编码设备、用于调节目标代码量的方法和记录介质的制作方法

专利名称：编码设备、用于调节目标代码量的方法和记录介质的制作方法
技术领域：
本发明涉及编码设备、用于调节目标代码量的方法和记录介质，其可适当地应用 到如编码器的图像处理设备，该图像处理设备符合例如MPEG(运动图像专家组)的编码标 准编码图像数据。
背景技术：
广泛和频繁使用了这样的技术，其在记录和分发图像之前使用编码器编码图像数 据，并且在显示图像之前使用解码器解码编码的图像数据。在MPEG-2中，如图1A所示，画 面组(GOP)例如由15张画面形成，并且用作重复序列中的画面的单位。
MPEG-2系统定义了三类画面1画面、P画面和B画面。I画面通过使用帧内编码 而不改变其像素值来生成。P画面通过参考之前的I画面或P画面使用前向预测(forward prediction)来生成。B画面通过参考之前和之后的I画面或P画面使用双向预测来生成。
在测试模型(TM) 5的步骤1中提出了根据MPEG-2系统的每个画面的速率控制。在 步骤l中，为了减小GOP中的画面的图像质量的差别，在虚拟缓冲器中累积作为对于GOP可 用的目标代码量的GOP目标代码量、以及作为在编码画面时生成的代码量的生成代码量之 间的代码量之间的差别。然后，在步骤1中，根据代码量的差别和画面类型，将目标代码量 分配给将编码的画面。 如图1B所示，在步骤1中，大的画面目标代码量分配给用作参考图像的I画面和P 画面，而不用作参考图像的B画面被分配有比对于I画面和P画面的画面目标代码量小的 画面目标代码量(例如参见日本未审专利申请公开No. 2008-78978)。

发明内容
要求上述编码器进一步改进比特流中的图像质量。 已经鉴于上述编码技术及其要求做出了本发明，并且本发明提供了一种编码设 备、用于调节目标代码量的方法、以及存储用于调节目标代码量的程序的记录介质，其提供 来改进比特流中的图像质量。 为了满足要求，本发明的编码设备包括编码单元，编码图像数据；计算单元，当 编码图像数据时，计算画面目标代码量以便对于相同类型的画面基本一致；选择单元，从具 有最大值和最小值的交替序列的调节系数中，选择对应于图像的单位内的画面的位置的调 节系数；以及调节单元，通过将通过计算单元计算的画面目标代码量乘以通过选择单元选 择的调节系数，调节画面目标代码量。 编码设备可改进与最大值相关联的画面的图像质量，同时参考与最大值相关联的 画面编码与最小值相关联的画面，从而减小图像质量的劣化。 本发明的用于调节目标代码量的方法，包括下述步骤当编码图像数据时计算画 面目标代码量，以便对于相同类型的画面基本一致；从具有最大值和最小值的交替序列的 调节系数中，选择对应于图像处理的单位中的画面的位置的调节系数；以及通过将通过计
3算单元计算的画面目标代码量乘以通过选择单元选择的调节系数，调节画面目标代码量。
该方法可改进与最大值相关联的画面的图像质量，同时参考与最大值相关联的画 面编码与最小值相关联的画面，从而减小图像质量的劣化。 此外，本发明的记录介质中存储的程序包括下述步骤当编码图像数据时计算画 面目标代码量，以便对于相同类型的画面基本一致；从具有最大值和最小值的交替序列的 调节系数中，选择对应于图像处理的单位中的画面的位置的调节系数；以及通过将通过计 算单元计算的画面目标代码量乘以通过选择单元选择的调节系数，调节画面目标代码量。
这可改进与最大值相关联的画面的图像质量，同时参考与最大值相关联的画面编 码与最小值相关联的画面，从而减小图像质量的劣化。 根据本发明，可改进与最大值相关联的画面的图像质量，并且通过参考与最大值 相关联的画面编码与最小值相关联的画面，可以防止与最小值相关联的画面的图像质量劣 化。因此，本发明可实现能够改进比特流中的图像质量的编码设备、用于调节目标代码量的 方法、存储用于调节目标代码量的程序的记录介质。


