专利名称：数据流的代码转换的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括编码数据和控制数据的时间复接的数据流的代码转换。数据流例如可以代表按照诸如活动图象专家组(MPEG)规定的图象-编码标准而被编码的图象序列。
背景技术：
EP-A 0 690 392描述了对与图象序列相对应的已编码数字信号进行代码转换的方法。该方法包括对于与每个当前图象有关的输入数字信号进行译码的步骤。在译码步骤后面是编码步骤。
发明概要本发明的一个目的是对于数据流提供质量满意的代码转换。按照本发明，权利要求1、7、和8分别规定了代码转换的方法、代码转换器、以及被代码转换的数据流。
本发明考虑了以下几个方面。数据流不单包括编码的数据，也包括控制数据。在代码转换时，实际上将把数据流分割成编码的子数据流和控制数据流。可能必须调整用于被代码转换的数据的控制数据。在这种情况下，子控制数据流实际上被转换成自适应的子控制数据流。被代码转换的子数据流和自适应的子控制数据流可被组合，以得出被代码转换的数据流，它是原先被包含在编码的数据流中的数据的不同的代表。
某些编码标准(例如MPEG图象-编码标准)不固定编码的数据的尺寸，但隐含地固定控制数据的尺寸。在这样的编码标准中，编码的数据可被译码和再编码，以便得出被代码转换的数据，它在尺寸上不同于编码的数据。然而，不可能也对于控制数据这样处理而不背离编码标准。如果数据流必须被进行代码转换而同时保持它遵从其编码标准，则可能要修改控制数据的内容而不是其尺寸。结果，被代码转换的子数据流和自适应的子控制数据流将具有不同的比特率。
按照本发明，被代码转换的数据和自适应的控制数据将被写入到代码转换器输出缓存器，以及从代码转换器输出缓存器读出，以便得到被代码转换的数据流。因之，在代码转换的子数据流和子控制数据流之间的比特率的任何差别可以以这样的方式进行平均，以使得代码转换的数据流具有基本上恒定的比特率，或至少，它基本上不取决于输送的是编码的数据还是控制数据。因此，本发明使得代码转换的数据流的比特率能连续地等于一个确定的传输信道可处理的最大比特率，或至少相当接近于这个最大比特率。因之，由于本发明允许有效地使用一个藉以发送代码转换的数据流的传输信道，它使得代码转换的数据具有相当大的尺寸。因此，本发明确保在代码转换时保存最大的数据量。从而，本发明允许进行具有满意的质量的代码转换。
从后面所描述的附图以及将参照附图进行的描述中，将可以明了本发明以及可任选地用来实施本发明的附加的特性。
附图简述
图1是说明如权利要求1中要求的本发明的基本特性的概念性图。
图2到6分别是说明如权利要求2到5中要求的本发明的基本特性的概念性图。
图7是按照本发明的代码转换器的实例的方框图。
附图详细描述首先，将就参考符号的使用作出某些说明。在所有图上，用相同的字母代码表示相同的项目。在单个图上，可能显示各个相同的项目。在这种情况下，在字母代码上加上号码，以便互相区分相同的项目。如果相同的项目的号码是运行的参量，则号码将放在括号之间。在说明书和权利要求中，参考符号中的任何数字可以被省略，如果这是合适的话。
图1显示了本发明的基本特性。要被代码转换的数据流DS包括时间复接的编码数据D和控制数据C。编码的数据D被进行代码转换(T)，以便得出代码转换的数据DT。代码转换的数据DT在尺寸上不同于编码的数据D。控制数据C被针对代码转换的数据DT进行调整(A)，这样可得出自适应的控制数据CA。自适应的控制数据CA和控制数据C在尺寸上基本上是相等的。代码转换的数据DT和自适应的控制数据CA被写入代码转换器输出缓存器TOB和从代码转换器输出缓存器TOB读出，以便得出代码转换的数据流DST。
图2显示除了参照图1所讨论的特性以外的特性。数据流DS包括控制码CC。控制码规定了对于与其有关的编码的数据部分P的译码器输入缓存器延时ΔTdib。译码器输入缓存器延时ΔTdib是编码数据部分P被写入译码器输入缓存器DIB1的时刻Twd1与编码数据部分P从译码器输入缓存器DIB1被读出的时刻Trd1之间的差值。以步长S/ΔTtob，计算代码转换器输出缓存器延时ΔTtob。代码转换器输出缓存器延时ΔTtob是通过对编码的数据部分P进行代码转换而得到的代码转换的数据部分PT被写入代码转换器输出缓存器TOB的时刻Twt、与被代码转换的数据部分PT从代码转换器输出缓存器TOB被读出的时刻Trt之间的差值。按步长S/ΔTdib_new，计算新的译码器输入缓存器延时ΔTdib_new。新的译码器输入缓存器延时ΔTdib_new基本上等于译码器输入缓存器延时ΔTdib与代码转换延时ΔTtrans的和值减去代码转换器输出缓存器延时ΔTtob。按步长S/CCA，提供对于代码转换的数据部分PT的自适应的控制码CCA，自适应的控制码CCA规定了新的译码器输入缓存器延时ΔTdib_new。
对于图2所示的特性，考虑以下的方面。控制码CC有效地确定时间图案，数据部分P将按照这个时间图案来从接收数据流DS的译码端处的译码器输入缓存器DIB1中读出。在许多应用项中，希望按照相同的时间图案在接收代码转换的数据流DST的译码端处从译码器输入缓存器DIB2中读出数据部分P。
