专利名称：具有几个数据压缩信道的数据压缩组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有几个数据压缩信道的数据压缩组件。数据压缩信道可以是根据运动图象专家组(MPEG)的标准编码不同节目的编码器。可多路复用的编码节目来形成所谓的组(bouquet)。该组(bouquet)随即被发送到接收机中，该接收机从该组(bouquet)中选择某一个节目并且解码所选节目。
背景技术：
已公开的编号为WO96/20568的国际申请(代理编号PHB33，945)描述了一种用于编码两个或多个视频信号的视频信号编码装置。该装置包括用于每个视频信号的编码级(encoder stage)。编码级把视频信号编码成每一个编码视频帧为一个规定的数据比特数。编码级以规定的数据比特数所确定的比特率输出编码的视频信号。目标调整各个编码级规定的数据比特数，这样实际上各个编码级的输出比特率之和保持稳定。各个编码视频信号写入缓冲存储器并且随后以各自规定的输出速率从缓冲存储器读出。
因而目标调整提供一个总比特率控制尽管单个信道的比特率会变化，但仍能保持稳定的总输出比特率。目标调整得到一个关于各个编码级所接收的相应视频图象帧的信息量的比率。通过在信道之间根据这个比率分配可用的总比特数，可以调节信道的规定比特数。
发明概述假定一个数据压缩组件有几个数据压缩信道。另外假定一个数据压缩信道包括一个数据压缩器和一个缓冲存储空间。数据压缩器压缩输入数据以获得压缩数据。缓冲存储空间暂时存储压缩的数据，并且以输出数据流的形式提供压缩数据。
背景技术：
中所述的编码装置就是这种数据压缩组件的一个实例。
本发明的一个目的是数据压缩组件提供质量较好的压缩数据。为此，本发明考虑下面的方案。
压缩数据质量在数据被压缩的内容量增加时通常会降低，反之亦然。例如，在MPEG视频编码中，图象被压缩的内容根据量化参数确定。如果量化参数值高，则编码图象包括较少量的比特。但是编码图象因此具有较差的分辩率。反之，如果量化参数值低，则编码图象会具有较好的分辨率。但编码图象因此将包括较多的比特。
压缩量可通过使用一个目标来控制。这在所述背景技术中得到了应用。目标是一个编码图象希望的比特数。控制量化参数，使得基本上可以实现目标。在编码一个图象时，为了实现它的目标，量化参数可能需要一个较高的值。此时人们可能会说图象难以压缩。相反地，目标也可以通过使用较低的量化参数值实现。那么人们可能会说图象易于压缩。因此，假定有一个固定目标，那么易于压缩的图象一旦被编码则将具有较好的质量，而难以压缩的图象将具有较差的质量。
看来
背景技术：
应用了下面的原理。在不同编码信道中编码的每一组连续并行(concurrent)图象具有一个总目标。总目标就是各个编码级的输出比特率之和保持基本稳定。因此，每一组并行图象的总目标应当相同。对于每一组图象来说，要确定哪些图象较易压缩而哪些图象较难压缩。总目标以下面的方式在图象间分配。向相当难压缩的图象提供较高的单个目标。反之，向较易压缩的图象提供较低的单个目标。因此可以说在编码一组并行图象时具有一个所使用比特数的固定预算(budget)。分配这个预算可以使同时压缩的图象具有基本上均匀的质量。
在所述
背景技术：
中应用的原理不适于下述的情况。可能会发生这样的情况，即在某一时刻难以压缩的图象较多，而在另一时刻这种图象却较少。由于总目标一定，所以难以压缩的图象在前个时刻将具有较低的单个目标，而在后一时刻这些图象将具有较高的单个目标。因而压缩图象的质量将随时间而变化。