图1A和1B是图示根据步骤1的典型速率控制技术(1)的示意图。 图2是图示编码器的整体结构的示意图。 图3A和3B是图示根据步骤1的典型速率控制技术(2)的示意图。 图4是图示目标比特率计算单元的结构的示意图。 图5A、5B和5C是图示根据第一实施例的速率控制技术的示意图。 图6A和6B是图示涉及典型速率控制技术的问题的示意图。 图7A和7B是图示根据第一实施例的G0P之间的图像质量的改进的示意图。 图8是图示目标代码量调节处理的过程的流程图。 图9是图示根据第二实施例的目标比特率计算单元的结构的示意图。
具体实施例方式
参考附图，将以下述顺序提供本发明的实施例的详细描述。
1.第一实施例(速率控制的细节仅包括I画面和P画面)
2.第二实施例(包括B画面)
3.其他实施例
〈1.第一实施例>
[1-1.编码器的结构] 在图2中，参考标号1表示编码器整体。编码器1包括编码部分2和代码量控制 部分3。编码部分2根据例如MPEG(运动画面专家组)2系统，编码从外部源提供的图像数 据。代码量控制部分3通过将下述代码量逼近对于每个G0P(画面组)预设的目标GOP代 码量，执行速率控制，所述代码量将是通过使用编码部分2编码图像数据(以下称为"比特 流")生成的生成代码量。 如图3A所示，编码器1创建作为图像处理的单位的GOP，该GOP包括处于前部的I 画面和接连的P画面序列2到14。 I画面通过使用帧内编码而不改变其像素值来生成。P画面通过参考之前的I画面或P画面使用前向预测来生成。 在通过输入端子10从外部设备接收图像数据时，编码部分2(图2中)将图像数 据馈送到减法器11和预测单元12。 如果从预测单元12提供参考图像数据给减法器ll，则减法器11创建表示参考图 像数据和该图像数据之间的差别的差分信息，并将该差分信息馈送到正交变换单元13。另 一方面，如果没有从预测单元12提供参考图像数据，则减法器11将图像数据作为差分信息 馈送到正交变换单元13。 正交变换单元13使差分信息经历正交变换处理，如离散余弦变换(DCT)，以生成 正交变换系数并将其馈送到量化单元14。量化单元14量化正交变换系数，同时在代码量控 制部分3的控制下改变量化步幅，以生成量化系数并将其馈送到逆量化单元15和可变长度 编码单元16。 逆量化单元15逆量化量化系数以生成本地正交变换系数，并将其馈送到逆正交 变换单元17。逆正交变换单元17使本地正交变换系数经历逆正交变换处理以生成本地差 分信息，并将其馈送到加法器19。 加法器19按时间顺序将从预测单元12提供的之前的本地图像数据和差分信息相 加以生成当前本地图像数据，并将其存储在图像存储单元18中。 预测单元12从图像数据和当前本地图像数据提取运动矢量，并使图像数据经历 运动补偿处理。然后，预测单元12将补偿后的图像数据作为参考图像数据馈送到减法器 11。 可变长度编码单元16根据编码表使从量化单元14馈送的量化系数经历可变长度 编码，以生成比特流。然后，可变长度编码单元16将比特流馈送到代码量控制部分3，同时 将比特流经由输出端子20输出到外部设备。 基于通过可变长度编码单元16馈送的比特流的代码量，代码量控制部分3计算要 由量化单元14使用的量化步幅。 代码量控制部分3将从可变长度编码单元16馈送的比特流提供到过量/不足量 代码量计算单元21。 过量/不足量代码量计算单元21具有基于预定的基本G0P代码量预设的G0P目标 代码量。过量/不足量代码量计算单元21计算编码GOP单元中的比特流(以下称为"GOP 生成代码量")和GOP目标代码量之间的代码量的差别，并将获得的代码量的差别馈送到代 码分发速率计算单元23。 代码分发速率计算单元23通过将由过量/不足量代码量计算单元21给出的代码 量的差别与基本GOP代码量相加，计算用于之后的GOP的GOP目标代码量，并将获得的GOP 目标代码量馈送到目标比特率计算单元24和过量/不足量代码量计算单元21 。结果，在过 量/不足量代码量计算单元21中设置用于之后的GOP的GOP目标代码量。