原则上，有可能只把控制码CC从数据流DS复制成代码转换的数据流DST。也就是，被使用于数据部分P的译码器输入缓存器延时ΔTdib也可被使用于通过对于数据部分P进行代码转换而得到的代码转换的数据部分PT。然而，如果这样做，则只要以下的条件满足，代码转换的数据部分PT就将按照与编码的数据部分P相同的时间图案被读出。在代码转换的数据流DST中，代码转换的数据部分PT应当相互地以与数据流DS中的编码的数据部分P完全相同的方式被放置。这是指，每个代码转换的数据部分PT应当具有特定的尺寸。在代码转换的过程中，要确保每个代码转换的数据部分PT具有所需要的尺寸可能是相当困难，因而其代价是很昂贵的，或可能甚至不能保证做到这一点。而且，为了满足这个条件，有可能一个或多个代码转换的数据部分应当具有相当小的尺寸。因此，在实际代码转换以便得到这种小尺寸代码转换的数据部分的过程中，可能丢失相当大量的信息。这可能对通过译码代码转换的数据流DST而得到的数据的质量产生有害影响。
图2所示的特性提供以下有利的效果。新的译码器输入缓存器延时ΔTdib_new是代码转换的数据部分PT被写入译码器输入缓存器DIB2的时刻Twd2与代码转换的数据部分从译码器输入缓存器DIB2被读出的时刻Trd2之间的差值。假定译码器输入缓存器DIB2被直接耦合到代码转换器输出缓存器TOB。在这种情况下，编码的数据部分P被写入代码转换器输出缓存器TOB的时刻与代码转换的数据部分PT从译码器输入缓存器DIB被读出的时刻之间的差值基本上等于译码器输入缓冲器延时ΔTdib与固定的代码转换延时ΔTtrans之和值。因此，代码转换的数据部分PT从译码器输入存储器DIB2被读出的时刻与编码的数据部分P从译码器输入存储器DIB1被读出的时刻之间的差值基本上等于固定的代码转换延时ΔTtrans。这样，代码转换的数据部分PT按照与编码的数据部分P从译码器输入缓存器DIB1被读出的相同的时间图案从译码器输入缓存器DIB2被读出。如果代码转换的数据部分PT在从代码转换器输出缓存器TOB被读出后经一定的传输延时ΔTtd到达译码器输入缓存器DIB，则这同样地适用。因此，图2所示的特性能允许代码转换的数据部分PT按照想要的时间图案被读出而不在尺寸上去限制被代码转换的数据部分PT，这将需要相当高的花费以及影响质量，正如前面所解释的那样。因此，图2所示的特性给出了相当经济的实施方案和满意的质量。
关于图2所示的特性，将作以下的附加说明。代码转换器输出延时ΔTtob可以以各种不同的方式来计算。例如，它可以根据以下的参量进行计算(a)当代码转换的数据部分PT被写入这个缓存器时，在代码转换器输出缓存器TOB中所包含的数据量，以及(b)将从这个缓存器读出数据的速率。被包含在代码转换器缓存器中的数据量可通过对被写入到代码转换器输出缓存器TOB和从该缓存器被读出的数据量进行计数而被确定。将从代码转换器输出缓存器TOB读出数据的速率是代码转换的数据流DST的比特速率，它可以由控制器来确定。下面是计算某个代码转换的数据部分PT的代码转换器输出延时ΔTtob的例子。假定代码转换输出缓存器TOB在代码转换的数据部分PT被写入到代码转换器输出缓存器TOB的时刻包含500kbits，以及代码转换的数据流DST的比特速率是5Mbits/秒。那麽，可以容易地计算出被代码转换的数据部分将在100ms的延时后从代码转换器输出缓存器TOB被读出，因此，该数据部分的代码转换器输出缓存器延时ΔTtob是100毫秒。然而，代码转换器输出延时ΔTtob也可以通过测量代码转换的数据部分PT被写入到代码转换器输出缓存器TOB的时刻与代码转换的数据部分从这个缓存器被读出的时刻而被计算。在这种情况下，代码转换的数据流DST在代码转换结束时可以附加地被延时，以便使得控制码CC以反作用的方式被调整。
固定的代码转换延时ΔTtrans最好应当等于或大于由代码转换过程实际引入的延时。固定的代码转换延时ΔTtrans涉及图象质量与发送端与接收端间的总的延时之间的折衷。也就是，如果固定的代码转换延时ΔTtrans具有相当大的数值，则这将对图象质量起作用。然而，如果例如有足球比赛的实时传输，则相当大的该数值可能是不满意的。
图3、4、5、和6显示了另一些可任选地被用来实施本发明的附加特性。这些附图中的每个包括一个图形，其水平轴代表时间T和垂直轴代表数据量X。每个图形包括三条曲线A、B、和C。曲线A代表作为时间的函数的被写入到代码转换器输出缓存器TOB的数据量。曲线B代表从译码器输出缓存器TOB移出的以及随后在译码端被写入到译码器输入缓存器DIB的数据量。曲线C代表作为时间的函数的从译码器输入缓存器DIB被读出的数据量。代码转换输出缓存器TOB包含的数据量在任何时刻都是在这个时刻的曲线A和B之间的差值。译码器输入缓存器DIB包含的数据量在任何时刻都是在这个时刻的曲线B和C之间的差值。
图3显示了除了参照图2描述的特性以外的以下的特性。按步长S/Ftob，确定代码转换器输出缓存器充满度Ftob。代码转换器输出缓存器充满度Ftob是在代码转换的数据部分PT(i)被写入到代码转换器输出缓存器TOB的时刻Twt代码转换器输出缓存器TOB中所包含的数据量A-B。按步长S/Fdib，计算译码器输入缓存器充满度Fdib。译码器输入缓存器充满度Fdib是在代码转换的数据部分PT(i)从译码器输入缓存器DIB被读出的时刻Trd在接收代码转换的数据流DST的译码器输入缓存器中所包含的数据量B-C。译码器输入缓存器充满度Fdib是根据代码转换器输出缓存器充满度Ftob、代码转换的数据流DST的投影比特速率R、以及译码器输入缓存器延时ΔTdib与代码转换延时ΔTtrans的和值而被确定的。按步长S/QP-Fdib，确定数据量XPT(i)(它将被包括在代码转换的数据部分PT中)的量化参量QP根据译码器输入缓存器充满度Fdib而被调整。
