专利名称：在解码中提取比特流处理要求的装置和方法
技术领域：
本发明涉及到用来提取一个比特流处理要求的装置和方法，尤其是涉及到数字音频与视频解码器领域和要由这些解码器解码的一个比特流处理要求的提取。
数字音频与视频已经广泛地用在消费电器领域，其原因是大部分数字视频标准的出现例如MPEG1(参看“CD11172-对于数字存储媒体的移动图象与有关音频的编码达到1.5Mbps(兆位/秒)”根据国际标准化组织，1994年ISO-IEC/JTC1/SC2/WG11，ISO MPEG文件)，MPEG2(参看“IS13818-移动图象与有关音频的P普通编码”根据国际标准化组织，1994年ISO-IEC/JTC1/SC2/WG11，ISO MPEG文件)，以及MPEG4标准的出现，该标准包括在MPEG1和MPEG2之上进一步附加的功能的质量。在MPEG1与MPEG2解码器中，为了符合各自的标准，存在一定必须满足的关于解码器处理功率的期望。例如，在标准MPEG2中，主要轮廓与主要标准(MP@ML)描述一组在比特流和相关视频方面的限制，这些是所有符合MP@ML的解码器必须遵循的。
有许多情况希望要知道解码一个比特流的处理要求。例如，在一个动态地为解码分配资源的系统中，这个信息能够在资源分配期间使用以便保证该解码器储存足够的计算能力与足够的存储器。在数字视频解码器的集成电路设计中，通常已实践确定根据MP@ML准则来确定比特流处理要求。换句话说，许多集成电路是为便于分配资源去管理对于MPEG2比特流来说最差的或接近最差的情况的计算要求而设计的。另一种确定比特流处理要求的方法是解码该比特流和测量解码器的性能。例如，一种比特流测量的复杂性可以是要解码该比特流所用的时间。这就是一种通过运行于个人计算机中的MPEG1视频解码器软件所实现的通用方法。如果该解码器对于音频和视频输出信号的同步太慢，该视频解码器可能跳过一些解码的图象。MPEG4包括视频目标的概念，它们是一些能够用来描述在一个场景中可分离目标的图象序列。如果一个场景包含许多目标，就希望知道为解码这些目标所需的处理要求，以便解码器资源能够有效地分配给这些目标。如果在一个系统中有利用相同资源的多个解码器，那么希望知道解码器的处理需求以便资源能够有效地分配给每个解码器。
存在大量增长的数字音频，视频以及图象信息比特流，以及与他们每一个相关的增长的处理需求量。这就希望在解码之前要知道一个比特流的处理需求。这就允许更好地控制解码的结果。例如，如果该解码器不能满足该比特流所规定的要求，则它可以有不启动解码的选择。例如，在一个视频解码器中，如果一幅图象不能够及时解码来满足其实时的要求，该图象的解码可能被跳过。在一个MPEG4解码器中，如果一个目标不能够及时解码来满足其实时的要求，该目标可能被跳过。本发明的一个目的是从一比特流中提取信息，该信息可以用于为解码该比特流预测处理要求。
在一个动态地分配资源给比特流解码器的系统中，希望知道是否这些资源足够允许实时解码。例如在一个视频解码器中，希望知道这些资源是否足够完成一幅图象的解码以致它的显示能够如比特流编辑者想要的那样发生。如果该分配不合适，可以执行一个资源的再分配。本发明的一个目的是允许一个将被测量的比特流的处理要求，以便于对一个解码器功能的计算和存储器资源的有效分配，这种有效分配可以用来帮助保持解码器的性能。
出于为了解决上述问题的目的，在此描述一种为解码而提取一比特流的处理要求的测量值的方法。一个分析程序为一些语法元素分析一个比特流。一个处理器处理所述语法元素并且确定处理指示项。一个缓存器存储所述指示项。换句话说，一个缓存器存储所述语法元素，而一处理器处理所述存储的语法元素并且确定处理指示项。在该解码器中所述分析程序的位置可以是在所述解码器输入比特流缓存器之前。所述分析程序可以被组合或者是用于解码目的分析比特流的所述解码器的比特流语法解码器的一子集。所述分析程序与所述解码器的比特流语法解码器可以在所述解码器的输入比特流缓存器之前或者之后。所述处理器处理过程可以包括所述分析所述语法元素的发生以便获得用于解码所述比特流处理要求的一些测量值。所述解码器可以由一个或多个视频解码器，一个或多个音频解码器，一个或多个图象解码器，或者这些解码器的组成。