目标比特率计算单元24基于通过代码分发速率计算单元23给出的GOP目标代码 量，计算用于之后的GOP的目标比特率。 此外，目标比特率计算单元24执行下面将详细描述的目标代码量调节处理，以基 于目标比特率计算每个画面的调节后的目标代码量，并将获得的调节后的目标代码量馈送 到量化步幅计算单元25。
在从可变长度编码单元16接收到每个画面的比特流之后，过量/不足量代码量计 算单元21从预设的G0P目标代码量减去对应画面的比特流的代码量(以下，称为"画面生 成代码量S")，并通过下述等式计算剩余代码量R。画面生成代码量S包含对于GOP内的每 类画面的所有生成代码量。
[等式1]
R = R-S 过量/不足量代码量计算单元21将画面生成代码量S和剩余代码量R馈送到目 标比特率计算单元24。此外，过量/不足量代码量计算单元21将每个宏块的生成代码量馈 送到量化步幅计算单元25。 目标比特率计算单元24执行下面将详细描述的目标代码量调节处理，以基于目 标比特率、画面生成代码量S和剩余代码量R计算调节后的目标代码量，并将获得的调节后 的目标代码量馈送到量化步幅计算单元25。 量化步幅计算单元25基于由目标比特率计算单元24给出的调节后的目标代码量 以及每个宏块的生成代码量，计算量化步幅，使得画面生成代码量S逼近调节后的目标代 码量。量化单元14设计为用获得的量化步幅生成量化系数。 利用上述结构，编码器1生成比特流，使得画面生成代码量变为等于通过代码量 控制部分3的调节后的目标代码量，该代码量控制部分3计算调节后的目标代码量，并基于 调节后的目标代码量执行量化。编码器1执行速率控制，使得通过下面将描述的目标代码 量调节处理，G0P生成代码量逼近GOP目标代码量，该目标代码量调节处理基于画面生成代 码量计算调节后的目标代码量。
[1-2.画面目标代码量调节处理] 将关于根据用于调节目标代码量的程序通过目标比特率计算单元24执行的目标 代码量调节处理进行描述。目标比特率计算单元24设计为根据MPEG(运动画面专家组)2 系统的TM 5中的步骤1对每个画面计算调节目标代码量(调节目标代码量Ti和TpC)。
具体地，目标比特率计算单元24基于获得的目标比特率和通过过量/不足量代码 量计算单元21馈送的剩余代码量和画面生成代码量S，计算画面目标代码量Ti和Tp。根 据TM5中的步骤l，对于每个画面的画面生成代码量S假设为根据画面的类型是相同的，因 此，画面目标代码量几乎均匀地分配到相同类型的画面。 如图4所示，目标比特率计算单元24中的画面类型标识部分31标识要经历用于 计算其目标代码量的处理的画面的画面类型(即，I画面或P画面)以及画面号。如果要 处理的画面是I画面，则画面类型标识部分31将目标比特率馈送到I画面目标代码量计算 部分32。 I画面目标代码量计算部分32通过使用等式2计算参数Xi，然后通过使用等式3
计算目标代码量Ti。 I画面目标代码量计算部分32将画面目标代码量Ti馈送到调节系数
选择部分35。注意，比特率意味着目标比特率，并且Np和Nb分别是G0P中还没有编码的P
画面和B画面的数量。因为在该实施例中没有B画面，所以Nb典型地取值"0"。[等式幻 Xi = 160X比特率/115[等式3]
77 = max
1+ ^ ^ +
,比特率/(8x画面速率) 如果要处理的画面是P画面，则画面类型标识部分31将目标比特率、画面生成代
码量S和剩余代码量R、以及标识的画面号馈送到P画面目标代码量计算部分34。 P画面目标代码量计算部分34通过使用等式4计算参数Xp，并通过使用等式5计
算画面目标代码量。[等式4] Xp = 60X比特率/115[等式5]
7) = max
,比特率/(8x画面速率)