关于图3所示的特性，考虑以下的方面。如果在某个时间间隔内从译码器输入缓存器DIB读出的数据量超过被写入到这个缓存器的数据量，则这个缓存器将出现下溢的风险。也就是，在要从译码器输入缓存器DIB读出一定的代码转换的数据部分的时刻，代码转换的数据部分还没有完全地被写入到这个缓存器。反之，如果在某个时间间隔内被写入到译码器输入缓存器DIB的数据量超过从这个缓存器读出的数据量，则这个缓存器将出现上溢的风险。也就是，在一定的代码转换的数据部分到达译码器输入缓存器DIB的时刻，在这个缓存器DIB中没有剩下的足够的空间用来存储代码转换的数据部分。在任何情况下，下溢或上溢都将引起可供译码处理用的代码转换的数据的一定程度的丢失。这在译码端会引起恼人的结果。
图3所示的特性提供以下的有利的结果。包含在代码转换的数据部分PT(i)中的数据量XPT(i)将取决于译码器缓存器充满度Fdib。也就是，包含在代码转换的数据部分PT(i)中的数据量XPT(i)将取决于在代码转换的数据部分PT(i)从译码器输入缓存器DIB被读出的时刻Trd在这个缓存器中包含的数据量。这防止译码器输入缓冲器DIB的下溢或上溢。例如，假定计算出译码器输入缓存器DIB是相当满的。在这种情况下，量化参量QP可被设定为这样的值，以使得代码转换的数据部分PT(i)包括相当大的数据量XPT(i)，以避免溢出。反之，如果计算出译码器输入缓存器DIB是相当空的，则量化参量QP可被设定为这样的值，以使得代码转换的数据部分PT包括相当小的数据量XPT(i)，以避免下溢。因此，由于图3所示的特性使得能对抗下溢和上溢，所以这些特性提供了在译码端处得到的满意的质量。
关于图3所示的特性，作出以下的附加说明。译码器输入缓存器充满度Fdib可以以各种不同的方式被计算。例如，可以通过首先计算哪些数据量DX将在一个开始于代码转换的数据部分PT被写入到代码转换器输出缓存器的时刻Twt以及具有等于译码器输入缓存器延时ΔTdib与代码转换延时ΔTtrans之和的长度的时间间隔里从代码转换器输出缓存器TOB转移到译码器输入缓存器DIB，从而进行所述的计算。图4所包括的图形显示可以应用以下的法则数据量DX等于代码转换器输入缓存器充满度Ftob与译码器输入缓存器充满度Fdib之和。这样，译码器输入缓存器充满度Fdib是数据量DX与代码转换器输入缓存器充满度Ftob之间的差值。计算译码器输入缓存器充满度Fdib的另一种方式是利用如参照图2进行解释所计算的新的译码器输入缓存器延时ΔTdib_new。译码器输入缓存器充满度Fdib是在一个起始于代码转换的数据部分PT将从代码转换器输出缓存器TOB被读出的时刻Trt以及具有等于新的译码器输入缓存器延时ΔTdib_new的长度的时间间隔内从代码转换器输出缓存器TOB转移到译码器输入缓存器DIB。
图4显示了除了参照图3讨论的特性以外的以下的特性。按步长S/Ttarget，针对被包括在代码转换的数据部分PT(i)中的数据量XPT(i)来确定目标Ttarget。按步长S/Ttarget_ver，检验目标Ttarget是否超过译码器输入缓存器充满度Fdib。如果超过，则目标Ttarget被减小，以便得出检验的目标Ttarget_ver不超过译码器输入缓存器充满度Fdib。按步长S/QP_Ttarget_ver，根据被检验的目标Ttarget_ver来调整量化参量QP。
关于图4所示的特性，考虑以下的方面。首先，关于下溢，应当考虑以下的情形。在译码端，代码转换的数据部分PT(i)在此前讨论的新的译码器输入缓存器延时ΔTdib_new所确定的时刻被立即从译码器输入缓存器DIB移出。如果Ttarget超过译码器输入缓存器充满度Fdib，则这会导致下溢出。也就是，会出现应当存在于译码器输入缓存器DIB中的代码转换的数据部分PT(i)只是部分地存在或在最坏的情况下全部不存在的风险。
其次，对于调整量化参量QP，还会有除了译码器输入缓存器充满度Fdib以外的准则。例如，要被代码转换的数据流可以包括尺寸上相对较小的编码的数据部分和尺寸上相对较大的数据部分。通常，如果相对较大的编码的数据部分也被代码转换成相对较大的代码转换的数据部分，则将得出满意的代码转换质量。相对较小的编码的数据部分优选地被代码转换成相对较小的代码转换的数据部分，以便于有效地留下供相对较大的代码转换的数据部分用的足够的空间。这样，为了得到满意的代码转换的结果，可以希望根据要被代码转换的被包含在编码的数据部分中的数据量来调整量化参量QP。
图4所示的特性提供以下的有利的结果。量化参量QP只在目标Ttarget超过译码器输入缓存器充满度Fdib，才直接受译码器输入缓存器充满度Fdib影响。也就是，量化参量QP只在有严重的下溢的风险时，才直接受译码器输入缓存器充满度Fdib影响。无论如何，如果没有下溢的风险，量化参量QP就根据目标Ttarget来调整，正如原先规定的。目标Ttarget可以这样地定义，以使得得出满意的代码转换质量。例如，它可以根据编码的数据部分的尺寸来定义，正如此前所讨论的。目标Ttarget的检验实际上是一种防护，原则上，它不应当太多地进行。这样，通过能提供主要根据除译码器输入缓存器充满度Fdib以外的一个或多个参量来调整量化参量QP、并且同时提供对于下溢的防护，从而使图4所示的特性提供满意的代码转换质量。
