改变码字确定器306，用于选择将改变的码字。
改变码字确定器306在输入变换系数的码字和输出变换系数的码字之间选择码字，以便被选的码字满足下列要求。
1)改变之前码字的游程长度与替换码字的游程长度相同；和
2)改变之前码字的级别和替换码字的级别之间的差是‘1’。
此外，码字改变器304相对于由改变码字确定器306确定结果，改变输入变换系数的码字。
使用带屏蔽或中断指针的变换系数选择方法比变换系数再量化方法具有更简单的结构。然而，变换系数选择方法具有更低的输出位流图像质量的缺点。因此，提供了按照本发明改变位速率的改进方法，以便保持变换系数选择方法的简单性，并且同时满足变换系数再量化方法的有效性。在按照本发明的改变位速率的方法中，改变输入变换系数的码字以便满足输出位速率。
用游程长度和量化级形成变换系数的码字。在按照本发明的改变位速率的方法中，为了改变输入变换系数的码字，首先选择具有相同游程但是具有在预定范围(在本发明中是1)内的不同量化级的候选码字。然后，选择在被选候选码字中具有最短码长度的码字，并且作为相应输出变换系数的码字输出。
通过将该过程应用到输入位流中，获得原始输出位流。如果该原始输出位流的位速率不满足需要的位速率，重复该过程直到获得的位流的位速率满足需要的位速率。
图4是按照本发明改变位速率的方法简图。
在图4中用‘f’标记的变换系数指示已经执行每个变换系数的码字改变。在图4所示按照本发明的改变位速率的方法中，因为与在变换系数选择方法中不同，不采用丢弃一部分变换系数的步骤，保持了输出位流的图像质量。此外，由于与变换系数再量化方法不同，仅采用改变码字的步骤，并且不采用解量化和再量化的步骤，容易地执行改变位速率，并且用于按照本发明的方法的装置的结构简单。
按照本发明改变位速率的方法执行如下。
首先，在用变长码字形成的输入位流中选择要改变的码字。此时，要改变的码字和替换的码字应该满足下列要求。
1)要改变的码字的游程长度与替换码字的游程长度相同；和2)要改变的码字的级别和替换码字的级别之间的差是‘1’。
下面，执行改变。此处，用在满足要求1)和2)以及给定位速率的候选码字中选择的码字改变要改变的码字，以便能够尽可能多地保持图像质量。
最后，如果不满足要求的位速率，在将级别降低‘1’之后重复上述两个步骤，直到满足要求的位速率。
图5是编码一离散系数变换(DCT)系数的简图。
如通常所知道的，由4个亮度信号DCT块和2个色度信号DCT块构成一个宏块。每个DCT块的大小是8×8象素。通过变换DCT块获得的DCT系数包括一个DC系数和63个AC系数。在这些系数中，DC系数由差分编码方法编码，和AC系数由图5所示的Z字形方法和游程长度方法进行变长编码。
在DC系数的差分编码中，编码当前DC系数和先前DC系数的差。
同时，AC系数由在0游程中‘0’系数的数目(游程长度)和非0系数的值(级别)进行变长编码，并且限制游程长度和级别使得他们在一个码字中表达。在图5中，例如，当在具有值为‘4’的系数前是5个‘ 0’系数，他们被编码成表达(游程长度5，级别4)的一个码字。
基于相应游程长度和级别的发生的概率，产生编码表。在编码表中，给具有最高概率的游程长度和级别分配最少位数。
图6是编码表的例子图。通过增加游程长度的阶次索引编码表，并且通过在相同游程长度中增加级别的阶次索引编码表。图6的编码表是当游程长度是‘5’和在表中长方形的长度对应于一个码字具有的位数时的例子。
如图6所示，当级别的数目改变时，在码字中的位数改变。例如，当级别从‘4’改变到‘3’时，码字中的位数改变。
在系数的级别中的改变，即，系数值的改变表示系数的频率分量改变，即，图像质量改变。如此处所示，按照本发明的改变位速率的方法降低了图像质量但是保持了全部象素的数目。