K娜 在日本电视工程师协会的期刊(Vol. 49， No. 4(1995))中描述了画面目标代码量 Ti、Tp和Tb的计算算法。 如图3B所示，P画面目标代码量计算部分34计算画面目标代码量Tp，以便如同典 型编码器的情况均匀分配到所有P画面。 调节系数选择部分35预先存储调节系数，所述调节系数具有随着要处理的画面 号(即，G0P内的画面位置)朝G0P中的最后画面号移动一位、通过交替增加和减少调节系 数而获得的最大调节系数值和最小调节系数值的交替序列。除了画面目标代码量Ti和Tp 外，调节系数选择部分35选择对应于画面号的调节系数，并且将其馈送到画面目标代码量 调节部分36。 更具体地，如图5B所示，调节系数选择部分35对于偶数编号的画面2、4、6、8、10、 12和14的画面目标代码量Tp选择"1. 5"的调节系数，而调节系数选择部分35对奇数编号 的画面3、5、7、9、11和13的画面目标代码量Tp选择从"0.5"开始的调节系数作为参考值。
然而，调节系数选择部分35对于位于G0P中的最后位置的画面号15的画面目标 代码量Tp选择"1.0"的调节系数，以便充分使用G0P目标代码量，从而不浪费其任何。类 似地，调节系数选择部分35对G0P内的第一位置的I画面的画面目标代码量Ti选择"1. 0" 的调节系数。 简而言之，调节系数选择部分35选择交替增加和减少的调节系数，以对偶数编号 的画面给出最大值，而对奇数编号的画面给出最小值。 画面目标代码量调节部分36将画面目标代码量Ti和Tp乘以通过调节系数选择 部分35选择的调节系数，以确定调节后的目标代码量TpC。画面目标代码量调节部分36将 调节后的目标代码量TpC馈送到过量/不足量代码量计算单元21。 更具体地，画面目标代码量调节部分36将偶数编号的画面2、4、6、8、10、12和14 的画面目标代码量Tp乘以"1. 5"的调节系数，并且得到的值称为调节后的目标代码量TpC。画面目标代码量调节部分36将奇数编号的画面3 、 5 、 7 、 9 、 11和13的画面目标代码量Tp乘 以从"O. 5"开始的调节系数，并且得到的值称为调节后的目标代码量TpC。
此外，画面目标代码量调节部分36将画面号1和15的画面目标代码量Ti和Tp 乘以"1. 0"的调节系数，并且得到的值分别称为调节后的目标代码量TiC和TpC。注意，当 调节系数是"l. O"时，画面目标代码量调节部分36可以认为画面目标代码量Ti和Tp为调 节后的目标代码量TiC和TpC，而不用乘以调节系数。 结果，如图5C所示，每当画面号递增1时，调节后的目标代码量TpC展现交替增加 和减少的值。 作为处理的结果，偶数编号的P画面随着调节后的目标代码量TpC的增加可使其 图像质量改进。此外，通过参考改进的图像质量的P画面，即使奇数编号的P画面的代码量 减小，奇数编号的P画面也可使其图像质量劣化减小。因此，与不使用调节系数乘法的普通 技术相比，画面目标代码量调节部分36可整体改进G0P的图像质量。 当人观察交替安排的好的质量的图像和相对差的质量的图像时，人对好质量图像 的视觉地感知超过对差质量图像的感知。基于该理论，当观察者在显示设备上观看通过解 码比特流获得的图像数据时，画面目标代码量调节部分36可使得图像看起来是比其实际 的等级更高的等级。 过去的编码器将更多的画面目标代码量分配给I画面而不是其他画面，如图6B所 示。这导致无论何时I画面出现，编码器都以非常好的质量的图像显示解码的图像数据，从 而为观察者给出已经切换图像的印象。 画面目标代码量调节部分36增加紧接在I画面之后的P画面(即，画面号2)的 调节后的目标代码量TpC。画面目标代码量调节部分36的该操作可以改进紧接在I画面之 后的画面的图像质量。 画面目标代码量调节部分36对于紧接在G0P中的最后P画面之前的画面(即，画 面号14)增加调节后的目标代码量TpC。画面目标代码量调节部分36的该操作可改进下一 I画面之前的最后P画面(即，画面号15)的图像质量。 换句话说，画面目标代码量调节部分36可改进紧接在I画面之前的两个画面和紧 接在I画面之后的一个画面的图像质量。结果，画面目标代码量调节部分36可无缝连接G0P 而没有显著的I画面，如图7A和7B所示，并且可整体改进解码的图像数据的图像质量。