图5显示了除了参照图2讨论的特性以外的以下的特性。在接连的代码转换的数据部分PT要从接收代码转换的数据流的译码器输入缓存器被读出的时刻之间具有固定的时间间隔ΔTpt。按步长S/Ttarget，对于被包括在代码转换的数据部分PT(i)中的数据量XPT(i)确定目标Ttarget。按步长S/Ftob，确定代码转换器输出缓存器充满度Ftob。代码转换器输出缓存器充满度Ftob是在代码转换的数据部分PT(i)被写入到代码转换器输出缓存器TOB的时刻Twt(i)代码转换器输出缓存器TOB中所包含的数据量A-B。按步长S/Fdib_next，计算随后的译码器输入缓存器充满度Fdib_next。下一个译码器输入缓存器充满度Fdib是刚好在随后的代码转换的数据部分PT(i+1)从译码器输入缓存器DIB被读出之前的时刻Trd(i+1)-δ将要在译码器输入缓存器DIB中包含的数据量B-C。下一个译码器输入缓存器充满度Fdib_next是根据代码转换器输出缓存器充满度Ftob、代码转换的数据流的投影比特速率R、以及译码器输入缓存器延时ΔTdib、代码转换延时ΔTtrans、与固定的时间间隔ΔTpt这三者的和值而被计算的。按步长S/Ttarget_ver，检验下一个译码器输入缓存器充满度Fdib_next是否超过预定的最大值MAX。如果超过，则目标Ttarget被增加，以便得出检验的目标Ttarget_ver，对于它，下一个译码器输入缓存器充满度Fdib_next不超过预定的最大值MAX。按步长S/QP_Ttarget_ver，根据被检验的目标Ttarget_ver调整量化参量QP。
关于图5所示的特性，考虑类似于关于图3和4所示的特性的那些方面的以下的方面。其它考虑是如下。代码转换的数据部分PT(i)可包含一个小于在时刻Trd(i)和Trd(i+1)-δ之间的固定的时间间隔ΔTpt期间将被写入到译码器输入缓存器DIB的数据量的数据量XPT(i)。在这种情况下，被包含在译码器输入缓存器DIB中的数据量在该时间间隔期间将增大。如果译码器输入缓存器DIB已经被填充以相当大量的数据量以及如果代码转换的数据部分PT(i)包含相对较小量的数据量XPT(i)，则可能出现上溢。
图5所示的特性提供以下的有利的结果。下一个译码器缓存器充满度Fdib_next实际上是在刚好在下一个代码转换的数据部分PT(i+1)从译码器输出缓存器被读出以前的时刻Trd(i+1)-δ将要被包括在译码器输入缓存器DIB中的数据量的预计值。这个预计值是根据初始地被确定的目标Ttarget而作出的。检验在时刻Trd(i+1)-δ在译码器输入缓存器DIB中的预计的数据量是否低于想要的最大值MAX。也就是，检验对于初始地确定的目标Ttarget是否多半出现还是不出现上溢。如果多半出现上溢，则目标Ttarget充分地加大，以使得多半不再出现上溢。这样，图5所示的特性提供了对译码器输入缓存器上溢的防护，否则可能发生上溢。有关这些特性的其它优点类似于此前对于图3和4所示的特性所提到的优点。
图6显示了除了参照图2讨论的特性以外的以下的特性。代码转换的数据部分PT(i-k)是位处在参照图2讨论的代码转换的数据部分PT(i)的前面。这些数据部分在以后分别被称为当前的代码转换的数据部分PT(i-k)和将来的代码转换的数据部分PT(i)。按步长S/Fdib_des，定义了想要的译码器输入缓存器充满度Fdib_des。想要的译码器输入缓存器充满度Fdib_des是在将来的代码转换的数据部分PT(i)从译码器输入缓存器DIB被读出的时刻Trd(i)译码器输入缓存器DIB应当优选地包含的数据量B-C。按步长S/ΔTdib(i)，与未来数据部分(Pi)相关的译码器输入缓冲器延时ΔTdib(i)被进行预计。按步长S/Ftob_des，计算想要的代码转换器输出缓存器充满度Ftob_des。想要的代码转换器输出缓存器充满度Ftob_des是在将来的代码转换的数据部分被写入到代码转换器输出缓存器TOB的时刻Twt(i)代码转换器输出缓存器TOB应当优选地包含的数据量A-B。想要的代码转换器输出缓存器充满度是根据代码转换数据流的投影比特速率R和预计的译码器输入缓存器延时ΔTdib(i)而被计算的。按步长S/QP-Ftob_des，根据想要的代码转换器输出缓存器充满度Ftob_des来调整用于确定被包括在当前的代码转换的数据部分PT(i-k)中的数据量XPT(i-k)的量化参量QP。
关于图6所示的特性，考虑以下的方面。已经提到，如果一个包括相对较大的数据量的编码的数据部分被代码转换为一个也包括相对较大的数据量的代码转换的数据部分，则可以得到满意的代码转换质量。然而，正如对于图4所示的特性所讨论的，当一个相对较大的代码转换的数据部分PT从译码器输入缓存器DIB被读出时有下溢的风险。也就是，在这个关键时刻存在有相对较大的代码转换的数据部分还没有完全被写入到译码器输入缓存器DIB的风险。如果应用图4所示的特性，也就是，如果试图保持在相对较大的代码转换的数据部分中的数据量低于可能发生下溢的临界值，则这个风险得以减小。在这种情况下，避免下溢是使得该数据量被包括在相对较大的代码转换的数据部分中的准则，而优选地可以应用一个或多个其它的准则，例如，一个藉以得出所讨论的代码转换的数据部分的编码的数据部分中所包含的数据量。因此希望被包含在译码器输入缓存器DIB中的数据量保持在一定的极限内，而不用像图4所示的特性那样采取任何的防护，或至少是如果有防护的话，也不太经常地采取行动。
图6所示的特性提供以下的有利的结果。量化参量QP、以及因此被包括在当前的代码转换的数据部分PK(i-k)中的数据量XPT(i-k)被这样地调整，以使得对于将来的代码转换的数据部分PT(i)的被包含在译码器输入缓存器中的数据量处在想要的水平，或至少足够地接近它。因此，图6所示的特性提供一种长期策略当将来的代码转换的数据部分PT(i)要被代码转换时，它防止必须采取短期测量来避免译码器输入缓存器DIB中的下溢。将来的代码转换的数据部分PT(i)例如可以是已知或预期包括相对较大的数据量的类型。在这种情况下，想要的译码器输入缓存器充满度Fdib_des优选地是相当高的，以便使得将来的代码转换的数据部分PT(i)包含相对较大的数据量。因此，这减小了使任何防护(如图4所示的特性)起作用的机会。图6所示的特性从而提供了能给出满意的代码转换质量的预期调整量化参量QP的要素。