根据本发明为各个数据压缩信道建立了压缩数据质量对压缩量的指示(indication)。根据这些指示把总输出比特率分配给各个输出数据流。各个数据压缩信道中的压缩量是根据输出数据流比特率和存储在缓冲存储空间中的压缩数据量来单独控制的。
因此，在本发明中，由于各个数据压缩信道的压缩量单独控制，所以数据压缩信道具有自己可在未来某个时间周期内用来压缩数据的比特数的预算。该预算由输出数据流比特率和存储在缓冲存储空间的编码数据量决定。当一个数据压缩信道接收难以压缩的数据时，可提高这个数据压缩信道的输出数据流比特率。因此其预算将增加。编码一个特定数据部分所使用的比特数是由该数据压缩信道单独决定的。
因而在本发明中，各个编码信道具有灵活的预算并且局部决定如何使用预算。相反地，在背景技术中却有一个固定的预算并且集中决定如何使用预算。因此本发明的数据压缩控制具有更大的灵活性。所以，本发明允许各个数据压缩信道更好地把压缩数据的质量保持在一个基本稳定的水平上。
本发明以及可选择性地用于使本发明体现优点的其它特征通过参照下述的附图将变得显而易见并将被阐明。
图1是表示权利要求1所要求的本发明基本特征的概念图。
图2是表示权利要求2所要求的其它特征的概念图。
图3是表示根据本发明的视频编码组件的实例框图。
图4是表示形成图3所示视频编码组件一部分的编码器的框图。
图5是表示一种用于图3所示视频编码组件的总比特率控制法的流程图。
图6是表示图3示出的视频编码组件中的编码器的编码数据经编码器的输出缓冲器并经理想解码器的输入缓冲器传送的图。
图7是表示计算图3的视频编码组件中的编码器的新的最小比特率和新的最大比特率的图。
图8是表示用于图4示出的编码器的量化参数控制法的流程图。
下面的陈述涉及参考符号。在所有的图中，相似的实体以相同的参考字母指定。几个相似的实体可能会出现在同一张图中。在这种情况下，为了识别相似的实体，可给参考字母添加数字或下标。为了方便起见，数字或下标可以忽略，或者在其数值不重要时(不考虑数值)以星号来代替。这种情况应用到了说明书及权利要求书中。
图1用实线示出了本发明的基本特征。一个数据压缩组件具有几个数据压缩信道DCC。一个数据压缩信道包括一个数据压缩器CMP和一个缓冲存储空间BUF。数据压缩器压缩输入的数据D以获得压缩数据Dc。缓冲存储空间暂时存储压缩的数据并且以输出数据流DS的形式提供压缩数据。
各个数据压缩信道均建立了压缩数据质量Q[Dc]对压缩量E[CMP]的指示IND。总比特率控制器JBRC根据这些指示把总输出比特率Rtot分配到各个输出数据流DS。各个数据压缩信道中的压缩量根据输出数据流比特率R和存储在缓冲存储空间中的压缩数据量F单独控制。
已经考虑了下面的方案以优化执行图1示出的特征。一般认为，如果对于一个给定的压缩数据质量来说数据部分只可压缩较小的量，或者对于一个给定的压缩量来说压缩数据质量较差，那么这个数据部分难以压缩。建立压缩数据质量对压缩量的指示有各种方式。例如，这些指示可根据最近的压缩经验建立。如果前一个数据部分难以或易于压缩，则假定这个数据部分难以或易于压缩。如果压缩难度是渐变的话，那么此方法将给出满意的结果。
图2示出了除图1示出的特征之外的可选择性应用的下述特征。数据压缩信道DCC一个接一个地执行两种类型的数据压缩。第一种数据压缩DC1用于建立压缩数据质量Q[Dc]对压缩量E[CMP]的指示IND。第二种数据压缩DC2用于提供将要形成输出数据流DS的一部分的压缩数据Dc。
图2示出的特征提供了下面的优点。该指示包括已经被压缩以形成部分数据流的数据的压缩经验。因此，这个指示将不断更新，这样它就比只根据以前的数据压缩得出的指示更精确。由于该指示更精确，所以可在数据流之间更精确地分配总比特率。也就是说，总比特率的分配可以更好地与数据压缩信道的比特数需要相匹配。因而，图2的特征给出了一个令人满意的质量。