此外，画面目标代码量调节部分36选择对应于每个奇数编号的画面3、5、7、9、11 和13的调节系数，使得随着要处理的画面改变为G0P中的较后的画面，调节系数从"O. 5" 的参考值逐渐增加。 更具体地，画面目标代码量调节部分36将奇数编号的画面3、5、7、9、11和13的画
面目标代码量Tp分别乘以调节系数0. 523、0. 523、0. 531、0. 539、0. 555和0. 602。 因此，画面目标代码量调节部分36可朝向G0P中的最后画面逐渐改进画面的图像
质量，因此可改进位于GOP中的较后部分的画面的图像质量，所述较后部分可能由于参考
导致的误差的传播而劣化。因此，画面目标代码量调节部分36可均衡G0P的前一半中的画
面和后一半中的画面的图像质量，并因此无缝连接G0P。 上述一系列目标代码量调节处理用硬件或软件是可行的。在用软件执行目标代 码量调节处理的情况下，目标比特率计算单元24虚拟地形成在CPU(中央处理单元)和RAM(随机存取存储器)中。将ROM中存储的可变长度解码程序加载到RAM中开始了目标代 码量调节处理。 目标比特率计算单元24因此计算画面目标代码量Tp以便均衡每个画面的图像质 量。然后，目标比特率计算单元24将目标计数乘以对应于画面号的调节系数，使得确定的 调节后的目标代码量TpC交替增加和减小。 利用该操作，目标比特率计算单元24通过使奇数编号的P画面参考具有大代码量 的偶数编号的P画面，可生成具有小代码量的奇数编号的P画面。目标比特率计算单元24 减小奇数编号的P画面的图像质量劣化，同时改进偶数编号的P画面的图像质量，从而整体 改进G0P的图像质量。
[1-3.具体过程] 参考图8中的流程图，将关于根据目标代码量调节处理过程RT1执行的目标代码 量调节处理进行描述。 在从过量/不足量代码量计算单元21接收关于画面生成代码量和剩余代码量的 信息时，目标比特率计算单元24从步骤SP1开始目标代码量调节处理过程RT1。
在步骤SP1，目标比特率计算单元24标识要处理的画面是否是I画面。如果结果 是肯定的，则因为画面是I画面，所以目标比特率计算单元24进行之后的步骤SP2。
在步骤SP2，目标比特率计算单元24通过使用等式2和3，对I画面计算画面目标 代码量Ti，然后转到最后步骤，以完成目标代码量调节处理过程RT1。 相反，如果在步骤SP1结果是否定的，则因为要处理的画面是P画面，所以目标比 特率计算单元24转到后面的步骤SP3。 在步骤SP3，目标比特率计算单元24通过使用等式4和5计算P画面的画面目标
代码量Tp，同时通过使用等式1更新剩余代码量R，并转到后面的步骤SP4。 在步骤SP4，目标比特率计算单元24从按画面号的顺序具有最大值和最小值的交
替序列的调节系数中，选择对应于该画面号的调节系数，并转到后面的步骤SP5。 在步骤SP5，目标比特率计算单元24将在步骤SP3中获得的画面目标代码量Ti和
Tp乘以对应于画面号的调节系数，以确定调节后的目标代码量TiC和TpC，并转到最后的步
骤，以完成目标代码量调节处理过程RT1。[1-4.操作和效果] 利用上述结果，编码器1计算画面目标代码量Tp，该画面目标代码量Tp是为编码 图像数据画面所需的目标代码量。编码器1从下述调节系数选择对应于作为图像处理的单 位的GOP内的画面的位置(g卩，画面号)的调节系数，所述调节系数具有通过每当页面号递 增1就交替增加和减少调节系数而获得的最大值和最小值的交替序列。编码器1将画面目 标代码量Tp乘以选择的调节系数以调节画面目标代码量Tp，并确定调节后的目标代码量 TpC。 编码器1生成其代码量重复增加和减少的比特流，以便交替呈现具有大代码量的