图7是按照本发明码字改变的结果简图。在通过编码获得的位流中的每个宏块中，在前面放置编码DC系数的结果，然后放置由游程方法经变长编码AC系数获得的码字。每个码字具有预定数目的位，并且图7中每个长方形的长度表示位数目。
在图7中，第一行表示输入位流，并且第二行表示输出位流。在输入位流中的每个码字由具有较小数目的位、相同的游程长度和减少‘ 1’的级别的码字替换，以便形成具有最低位速率的输出位流。
当提供需要的位速率时，现在将解释满足该位速率的方法。首先，对于每个码字，搜索如果级别值减‘1’具有相同的游程长度和较小数目的位的码字。
计算减去检测的码字的位数，如果计算的位数全部满足需要的位速率，通过减少在码字中高频分量的阶次再次改变检测的码字，直到位数满足需要的位速率。
相反，如果计算的位数不满足需要的位速率，对于每个码字，搜索如果级别值减‘2’具有较小数目的位的码字。
再次计算减去检测的码字的位数，如果计算的位数全部满足需要的位速率，通过减少在码字中高频分量的阶次再次改变检测的码字，直到位数满足需要的位速率。
如上所述，按照本发明改变压缩图像位流的位速率的方法通过用具有较短长度和降低到预定级别的量化级的码字替换输入变换系数的码字，能够用较快的位速率保持图像质量。
按照本发明的方法和装置能够应用到通过互联网的图像服务和支持个人视频记录器(PVR)功能的接收设备。具体地说，按照本发明的改变压缩图像位流的位速率的方法改变输入变换系数的码字，以便容易地执行改变位速率，和减少改变损失。
权利要求
1.一种改变位速率的装置，其中，由一种图像压缩编码方法产生的输入位流改变成具有所需位速率的输出位流，该装置包括改变码字确定器，用于选择码字以替换输入位流的码字；和码字改变器，用于将输入位流的码字改变成由所述改变码字确定器选择的码字。
2.如权利要求1所述的改变位速率的装置，其中，所述改变码字确定器在满足下列要求的候选码字中选择一个码字1)改变之前码字的游程长度与替换码字的游程长度相同；和2)改变之前码字的级别和替换码字的级别之间的差是预定大小。
3.如权利要求2所述的改变位速率的装置，其中，所述预定大小是‘1’。
4.如权利要求1所述的改变位速率的装置，其中，所述改变码字确定器和码字改变器重复码字改变操作，直到从码字改变器输出的输出位流的位速率满足被请求用于改变位速率的装置的位速率。
5.一种改变压缩图像位流的位速率的方法，其中压缩图像位流的位速率被改变成具有所需位速率的输出位流，该方法包括步骤选择对应于要被改变并且包括在输入位流中的码字的一个码字，其中每个码字由具有游程长度和级别信息的变长码字表达；和将输入位流的码字改变成选择的码字。
6.如权利要求5所述的改变位速率的方法，其中，在选择码字的步骤中，在满足下列要求的候选码字中选择码字1)改变之前码字的游程长度与替换码字的游程长度相同；和2)改变之前码字的级别和替换码字的级别之间的差是预定大小。
7.如权利要求6所述的改变位速率的方法，其中，所述预定大小是‘1’。
8.如权利要求6所述的改变位速率的方法，其中，所述选择和改变步骤被重复，直到输出位流的位速率满足需要的位速率。
全文摘要
提供了通过改变码字改变压缩图像位流的位速率的一种装置和方法以便容易地进行位速率变化和减少变化损失。该改变位速率的装置中，由图像压缩编码方法产生的输入位流改变成具有所需位速率的输出位流，该装置具有改变码字确定器，用于选择码字以替换输入位流的码字；和码字改变器，用于将输入位流的码字改变成由所述改变码字确定器选择的码字。该方法和装置能够应用到通过互联网的图像服务和支持个人视频记录器(PVR)功能的接收设备。特别地，按照本发明的改变压缩图像位流的位速率的方法改变输入变换系数的码字，以便容易地执行改变位速率和减少改变损失。
文档编号H04N7/50GK1402552SQ0210715
公开日2003年3月12日 申请日期2002年3月12日 优先权日2001年8月4日
发明者咸喆熙, 赵在汶 申请人:三星电子株式会社