该分析程序提取用于确定解码比特流的处理要求的语法元素。在一些情况下，能够将这个功能与解码器的比特流语法解码器结合，因为其功能也是要从该比特流中提取语法元素。如果这个分析程序和解码器的比特流语法解码器是在解码器的输入比特流缓存器之前，该输入比特流缓存器能够为解码功能存储提取的语法元素以便后面使用。为了确定一些处理指示项，该提取的语法元素传递到处理器去处理，这些指示项是一些用于解码该比特流的处理要求的测量值。这些提取的语法元素在处理器运行它们之前可以被缓存或者不被缓存。由处理器产生的处理指示项可以被缓存或者不被缓存。该缓存器是用来允许处理要求测量值将被延迟，直到需要它们时为止。
图1是本发明第一实施例的方框图。
图2是本发明第二实施例的方框图。
图3是本发明第三实施例的方框图。
图4是本发明第四实施例的方框图。
本发明第一实施例显示在图1中。一个或多个比特流经过比特流输入100，101，102输入。解码器110解码这些比特流并且输出解码后的输出103。分析程序120接受比特流102并且输出语法元素121。处理器122接受语法元素121并且输出指示项123。缓存器124接受指示项123并且输出比特流的处理要求125的测量值。
现在描述图1中第一实施例的工作。分析程序120提取有关确定比特流处理要求的语法元素并且传递这些元素到处理器122。处理器122从这些语法元素中确定一个或者多个能够用以测量比特流处理要求的指示项。这些指示项由缓存器124存起来直到需要它们时。
本发明的第二实施例显示在图2中。它除了处理器224与缓存器222的次序改变外具有图1中相同的结构。缓存器222接受语法元素221并且输出缓存的语法元素223。处理器224接受缓存的语法元素223并且输出比特流处理要求225的测量值。另外，给出更详细的关于解码器的描述。比特流输入201被传递到解码器的输入缓存器211，缓存器传递缓存比特流212到一个解码器分析程序213。解码器分析程序传递解码器语法元素214给一个简单的解码器215，它输出解码后的输出203。
现在描述图2中第二实施例的工作。分析程序220提取有关确定比特流处理要求的语法元素并且传递这些元素到缓存器222存储。处理器224从这些语法元素中确定一个或者多个比特流处理要求的测量值。解码器输入缓存器211存储该输入比特流直到对于解码合适的时间为止。解码器分析程序213执行解码器210的一些或者全部语法解码功能。简单解码器215执行解码器210的剩余功能。
如图1和2所示，缓存器可以位于处理器前或者处理器后。在处理器前和后也可以都有缓存器。
图2中所示的解码器210的实际结构不是对本发明的限制。这种结构是用来描述图2的实施例与图3的实施例之间的差别。
在图3中，示出了第三实施例，分析程序320输出解码器语法元素314给一个简单解码器315，并且输出处理语法元素321给缓存器322。缓存器322接受处理语法元素321并且输出缓存的处理语法元素323。处理器324接受缓存的处理语法元素323并且输出比特流处理要求325的测量值。
现在描述图3中第三实施例的工作。分析程序320提取有关确定比特流处理要求的语法元素321并且传递这些元素到缓存器322存储，同时还提取解码器语法元素314并且传递它们给简单解码器315。在这种情况下一个简单解码器可以比全解码器简单，因为一些它的语法解码功能由分析程序320执行了。
本实施例的效果是分析与解码器比特流语法解码功能能够由相同的模块执行，因此而减小成本。这两个功能需要可以容易共享的类似功能，例如语法的理解与语法元素的提取。