图3表示结合了参照图1和2所述特征的一种视频编码组件的实例。该视频编码组件接收几个视频节目VP，并且通过响应提供一个多路复用的MPEG数据流MMDS。多路复用的MPEG数据流MMDS包括每个视频节目VP的MPEG编码类型。该视频编码组件包括几个编码器ENC，一个多路复用器MUX和一个总比特率控制器JBRC。
该视频编码组件基本上进行如下操作。每个编码器ENC编码一个不同的视频节目并且把一个MPEG数据流MDS提供到多路复用器。多路复用器组合MPEG数据流以获得多路复用的MPEG数据流MMDS。每个编码器还建立它所编码的视频节目中的每个图象的比特率控制指示。该比特率控制指示是一个对当前和随后若干图象编码的难易程度的评估。对于给定的质量来说，如果图象编码分别产生较多或较少的比特率，则图象难以或易于编码。
总比特率控制器根据它接收的比特率控制指示而在视频编码器之间分配总比特率Rtot。也就是说，总比特率控制器给每个编码器分配一个特定的比特率R，这些比特率之和就是总比特率。编码器把它的MPEG数据流以它所分配到的比特率提供给多路复用器。总比特率控制器分配给接收难编码图象的编码器的比特率高于分配给接收易编码图象的编码器的比特率。这样，总比特率控制器保持各个编码器所提供编码图象之间的基本稳定的质量比。而且总比特率控制器帮助各个编码器以基本稳定的质量来提供连续的编码图象。
图4所示为形成图3示出的视频编码组件的一部分的编码器ENC。该编码器包括编码电路EC、一个输出缓冲器OBUF和一个控制器CON。它基本上进行如下操作。编码电路根据量化参数QP编码连续图象P。编码电路将编码图象Pe提供给输出缓冲器OBUF。输出缓冲器以比特率为R的MPEG数据流形式输出编码图象。
编码类型有三种I-型、P-型和B-型编码，根据这三种编码类型可编码图象。I-型、P-型或B-型编码的图象随后将分别称作I-、P-和B-图象。而且在所应用的编码类型中存在一个循环模式。每个循环开始于I-型编码并且接着是一个或多个P-和B-型编码。一个循环涉及N个图象，N是一个整数。例如，对于N=6来说，循环编码模式可以是I-B-B-P-B-B。
控制器根据它从总比特率控制器接收到的总比特率控制信息JBRCM控制比特率。总比特率控制信息定义编码器的比特率并且还定义何时应用这个比特率。因此实际上总比特率控制信息定义编码器的比特率分布(profile)。控制器根据比特率分布(profile)控制比特率。还可使用比特率控制信号RC来完成这个工作，该比特率控制信号RC确定编码图象数据从输出缓冲器读出的速率。
量化参数实际上决定编码图象的质量。在编码图象时它的值越低，编码图象的质量越高，但是编码图象将包括更多的比特。量化参数最好具有一个稳定且不至于在接收MPEG数据流的解码器的输入缓冲器中引起下溢或上溢的尽可能低的值。
该控制器根据几个参数控制量化参数。一个参数是由总比特率控制信息定义的比特率分布(profile)。另一个参数是包含在输出缓冲器中的编码数据量F。这两个参数定义编码一组图象时可使用的比特数空间。另一个用于量化参数控制的参数是编码结果ER。该编码结果提供有关如何在图象间分配可用空间以使量化参数具有一个基本稳定的数值的信息。图象的编码结果或是其一部分可做如下表示由图象编码产生的比特数或其一部分乘以已经应用的量化值。这个乘积随后将称作复杂度。