图7显示了按照本发明的代码转换器的例子，在其中可以单独地或者组合地实施此前参照图1到6所讨论的任何的特性。被图7的代码转换器接收的数据流DS可以是代表图象序列的MPEG类型，在其中每个编码的数据部分P代表不同的图象。代码转换的数据流DST可以同样地是MPEG类型，在其中每个代码转换的数据部分PT代表与藉以得出它的编码的数据部分P相同的图象。代码转换的数据流DST具有比数据流DS低的比特率。在这种情况下，图7的代码转换器实现行比特率变换。
图7的代码转换器包括此前提到的代码转换器输出缓存器存储器TOB，以及另外还有代码转换电路TRC和控制器CON。代码转换电路TRC包括可变长度译码器VLD、可变长度编码器VLC、量化器Q、两个去量化器DQ1和DQP、离散余弦变换器DCT、离散反余弦变换器IDCT、存储器MEM、运动补偿器MC、和两个减法器S1和S2。在EP-A 0 690 392中更详细地描述了与代码转换电路TRC相同的代码转换电路。
代码转换电路TRC把编码的数据部分P代码转换为代码转换的数据部分PT。被包括在代码转换的数据部分中的数据量由量化器Q的量化参量QP确定。编码的数据部分P和代码转换的数据部分PT都包括量化的DCT系数。量化器QP在实际上去量化DCT系数，该系数首先在编码时被量化，然后被去量化器DQ1去量化。用某个量化参量值QP对DCT系数的量化意味着DCT系数的数值被除以量化参量值QP，然后被四舍五入到最接近的可能的整数。例如，假定DCT系数可以是在-128与127之间的整数值。在这种情况下，需要8比特来以二进制表示DCT系数。如果量化器Q用量化参量4来量化DCT系数，则将得到量化的DCT系数，它可以是在-32与31之间的任何整数值。在这种情况下，只需要6比特来表示量化的DCT系数。然而，如果量化器Q用量化参量8来量化DCT系数，则将得到一个量化的DCT系数，它可以是在-16与15之间的任何整数值。在这种情况下，只需要5比特来表示量化的DCT系数。
控制器CON实际上实行对于图1到6所示的任何特性所描述的步骤。为此，控制器接收来自编码的数据流DS的参量，例如在编码的数据流DS中的控制码CC规定的译码器输入缓存器延时ΔTdib。应当指出，控制码CC相应于MPEG标准中的所谓的“vbv缓存器延时”。控制器CON也可接收来自代码转换器输出缓存器TOB的有关数据量的一个或多个参量，它被包括在这个缓存器或代码转换器输出缓存器延时ΔTtob中或这二者中。而且，控制器CON可以确定或得知代码转换的数据流DST的投影比特率R。根据控制器CON接收的或在控制器中可提供的这样的参量，它计算对于代码转换的数据部分PT的行动译码器输入缓存器延时ΔTdib_new。控制器CON也可根据按照对于图3到6描述的特性的一个或多个算法来调整量化参量。控制器CON可以具有适当地编程的计算机的形式。
控制器CON可以有各种不同的藉以调整量化参量QP的方式。现在将描述一个例子。对于一个已经被代码转换的图象，控制器CON计算(1)它采用的量化参量QP和(2)已经得出的代码转换的数据量(例如，以输出比特数计)的乘积。这个乘积此后被称为图象的复杂度。复杂度可以说是编码该图象如何困难的量度。如果量化参量QP具有相对较大的数值，则可以认为该图象很难编码，这是指，使用相对较少的比特来表示DCT系数，以及相当多的DCT系数应当被四舍五入为“0”，但无论如何，已经得出相对较大的代码转换的数据量。在这种情况下，作为量化参量QP与已经得出的数据量的乘积的复杂度将具有相对较高的数值，从而表示图象很难编码。
假定某种编码类型I、P、或B的图象要被代码转换。在代码转换该图象时采用的量化参量QP的基本值被计算如下。基本值等于相同类型I、P、或B的最后的代码转换的图象的复杂度分别除以图象目标。图象目标是应当理想地通过代码转换该图象而得到的数据量。它可以以各种不同的方式被规定。此后将给出两个例子，一个是短期方法，另一个是长期方法。应当指出，量化参量QP的基本值实际上是根据先前的编码经验被确定的。假定两个接连的图象的各自的复杂性相差不多。这个假定在大多数情况下是正确的。
用来计算量化参量QP的基本值的图象目标可被规定如下。计算了刚好在图象的代码转换的数据从译码器输入缓存器被读出之前的时刻的译码器输入缓存器充满度。参照图3，通过表示图象的代码转换的数据的PT(i)，根据在Twt和Trd之间的时间范围内的代码转换器输出缓存器充满度Ftob和投影比特率R，可以计算译码器输入缓存器充满度Fdib，这个时间范围的长度是ΔTdib+ΔTtrans。规定了刚好在图象的代码转换的数据从译码器输入缓存器被读出之后的译码器输入缓存器充满度应该是多少。参照图3，规定了刚好在时刻Trd后在曲线B和C之间的差值应该是多少，这个差值是想要的译码器输入缓存器充满度。图象目标然后等于译码器缓存器充满度Fdib与想要的译码器缓存器充满度的差值。这样的确定图象目标的方式可被描述如下。在图象被代码转换以前，根据译码器输入缓存器充满度确定“我们在哪里？”和“我们想要在哪里？”。这二者之间的差别就是图象目标。