画面和具有减小的代码量的画面。编码器1可改进具有大代码量的画面的图像质量，同时
通过参考具有改进的图像质量的画面编码具有减小的代码量的画面，可以减小具有减小的
代码量的画面的图像质量劣化。这允许编码器1整体改进GOP的图像质量。 编码器1计算画面目标代码量Tp，以便几乎均匀分配给相同类型的画面。编码器
91可将均匀分配的画面目标代码量改变为其值在最大值和最小值之间交替的调节后的目标
代码量TpC，从而编码图像数据使得画面代码量值Ti和Tp在最大值和最小值之间交替。 对于I画面之后编码的画面，编码器1选择大于1的调节系数。 因为编码器1可改进紧接在对其分配最大代码量的I画面之后的画面的图像质
量，所以具有相对较低的图像质量的I画面和之后的画面可自然地彼此连接，而不允许I画
面突出。 编码器1计算画面目标代码量Tp，使得比特流的代码量等于设置给每个GOP的 GOP目标代码量，并且对GOP中的最后的画面选择调节系数1。 利用该技术，编码器1可分配所有剩余代码量作为调节后的目标代码量Tp，并因 此没有剩下冗余代码量，所述剩余代码量通过从GOP目标代码量减去编码比特流的代码量 而获得。 编码器1对紧接在GOP中的最后画面之前的画面(即，画面号14)选择大于1的 调节系数。 编码器1可关于具有好的图像质量的画面编码GOP中的最后的画面，并且可改进 紧接在作为下一 GOP中的前面的I画面之前的两个画面的图像质量。 利用该方法，编码器1可改进紧接在对其分配最大代码量的I画面之前的画面的 图像质量，并因此GOP可无缝地彼此连接而不允许I画面突出。 编码器1被设计为每当要处理的画面朝GOP中的最后画面移动时(即，随着画面 号递增)就选择更高的调节系数。 编码器1可朝向下一GOP中的I画面逐渐改进画面的图像质量，从而进一步无缝 连接GOP。 每个GOP包含I画面和P画面。因为该GOP结构允许所有画面用作参考画面，所 以编码器1可建立具有改进的图像质量的画面、和参考其编码的具有减小的代码量的画面 之间的关系，并且充分展现本发明的效果。 根据上述结构，编码器1设置调节后的目标代码量，使得GOP内的比特流中的每个 画面的代码量交替增加和减小。编码器1编码图像数据，使得对应于画面的比特流的代码 量满足调节后的目标代码量。 编码器1使得具有大代码量的画面的图像质量为I画面的图像质量，并因此可以
改进每隔一画面的图像质量。当显示解码图像时，编码器l可对观察者给出这样的印象整
个解码图像数据的图像质量已经通过周期性地仅示出具有改进的图像质量的画面而改进。
因此，本发明可以实现能够改进图像质量的编码设备、用于调节目标代码量的方法、和存储
用于调节目标代码量的程序的记录介质。 〈2.第二实施例> 图9中图示了第二实施例，其中与图1到8中所示的第一实施例相同的部分用相 同的参考标号表示。第二实施例与第一实施例的不同在于，GOP除了 I画面和P画面外还 包括B画面。第二实施例与第一实施例的不同还在于对于各个I画面、P画面和B画面的 每个提供了调节系数选择单元和目标代码量调节单元。 如图9所示，当要处理的画面是I画面时，目标比特率计算单元50中的I画面目 标代码量计算部分32通过使用等式2生成画面目标代码量Ti，并将其馈送到I画面调节系数选择部分35A。 Nb表示还没有编码的B画面的数量，并且Kb是根据B画面的量化尺度的 速率。Kb = 1. 4。 I画面调节系数选择部分35A选择对应于画面号的调节系数"1. O"，并将其馈送到 I画面目标代码量调节部分36A。 I画面目标代码量调节部分36A将画面目标代码量Ti乘 以"1. 0"的调节系数，以生成调节后的目标代码量TiC。 P画面目标代码量计算部分34通过使用等式4和5生成画面目标代码量Tp。 P画 面目标代码量调节部分36B将画面目标代码量Tp乘以对应于画面号的、通过P画面调节系 数选择部分35B选择的调节系数，以确定调节后的目标代码量TpC。 B画面目标代码量计算部分51通过使用等式6和7计算GOP中的第一 B画面的目