图4显示一个第四实施例，其中分析程序420输出解码器语法元素412给一个解码器输入缓存器411，解码器输入缓存器411输出缓存的解码器语法元素414给简单解码器415。分析程序还输出处理语法元素421给缓存器422。缓存器422接受处理语法元素421并且输出缓存的处理语法元素423。分析程序424接受缓存的处理语法元素423并且输出比特流处理要求425的测量值。
现在描述图4中第四实施例的工作。分析程序420提取有关确定比特流处理要求的语法元素421并且传递这些元素到缓存器422存储，同时还提取解码器语法元素414并且传递它们给解码器输入缓存器411。
本实施例的效果类似于图3描述的实施例。分析与解码器比特流语法解码功能能够由相同的模块执行，因此而降低成本。这两个功能需要可以容易共享的类似功能，例如语法的理解与语法元素的提取。一个附加的效果是处理要求425的测量值可以更早确定，因为分析程序420是在解码器输入缓存器411之前提取处理语法元素。这意味着用于解码比特流的系统资源的动态分配能够在解码之前进行。
在所有图1到图4描述的实施例中，缓存器124，222，322，422都是用来提供由实施例的结构和对于比特流计算要求125，225，325，425的测量值的系统要求来确定的一个延时。例如，图2中解码器输入缓存器221可以是一个MPEG2视频解码器的视频缓存器校准输入缓存器。这个缓存器储存入比特流以便一幅图象能够被立即提取和解码，如MPEG2详细说明中描述的那样。这个缓存器还可以通过允许解码和输出将被延迟而用于同步那些解码器。在MPEG2视频解码器的例子中，图象比特流的复杂性能够在从解码器输入缓存器211提取的任何图象之前来确定。因此，解码器210需要的系统资源可以在图象解码开始之前被确定和指定。因为在解码一幅新的图象开始时可以方便地安排资源，所以在图象被解码之前方便地获得一幅图象的比特流计算要求225的测量值。因此，对于这个例子经过缓存器222的延时类似于解码器的延时。这不是对本发明的限制，因为本发明的其它的例子将需要不同的缓存器特性。例如，对于一个视频解码器，该延时可以从没有延时到有许多延时的图象变化。作为一个附加的变化，一些信息是发生在不同于其他频率的比特流中，因而需要不同的缓存。
本发明没有限制任何特殊类型的解码器。解码器可以是一个视频解码器，一个音频解码器，一图形解码器，或者是它们的结合与混合。
分析程序可以从直接地用在解码过程的比特流中提取语法元素，或者可以提取处在用于指示比特流解码计算要求目的的比特流中的语法元素。这不是对本发明的限制。
处理器的处理过程也不是被本发明所限制。提取的数据能够简单地计算，求平均，筛选，或者是可以被执行的不包括以上任何一个的任何数量的操作。
作为另外一个实施例的例子，再看图2。在这个例子中，解码器210是一个MPEG2视频解码器。分析程序220从比特流输入202中提取下列语法元素221(1)水平-尺寸-数值(2)垂直-尺寸-数值(3)帧-速率-编码(4)图象-编码-类型(I，P，B，D)这些元素能够用来确定比特流的可能处理要求的一些指示。图象尺寸与速率能够从这些元素中确定。
这些不是唯一能够使用的元素。所用语法元素的定义与如何使用它们本发明没有限制。其他的元素能够被利用进一步精炼用于解码比特流的处理要求的估计。
例如，宏模块-类型能够提取和处理以便确定在一幅图象中编码的双向预测宏模块的数量。这将有助于确定解码图象的计算要求。这些双向预测宏模块需要大约两倍于单向预测宏模块需要的帧存储器访问的量。
本发明的一个作用是信息能够从一个为解码那个比特流用来预测处理要求的比特流中提取。分析程序提取关于确定处理要求的语法元素。分析能够与解码器的现有语法解码器一起执行或者分开执行，而且可以发生在解码器的输入比特流缓存器之前或之后。处理器处理这些产生在指示解码该比特流的处理要求中的语法元素。缓存器使得这些测量值在需要时可用。本发明的一个效果是一个比特流的处理能力要求可以被测量，以便于处理资源有效分配给一个解码器功能，这可以用来帮助保持解码器的性能。最终这就产生较好的图象与音频质量。
权利要求