编码器能够以单通(single-pass)模式或双通(double-pass)模式操作。在单通模式中，编码电路只编码图象一次。也就是说，图象实际上只经过编码电路一次。在这个单通期间，控制器只使用与以前图象相关的编码结果来控制量化参数。在双通模式中，编码电路编码图象两次。也就是说，图象实际上经过编码电路两次。在第一次通过时，图象在控制器应用一个固定量化参数时编码。第一次通过用于获得与此图象相关的编码结果。在第二次通过时，控制器使用第一次通过时获得的编码结果控制上述的量化参数。这样，在双通模式中的量化参数控制通常好于单通模式中的量化参数控制。
控制器还建立每个要编码图象的比特率控制指示IND。在单通模式中，编码器只根据与前面图象相关的编码结果建立比特率控制指示。在双通模式中，编码器根据包括当前图象编码结果的编码结果建立比特率控制指示。
图5示出了一种用于图3所示的视频编码组件的总比特率控制法。在起始步骤GS1，总比特率控制器为每个编码器ENC分配一个目标比特率Rtarget。该目标比特率Rtarget决定由相关编码器提供的编码图象的平均质量。
下列的步骤被重复执行。例如，它们可在每个图象周期中执行。
在指示-计算步骤GS2中，每个编码器计算比特率控制指示IND并且把这个比特率控制指示发送到总比特率控制器。可如下计算这个比特率控制指示。比特率控制指示由平均图象复杂度AVX乘以编码器的目标比特率，再除以亮度熵的值ACT得出。可如下计算平均图象复杂度。假定对于N-1个随后的图象来说，每个I-、P-和B-图象分别具有一个最近编码的I-、P-和B-图象的复杂度。这样，平均图象复杂度就是当前图象和N-1个随后图象的平均复杂度。亮度熵就是在单通模式中的前个图象或是在双通模式中的当前图象的最新编码图象中的宏块活动性的平均值。宏块活动性在文件ISO/IECJTC1/SC29/WG11/NO400，April 1993的“测试模型5，草案修订”的5.2.2部分，页60中定义。
在比特率计算步骤GS3中，总比特率控制器为每个编码器计算理论上应当分配给该编码器的最佳比特率Ropt。每个编码器的最佳比特率由该编码器的比特率控制指示除以所有比特率控制指示之和，再乘以总比特率得出。因而实际上最佳比特率是总比特率的一部分。该部分的大小对应于该比特率控制指示所占全部比特率控制指示之和的比例。
在转换时刻检测步骤GS4中，检测若干不同的转换时刻Tsw。转换时刻是一个可以修改各个MPEG数据流的比特率的时刻。某些转换时刻，或者甚至是所有的转换时刻可比当前时刻加上恒定的端到端间延迟要早。恒定的端到端间延迟是编码图象写入一个编码器输出缓冲器的时刻与编码图象从直接连接到编码器的理想解码器的输入缓冲器读出的时刻之间的差值。也就是说，在编码器和理想解码器之间没有传输延迟。
转换时刻检查步骤GS4包括每个转换时刻单独执行的两个子步骤。
在比特率限制(clipping)子步骤GS4a中，总比特率控制器以下述的方式建立每个编码器的受限最佳比特率Roptc。总比特率控制器首先为符合MPEG-2标准的编码器计算新的最大比特率Rmax和新的最小比特率Rmin。如果编码器提供的MPEG数据流在解码器输入缓冲器中既不引起下溢又不引起溢出，那么它符合MPEG-2。如果新比特率超过新的最大比特率将发生溢出，并且如果新比特率低于新的最小比特率将发生下溢。下面将更详细地描述总比特率控制器计算新的最小比特率和最大新比特率的方式。受限制的最佳比特率是上面所定义的最佳比特率，除非该最佳比特率引起下溢或溢出。如果那样的话，限制的最佳比特率分别是最小比特率或最大比特率。