标B画面代码量Tb。[等式6] Xb = 42X比特率/115[等式7]
77 = max
,比特率/(8x画面速率)
尺卢 B画面目标代码量调节部分36C将目标B画面代码量Tb乘以对应于画面号的由B
画面调节系数选择部分35C选择的调节系数，以生成调节后的目标代码量TbC。 因此，过量/不足量代码量计算单元21提供有调节后的目标代码量TiC、 TpC和
TbC。 目标比特率计算单元50将G0P中除了第一和最后画面外的画面中的偶数编号的 画面的目标P画面代码量Tp和目标B画面代码量Tb、乘以大于1的调节系数，以生成调节 后的目标代码量TpC和TbC。目标比特率计算单元50将奇数编号的画面目标代码量Tp和 Tb乘以小于1的调节系数，以生成调节后的目标代码量TpC和TbC。 因此，如第一实施例，目标比特率计算单元50可对于GOP中除第一和最后画面外 的所有画面生成画面目标代码量，以便交替增加和减小，从而整体改进GOP的图像质量。
〈3.其他实施例> 上述第一和第二实施例描述了目标比特率计算单元24计算画面目标代码量Tp， 使得几乎相等的画面目标代码量分配给相同类型的画面。目标比特率计算单元24将画面 目标代码量Tp乘以对应于作为图像处理的单位的GOP中的画面的位置(g卩，画面号)的调 节系数，该调节系数来自具有最大调节系数值和最小调节系数值的交替序列的调节系数。 利用调节系数值，目标比特率计算单元24调节画面目标代码量Tp，并计算调节后的目标代 码量TpC。然而，本发明不限于此。例如，将乘以调节系数的画面目标代码量可根据画面的 复杂度来计算。替代地，可直接计算最大调节目标代码量TpC和最小调节目标代码量TpC 的交替序列，而不用计算画面目标代码量Tp。 此外，上述第一和第二实施例描述对I画面之后编码的画面选择大于1的调节系 数；然而，本发明不限于此。只要调节系数可使得对于各个画面的调节目标代码量交替增加
11和减小，就允许选择小于1的调节系数。
此外，上述第一和第二实施例描述G0P包括奇数的15个画面；然而，本发明不限于
此。本发明不限制GOP中的画面的数量，并且画面的数量可以是奇数或偶数。 上述第一和第二实施例描述以逐个GOP为基础执行图像处理；然而，本发明不限
于此，并且其他各种组可以是图像处理的单位。 上述第一和第二实施例描述根据MPEG-2的TM5的步骤1计算画面目标代码量Tp ; 然而，本发明不限于此，其他各种方法可用于确定画面目标代码量Tp。 此外，上述第一和第二实施例描述对紧接在GOP中的最后画面之前的画面乘以大 于1的调节系数；然而，本发明不限于此。只要调节系数可是的对于各个画面的调节目标代 码量交替增加和减小，就允许选择小于1的调节系数。 此外，上述第一和第二实施例描述每当要处理的画面朝向GOP中的最后画面移 动，就将小于1的最小调节系数值增加；然而，本发明不限于此。例如，可从GOP的中间向前 和向后增加最小调节系数值，同时交替增加和减小。替代地，最大调节系数值和最小调节系 数值可以设为相同。在本发明的另一实施例中，最大调节系数值可设为类似最小调节系数 值增加。 前述实施例描述为调节目标代码量的程序预先存储在ROM、硬盘驱动器或其它存 储设备中；然而，本发明不限于此，并且程序可以从如记忆棒(索尼公司的注册商标)的外 部存储安装到闪存设备等。此外，用于调节目标代码量等的程序可从外部源(如USB(通用 串行总线)、以太网(注册商标)(电气和电子工程师协会注册商标)802. 11a/b/g)经由 无线LAN(无线局域网)获取，或通过地面数字电视广播或BS(广播卫星)数字电视广播分 发。 