有可能对于每个图象规定固定的想要的译码器输入缓存器充满度，由此可以作出编码类型I、P、和B之间的区别，以及计算此前描述的图象目标。这可被看作为使用短期目标的方法，短期相应于一个图象的持续时间。然而，如果使用根据长期目标的方法，则通常将得到更好的图象质量，长期相应于N个图象的序列，N是整数。这在可以以序列中的其它图象的图象目标为代价，把较高的图象目标分配给N个图象的序列中的一个相对较复杂的图象的意义上，能提供图象目标方面的灵活性。因此，可以得到甚至更高的图象质量。
以下是使用长期目标的方法的例子。对于将来的时刻规定了想要的译码器输入缓存器充满度。将来的时刻是刚好在紧跟先前的代码转换的图象的第N个图象从译码器输入缓存器被读出以后的时刻。这样，如果N是1，则将来的时刻就是刚好在当前被代码转换的图象从译码器输入缓存器被读出以后的时刻。然而，如果N是1，则这相应于此前描述的使用短期目标的方法。整数N最好相应于被包含在一组图象中的图象数(例如，在MPEG中所规定的)。例如，N可以是12。
上述的将来时刻可以根据由与当前被代码转换的图象有关的“vbv缓存器延时”规定的译码器输入缓存器延时ΔTdib来进行计算。假定“现在”是刚好在当前要被代码转换的图象被写入到代码转换器输出缓存器之前的时刻。参照图3，PT(i)是当前要被代码转换的图象，则“现在”是时刻Twt。将来的时刻是在“现在”开始的时间范围的结束点，该时间范围具有的长度是译码器输入缓存器延时ΔTdib和代码转换延时ΔTtrans加上N-1个图象周期的和值。这样，将来的时刻是“现在”加上ΔTdib加上ΔTtrans加上N-1乘ΔTpt，ΔTpt是图象周期。译码器输入缓存器延时ΔTdib与代码转换延时ΔTtrans的和值标志N个图象的第一图象从译码器输入缓存器被读出的时刻。因此，由于图象是在每个图象周期从译码器输入缓存器被读出的，第N个图象就在第一个图象被读出以后的N-1个图象周期被读出。
对于要被代码转换的N个接连的图象的一组目标是根据上述的时间范围、在这个时间范围期间对于代码转换的数据流的投影比特率、实际的代码转换器输出缓存器充满度、和在上述的将来时刻的想要的译码器输入缓存器充满度而被计算的。该组目标代表通过代码转换接连的N个图象应当理想地得到的数据量。也就是，如果该组目标被满足，则译码器输入缓存器充满度将是在将来时刻的想要的译码器输入缓存器充满度。
组目标被计算如下。在上述的时间范围期间将从代码转换器输出缓存器被代码转换到译码器输入缓存器的数据量是根据投影比特率被计算的。组目标是上述的数据量减去实际的代码转换器输出缓存器充满度以及减去想要的译码器输入缓存器充满度。例如，假定在所关心的时间范围中的比特率是常数并且等于R。那麽，在该时间范围期间从代码转换器输出缓存器被代码转换到译码器输入缓存器的数据量将是R乘以时间范围的长度。这样，组目标等于R乘以由时间范围的长度减去实际的代码转换器输出缓存器充满度以及减去想要的译码器输入缓存器充满度。
对于要被代码转换的图象的图象目标是根据上述的组目标以以下的方式被计算的。首先计算最后N个代码转换的图象的复杂度的总和。图象目标是最后的具有与要被代码转换的图象相同的编码类型的被代码转换的图象的复杂度，它乘以组目标以及被除以复杂度的总和。这样，如果最近的代码转换的图象是相对较复杂的，意思是其复杂度具有高的数值，则要被代码转换的具有相同编码类型的接连的图象将具有相对较高的图象目标。
应当指出，以前几段给出的图象目标没有考虑图象复杂度，而是从短期内的实际的缓存器充满度和想要的缓存器充满度、即下一个图象直接得到的。这样，这个基于短期的图象目标是与在前面的段落中给出的基于长期的图象目标的严格比较。在前段中给出的基于长期的图象目标考虑到某些图象可以比其它的更复杂，因此当以其它的图象为代价进行代码转换时，应当允许它们产生更多的比特。因此，可以防止量化参量QP受到相对较大的短期的起伏，这种起伏对于图象质量是不利的。
有利地，对基于长期的图象目标进行检验以使得确保如果通过代码转换图象而得到的数据量理想地等于这个图象目标，则译码器输入缓存器既不下溢也不上溢。图4和5分别显示了用于上溢和下溢的检验方法。如果图象目标会造成下溢，则把它减小以防止下溢。反之，如果图象目标会造成上溢，则把它增加以防止上溢。量化参量QP的基本值是通过把最后的代码转换的相同编码类型图象的复杂度除以已被检验的图象目标而得到的。
量化参量QP的基本值可被应用于要被代码转换的图象中的每个宏块。然而，根据图象质量逐个宏块地调整量化参量的数值一般是有利的。这可以以下面的方式来进行。MPEG数据流包括控制码，它表示对于每个宏决曾被用来编码该宏块的量化参量的数值。这个数值(以后将被称为原始值)被用来得出相关系数。这样，对于每个宏块得出相关系数。要被应用来代码转换宏块的量化参量QP的值等于量化参量QP的基本值乘以宏块的相关系数。
相关系数可以以下面的方式被计算。每个原始值被除以取决于所考虑的宏块的编码类型的加权因子，以便得到加权的原始值。计算最后代码转换的图象的加权的原始值的平均值，以便得出平均的原始值。相关系数等于两倍的当前原始值加上平均原先值与当前的原始值加上两倍的平均原始值的比值。
此前和参照图3-7描述的确定量化参量QP的数值的各个不同方面共同地具有以下的特性。与要被代码转换的数据部分PT有关的译码器输入缓存器延时ΔTdib被用来确定用于代码转换该数据部分PT的量化参量QP。这样，在代码转换MPEG数据流时，与编码的图象有关的vbv缓存器延时被用来确定用于代码转换该图象的量化参量。这样做的理由，例如，可从图3得以了解。译码器输入缓存器延时ΔTdib越大，则刚好在所关心的数据部分从译码器输入缓存器被读出之前译码器输入缓存器越被充满(Fdib越大)，反之亦然。由于译码器输入缓存器延时ΔTdib被用来确定量化参量QP，所以可以防止译码器输入缓存器超过上限(上溢)，或低于下限(下溢)。而且，在针对当第N个接下来的数据部分从译码器输入缓存器被读出时想要的译码器输入缓存器充满度的长期方法中，译码器输入缓存器延时ΔTdib可被用来计算在编码N个接连的数据部分时得到的想要的代码转换的数据量。对于量化参量QP的适当的数值可从该想要的数据量得到。