在△比(delta-rate)计算子步骤GS4b中，总比特率控制器计算每个编码器的△比△R。在研究中假定比特率在转换时刻转换成受限制的最佳比特率。总比特率控制器计算随后将要在涉及当前图象和N-1个随后图象的时间间隔内获得的平均比特率。△比是最佳比特率和如此计算的平均比特率之间的差。理想的情况是，每个编码器的△比应当为零。
在转换时刻选择步骤GS5中，所研究的转换时刻中的一个以下面的方式选择。对于每个转换时刻来说，确定哪一个的△比具有最大值。这个△比称作最大△比。△比越大，偏离最佳比特率的相应比特数越大，并且因此越偏离MPEG数据流之间的希望质量比。选择最大△比具有最小值的转换时刻Tswsel=Tsw=MIN(MAX(△R))。
在比特率控制步骤GS6中，总比特率控制器向每个编码器发送总比特率控制信息JBRCM。总比特率控制信息规定所选的转换时刻。它还规定每个编码器应用到所选转换时刻的受限制最佳比特率。这样，一旦到达所选的转换时刻，总比特率控制器规划每个编码器以受限制的最佳比特率提供其MPEG数据流。直到那个时刻，各个编码器才输出在以前的比特率控制信息中定义的它们的MPEG数据流。
图6表示图3示出的视频编码组件中的编码器的编码数据经编码器的输出缓冲器并且经理想解码器的输入缓冲器的传送。图6是一个水平轴表示时间T且垂直轴表示编码器产生的有关比特数的编码数据量NB的图。垂直轴还指出编码数据属于哪一种图象P。编码数据量随着已经编码的每个连续图象P增加。
图6示出的图包括三条曲线A、B和C。曲线A表示写入编码器输出缓冲器的编码数据。例如，曲线A显示出属于图象P[i]的编码数据在时刻T[i]写入输出缓冲器。在每个图象周期Tpp，一个新图象写入输出缓冲器。
曲线B表示从输出缓冲器读出以形成MPEG数据流的编码数据。曲线B的斜率由MPEG数据流的比特率定义。例如，曲线B出显示属于图象P[i]的编码数据在相对于时刻T[i]的一个延迟△Tob之后从输出缓冲器中读出。假定理想解码器没有任何传输延迟地接收MPEG数据流。那么，曲线B也表示写入到解码器的输入缓冲器中的编码数据。也就是说，图象P[i]在时刻T[i]+△Tob写入到输入缓冲器。
曲线C表示从理想解码器的输入缓冲器中读出的编码数据。假定图象立即从输入缓冲器中读出。也就是说，读出图象不需要花任何时间。例如，曲线C显示出属于图象P[i]的编码数据在时刻T[i]+△Teed立即从输入缓冲器中读出。△Teed表示恒定的终端间延迟。这个恒定的终端间延迟就是图象已经写入到编码器输出缓冲器的时刻和图象已经从理想解码器的输入缓冲器中读出的时刻之间的差值。它具有△Teed=△Tob+△Tib，其中△Tib表示输入缓冲器延迟。输入缓冲器延迟定义图象何时从解码器的输入缓冲器中读出。
在任意的一个时刻，包含在理想解码器的输入缓冲器中的数据量是在那个时刻的曲线B和曲线C之间的差值。对于符合MPEG的情况来说，这个数据量应当保持在上限和下限之间。如果这样的话，则可以确保任何接收MPEG数据流的与MPEG兼容的解码器将不会下溢也不会溢出。在这点上，在编码器和解码器之间的任何传输延迟都不起作用。这是因为MPEG数据流包括定义每个图象何时必须从输入缓冲器读出的控制字。这些控制字定义每个图象的△Tib，这样△Tob+△Tib=△Teed。因此，它总是使得包含在理想解码器的输入缓冲器中的数据量也将包含在一个延迟△Ttrans之后的真实解码器的输入缓冲器之中，其中△Ttrans是传输延迟。因此，如果理想解码器的输入缓冲器从来不下溢或溢出，那么真实解码器的输入缓冲器也不下溢或溢出。