1.一种用于为解码提取一个比特流处理要求的装置，其特征在于包括用于分析一个比特流的语法元素的分析程序装置；用于处理所述语法元素并且确定处理指示项的处理器装置；用于存储所述指示项的缓存器装置。
2.一种用于为解码提取一个比特流处理要求的装置，其特征在于包括用于分析一个比特流的语法元素的分析程序装置；用于存储所述语法元素的缓存器装置；用于处理所述存储的语法元素并且确定处理指示项的处理器装置。
3.根据权利要求1和2所述的一种装置，其特征在于所述分析程序包括一个比特流语法解码器，其在所述比特流被存储在所述解码器的输入缓存器中之前，从所述的比特流中提取被所述处理器使用的相关语法元素。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于所述分析程序包括所述视频解码器的比特流语法解码器为比特流解码从所述解码器的输入缓存器提取语法元素，并且它还为所述处理器使用或者为所述缓存器存储提取语法元素。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于所述分析程序包括在所述解码器的输入缓存器中缓存提取的语法元素之前，所述解码器的比特流语法解码器为比特流解码目的从所述比特流中提取语法元素，并且还为所述处理器使用或者为所述缓存器存储提取语法元素。
6.根据权利要求1到5中任何一个所述的装置，其特征在于所述语法元素的处理包括用于分析所述语法元素的具体值以便获得用于解码所述比特流的处理要求的一些测量值的装置。
7.根据权利要求1到6中的任何一个所述的装置，其特征在于所述解码器包括一个或多个视频解码器，一个或多个音频解码器，一个或多个图形解码器，或者这些解码器的一组合。
8.一种为解码提取一个比特流的处理要求的测量值的方法，其特征在于包括步骤分析一个比特流的语法元素；处理所述语法元素并且确定处理指示项；存储所述指示项。
9.一种为解码提取一个比特流的处理要求测量值的方法，其特征在于包括步骤分析一个比特流的语法元素；存储所述语法元素项；处理所述存储的语法元素并且确定处理指示项。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于所述分析包括步骤在所述比特流被存储在所述解码器的输入缓存器中之前，为从所述的比特流中提取被所述处理器使用的相关语法元素解码所述比特流语法。
11.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于所述分析包括步骤为从所述解码器输入缓存器中提取语法元素解码所述比特流语法用于比特解码，以及还为所述处理器使用或者所述缓存器的存储而提取语法元素。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述分析包括步骤为所述比特流解码，在所述解码器输入缓存器中缓存提取的语法元素之前，为从所述比特流提取语法元素解码所述比特流语法，以及还为所述处理器使用或所述缓存器的存储而提取语法元素。
13.根据权利要求1到5中的任何一个所述的方法，其特征在于所述语法元素处理包括步骤分析所述语法元素的具体值以便为解码所述比特流而获得处理要求的一些测量值。
14.根据权利要求1到6中的任何一个所述的装置，其特征在于所述解码器包括一个或多个视频解码器，一个或多个音频解码器，一个或多个图形解码器，或者这些解码器的一组合。
全文摘要
一种为了确定解码比特流的处理要求测量值而用来提取语法元素的方法。这些测量值根据一个解码器的性能要求允许解码器资源的动态分配。该方法利用一个分析程序来提取有关语法元素,利用一个处理器来产生比特流要求的测量值,以及利用缓存允许这些测量值在需要时可利用。
文档编号H04N7/24GK1241334SQ98801409
公开日2000年1月12日 申请日期1998年9月28日 优先权日1997年9月30日
发明者威廉·布伦特·威尔逊 申请人:松下电器产业株式会社