上述第一和第二实施例描述本发明应用到符合MPEG-2的编码器1 ;然而，本发明 不限于此，并且可应用到各种标准的编码器。例如，本发明可应用到符合MPEG-4、AVC(高级 视频编码)、来自Windows (注册商标)媒体视频9的标准化的VC-1、 JPEG(联合图像专家 组)等的编码器。 此外，根据上述第一实施例，作为编码设备的编码器1包括作为编码单元的编码 部分2、作为计算单元的P画面目标代码量计算部分34、作为选择单元的调节系数选择部分 35、作为调节单元的画面目标代码量调节部分36。然而，本发明不限于此，并且本发明的编 码设备可包括编码单元、计算单元、选择单元、调节单元，其每个具有各种不同的配置。
本申请包含涉及于2009年1月7日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2009-001891中公开的主题，在此通过引用并入其全部内容。 本领域技术人员应当理解，依赖于设计需求和其他因素可以出现各种修改、组合、 子组合和更改，只要它们在权利要求或其等效物的范围内。
权利要求
一种编码设备，包括编码单元，编码图像数据；计算单元，当编码图像数据时，对每个画面计算画面目标代码量；选择单元，从具有最大值和最小值的交替序列的调节系数中，选择对应于图像处理的单位内的画面的位置的调节系数；以及调节单元，通过将通过计算单元计算的画面目标代码量乘以通过选择单元选择的调节系数，调节画面目标代码量。
2. 如权利要求l所述的编码设备，其中选择单元对要在I画面之后编码的画面选择大于1的调节系数。
3. 如权利要求2所述的编码设备，其中计算单元计算目标代码量，使得通过编码单元编码的比特流的代码量等于对图像处理的每个单位预设的目标图像处理单位代码量；以及选择单元对图像处理的单位中的最后画面选择1的调节系数。
4. 如权利要求3所述的编码设备，其中选择单元对紧接在图像处理的单位中的最后画面之前的画面选择大于1的调节系数。
5. 如权利要求4所述的编码设备，其中每当要处理的画面朝向图像处理的单位中的最后画面移动时，选择单元选择更高的调 节系数。
6. 如权利要求5所述的编码设备，其中计算单元计算画面目标代码量以使得对于相同类型的画面基本一致。
7. 如权利要求l所述的编码设备，其中 图像处理的单位包括I画面和P画面。
8. 如权利要求7所述的编码设备，其中 编码单元符合MPEG-2系统编码图像数据。
9. 一种用于调节目标代码量的方法，包括下述步骤当编码图像数据时计算画面目标代码量，以便对于相同类型的画面基本一致； 从具有最大值和最小值的交替序列的调节系数中，选择对应于图像处理的单位中的画面的位置的调节系数；以及通过将通过计算单元计算的画面目标代码量乘以通过选择单元选择的调节系数，调节画面目标代码量。
10. —种存储用于调节目标代码量的程序的记录介质，所述程序使得计算机执行 当编码图像数据时计算画面目标代码量，以便对于相同类型的画面基本一致； 从具有最大值和最小值的交替序列的调节系数中，选择对应于图像处理的单位中的画面的位置的调节系数；以及通过将通过计算单元计算的画面目标代码量乘以通过选择单元选择的调节系数，调节 画面目标代码量。
全文摘要
一种编码设备，包括编码单元，编码图像数据；计算单元，当编码图像数据时，对每个画面计算画面目标代码量；选择单元，从具有最大值和最小值的交替序列的调节系数中，选择对应于图像的单位内的画面的位置的调节系数；以及调节单元，通过将通过计算单元计算的画面目标代码量乘以通过选择单元选择的调节系数，调节画面目标代码量。
文档编号H04N7/32GK101771875SQ20101000207
公开日2010年7月7日 申请日期2010年1月7日 优先权日2009年1月7日
发明者和田佑司, 好村公一 申请人:索尼公司