附图和前面对它们的描述都是为了显示本发明而不是限制本发明。显然，有多种属于附属权利要求的范围内的替换方案。在这方面，将作出以下的有关说明。
在各个单元上，有多种物理上扩展功能的方式或功能性元件。在这方面，附图是非常概略的，每个附图只表示本发明的一个可能的实施例。因此，虽然附图显示了作为不同的方块的不同的功能性元件，但这决不排除某些功能性元件或所有功能性元件作为单个物理单元来实施。
在权利要求中，括号之间的任何参考符号将不认为是对所涉及的权利要求的限制。
权利要求
1.用于对数据流(DS)进行代码转换的方法，该数据流(DS)包括时间复接的编码的数据(D)和控制数据(C)，该方法包括对编码的数据(D)进行代码转换(T)以便得出在尺寸上不同于编码的数据(D)的代码转换的数据(DT)，其特征在于，该方法包括以下步骤调整(A)用于代码转换的数据(DT)的控制数据(C)，以便得出在尺寸上基本上等于控制数据(C)的自适应的控制数据(CA)；把代码转换的数据(DT)和自适应的控制数据(CA)写入到代码转换器输出缓存器(TOB)中；以及从代码转换器输出缓存器(TOB)读出代码转换的数据(DT)和自适应的控制数据(CA)，以便得出代码转换的数据流(DST)。
2.如权利要求1中所要求的方法，其特征在于，其中数据流(DS)包括控制码(CC)，控制码(CC)规定了对于与它有关的编码的数据部分(P)的译码器输入缓存器延时(ΔTdib)，输入缓存器延时(ΔTdib)是编码的数据部分(P)被写入到译码器输入缓存器(DIB1)的时刻(Twd1)与编码的数据部分(P)从译码器输入缓存器(DIB1)被读出的时刻(Trd1)之间的差值，其特征在于，该方法包括以下步骤-计算代码转换器输出缓存器延时(ΔTtob)，它是通过代码转换编码的数据部分(P)而得到的代码转换的数据部分(PT)被写入到代码转换器输出缓存器(TOB)的时刻(Twt)与代码转换的数据部分(PT)从代码转换器输出缓存器(TOB)被读出的时刻(Trt)之间的差值；-计算新的译码器输入缓存器延时(ΔTdib_new)，它基本上等于译码器输入缓存器延时(ΔTdib)和代码转换延时(ΔTtrans)的和值减去代码转换器输出缓存器延时(ΔTtob)；以及-为代码转换的数据部分(PT)提供自适应的控制码(CCA)，它规定了新的译码器输入缓存器延时(ΔTdib_new)。
3.如权利要求2中所要求的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤-计算代码转换器输出缓存器充满度(Ftob)，它是在代码转换的数据部分(PT)被写入到代码转换器输出缓存器(TOB)的时刻(Twt)被包含在代码转换器输出缓存器中的数据量(A-B)；-计算译码器输入缓存器充满度(Fdib)，它是在代码转换的数据部分(PT)从译码器输入缓存器被读出的时刻(Trd)将要被包含在接收代码转换的数据流的译码器输入缓存器中的数据量(B-C)，译码器输入缓存器充满度(Fdib)是根据代码转换器输出缓存器充满度(Ftob)、对于代码转换的数据流的投影比特率(R)、以及译码器输入缓存器延时(ΔTdib)与代码转换延时(ΔTtrans)的和值而被计算的；以及-根据译码器输入缓存器充满度(Fdib)调整量化参量(QP)，确定将要被包括在代码转换的数据部分(PT)中的数据量(XPT)。
4.如权利要求3中所要求的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤-确定对于被包括在代码转换的数据部分(PT)中的数据量(XPT)的目标(Ttarget)；-检验目标(Ttarget)是否超过译码器输入缓存器充满度(Fdib)，如果超过的话，则减小目标(Ttarget)，以便得到不超过译码器输入缓存器充满度(Fdib)的检验的目标(Ttarget_ver)；以及-根据检验的目标(Ttarget)调整量化参量(QP)。
5.如权利要求2中所要求的方法，其中在接连的代码转换的数据部分(PT)从接收代码转换的数据流的译码器输入缓存器被读出的时刻之间有固定的时间间隔(ΔTpt)，其特征在于，该方法包括以下步骤-确定对于被包括在代码转换的数据部分(PT)中的数据量(XPT)的目标(Ttarget)；-计算代码转换器输出缓存器充满度(Ftob)，它是在代码转换的数据部分(PT)被写入到代码转换器输出缓存器(TOB)的时刻(Twt(i))被包含在代码转换器输出缓存器(TOB)中的数据量(A-B)；-计算接连的译码器输入缓存器充满度(Fdib_next)，它是在刚好在代码转换的数据部分(PT)从译码器输入缓存器被读出之前的时刻(Trd(i+1)-δ)将要被包含在译码器输入缓存器中的数据量(B-C)，下一个译码器输入缓存器充满度(Fdib_next)是根据目标(Ttarget)、代码转换器缓存器充满度(Ftob)，对于代码转换的数据流的投影比特率(R)、以及译码器输入缓存器延时ΔTdib、代码转换延时(ΔTtrans)、与固定的时间间隔(Tpt)这三者的和值而被计算的；-检验下一个译码器输入缓存器充满度(Fdib_next)是否超过预定的最大值(MAX)，如果超过的话，则提高目标(Ttarget)，以便得到其下一个译码器输入缓存器充满度(Fdib_next)不超过预定的最大值MAX的检验的目标(Ttarget_ver)；以及-根据检验的目标(Ttarget_ver)调整量化参量(QP)以确定被包括在代码转换的数据部分(PT)中的数据量(XPT)。
6.如权利要求2中所要求的方法，其中代码转换的数据部分位于权利要求2中提到的代码转换的数据部分的前面，这些数据部分此后分别被称为当前的代码转换的数据部分(PT(i-k))和将来的代码转换的数据流(PT(i))，其特征在于，该方法包括以下步骤-规定想要的译码器输入缓存器充满度(Fdib_des)，它是在将来的代码转换的数据部分(PT(i))从译码器输入缓存器被读出的时刻(Trd(i))译码器输入缓存器优选地应当包含的数据量(B-C)；-预测与将来的数据部分(PT(i-k))有关的译码器输入缓存器延时(ΔTdib)；-计算想要的代码转换器输出缓存器充满度(Ftob_des)，它是在将来的代码转换的数据部分(PT(i))被写入到代码转换器输出缓存器的时刻(Twt(i))代码转换器输出缓存器优选地应当包含的数据量(A-B)；想要的代码转换器输出缓存器充满度(Ftob_des)是根据对于代码转换的数据流的投影比特率(R)以及预计的译码器输入缓存器延时(ΔTdib)与代码转换延时(ΔTtrans)的和值而被计算的；以及-根据想要的代码转换器输出缓存器充满度(Ftob_des)调整量化参量(QP)，以确定被包括在当前的代码转换的数据部分(PT(i-k))中的数据量(XPT(i-k))。用于代码转换数据流(DS)的代码转换器，该数据流(DS)包括时间复接的编码的数据(D)和控制数据(C)，该代码转换器包括代码转换电路(TRC)，用于代码转换编码的数据(D)，以便得出在尺寸上不同于编码的数据(D)的代码转换的数据(DT)，其特征在于，代码转换器包括控制器(CON)，用于为代码转换的数据(DT)调整控制数据(C)，以便得出在尺寸上基本上等于控制数据(C)的自适应的控制数据(CA)；以及代码转换器输出缓存器(TOB)，用于提供以代码转换的数据流(DST)的形式的代码转换的数据(DT)和自适应的控制数据(CA)。
7.代码转换的数据流(DST)，它是通过代码转换包括控制码(CC)和编码的数据部分(P)的数据流(DS)而得到的，每个控制码(CC)规定了对于与它有关的编码的数据部分(P)的译码器输入缓存器延时(ΔTdib)，该输入缓存器延时(ΔTdib)是编码的数据部分(P)被写入到译码器输入缓存器(DIB1)的时刻(Twd1)与编码的数据部分(P)从译码器输入缓存器(DIB1)被读出的时刻(Trd1)之间的差值，其特征在于，代码转换的数据流(DST)包括自适应的控制码(CCA)，它规定了新的译码器输入缓存器延时(ΔTdib_new)。
8.如权利要求1中所要求的方法，其中数据流(DS)包括控制码(CC)，控制码(CC)规定了对于与它有关的编码的数据部分(P)的译码器输入缓存器延时(ΔTdib)，该译码器输入缓存器延时(ΔTdib)是编码的数据部分(P)被写入到译码器输入缓存器(DIB1)的时刻(Twd1)与编码的数据部分(P)从译码器输入缓存器(DIB1)被读出的时刻(Trd1)之间的差值，其特征在于，该方法包括以下步骤-根据译码器输入缓存器延时(ΔTdib)计算量化参量(QP)的数值，量化参量(QP)确定将要被包括在通过代码转换编码的数据部分(P)而得出的的代码转换的数据部分(PT)中的数据量(XPT)。
9.如权利要求7中所要求的代码转换器，其中数据流(DS)包括控制码(CC)，控制码(CC)规定了对于与它有关的编码的数据部分(P)的译码器输入缓存器延时(ΔTdib)，该译码器输入缓存器延时(ΔTdib)是编码的数据部分(P)被写入到译码器输入缓存器(DIB1)的时刻(Twd1)与编码的数据部分(P)从译码器输入缓存器(DIB1)被读出的时刻(Trd1)之间的差值，其特征在于，代码转换器包括-控制器(CON)，它被编程用来根据译码器输入缓存器延时(ΔTdib)计算量化参量(QP)的数值，量化参量(QP)确定将要被包括在通过代码转换编码的数据部分(P)而得出的的代码转换的数据部分(PT)中的数据量(XPT)。
10.用于如权利要求7中所要求的代码转换器的计算机程序产品，其特征在于，其中计算机程序产品包括一组用于执行如权利要求9中所要求的方法的指令。
全文摘要
数据流(DS)包括时间复接的编码的数据(D)和控制数据(C)。数据流(DS)例如可以是代表图象序列的MPEG类型。对编码的数据(D)进行代码转换(T),从而得到在尺寸上不同于编码的数据(D)的已代码转换的数据(DT)。控制数据(C)被针对已代码转换的数据(DT)进行调整,以便得到在尺寸上几乎与控制数据(C)没有差别的已调整的控制数据(CA)。已代码转换的数据(DT)和已调整的控制数据(CA)被写入到代码转换器输出缓存器(TOB)和从代码转换器输出缓存器(TOB)被读出,以便得到已代码转换的数据流(DST)。这允许有效地使用藉以传输已代码转换的数据流(DST)的传输信道,因而它能给出满意的代码转换质量。根据被包含在代码转换器输出缓存器(TOB)中的数据量和被包含在数据流(DS)中的控制数据(CC),对已代码转换的数据(DT)的尺寸调整可以进一步给出了满意的代码转换质量。
文档编号H04N7/24GK1273746SQ99801059
公开日2000年11月15日 申请日期1999年4月22日 优先权日1998年4月30日
发明者N·拜勒尔 申请人:皇家菲利浦电子有限公司