假定当前时间是时刻T[i]图象P[i]即将被编码并因此将要写入到编码器的输出缓冲器。这意味着任何迟于T[i]的时刻都是将来。前面已经提到，任何写入输出缓冲器的编码图象都将在一个延迟△Teed之后从输入缓冲器中读出。因此，可以精确地推断在一个从当前时刻延长△Teed的时间间隔内的曲线C的未来。它只根据在相同时间间隔内曲线B的未来是否将下溢或溢出或者两者都不是来确定。曲线B的未来由MPEG数据流的比特率分布(profile)定义。该比特率分布(profile)由参照图5所述的总比特率控制器确定。
图7示出了一种为图3的视频编码组件中的编码器计算新的最小比特率和新的最大比特率的方法。该计算要求在一个未来时刻T[i]+△Tsw有一个比特率转换，其中△Tsw包括在0和△Teed之间。图7是重复图6所示特征的图。为了简便起见，假定比特率实际上为常数并且等于R1，直到T[i]+△Tsw为止。把如果低于它则输入缓冲器将发生下溢的数据量假定为零。把如果高于它则输入缓冲器将发生溢出的数据量假定为OVR。图7所示的图包括曲线C+，它是被提升了OVR量的曲线C。
曲线B延伸出两条斜线Rmin和Rmax。斜线Rmin表示低于它将发生下溢的新的最小比特率。斜线Rmin只与曲线C的一点接触。如果斜线Rmin较为不陡的话将发生下溢。斜线Rmax表示超过它将发生溢出的新的最大比特率。斜线Rmax只与曲线C+的一点接触。如果斜率Rmax比较陡的话将发生溢出。
总比特率控制器可根据每个编码器提供的信息计算该编码器的曲线C和C+。例如，一条信息可指示包含在编码图象中的编码数据量以及编码图象将从理想解码器的输入缓冲器中读出的时刻。总比特率控制器还可根据编码器的比特率分布(profile)计算直到时刻T[i]+△Tsw的曲线B。该比特率分布(profile)由总比特率控制器自己控制。因而对于曲线B的计算来说，总比特率控制器存储它新近提供到编码器的比特率控制信息是足够的。一旦计算了T[i]+和T[i]+△Teed间的时间间隔的曲线C和C+，并且计算了T[i]+和T[i]+△Tsw间的时间间隔的曲线B，那么总比特率控制器可计算在转换时刻T[i]+△Tsw应用的新的最小和最大比特率。
图8表示在图4所示的编码器中的一种量化参数控制法的实例。该方法包括S1-S9的多个步骤，每个图象P均执行这些步骤。图象P中的每个部分也可执行步骤S1-S9。假定编码器以上述的单通模式操作。应当注意的是，在MPEG中有三种不同的编码图象类型I-型编码、P-型编码和B-型编码。执行I-型、P-型或B-型编码的图象将分别称作I、P或B型图象。
在步骤S1中计算每种类型的图象I、P和B的图象复杂度PCX。每种图象的复杂度PCX是最近编码产生的比特数NOB和在最近编码中使用的量化参数值QPAR的乘积。每种图象的复杂度PCX实际上是相关编码类型过去的编码经验。对于某一个量化参数值QPAR来说，如果要编码随后的一个图象的话，则它可用来预测将要获得的输出比特数。对于要使用的编码类型来说，图象复杂度PCX可除以量化参数值QPAR。这个相除结果是一个根据过去编码经验而要获得的输出比特数的预测。
在步骤S2中计算一个图象组的复杂度GCX。该图象组的复杂度GCX是三项之和。每一项涉及不同的图象类型并且由相关类型的图象复杂度PCX乘以一组图象内的相关类型的图象数M，再除以相关类型的加权系数K得出。该图象组的复杂度GCX实际上还是一个过去的编码经验，比可用于计算量化参数值QPAR的图象复杂度PCX更广泛。例如，该图象组的复杂度GCX可除以随后的N个图象要获得的希望输出比特数。相应地可得到量化参数QPAR的值，使用它并根据过去的编码经验，随后的N个图象的编码将产生希望的比特数。然而，后者不需要这样。
在步骤S3中计算每种类型的图象I、P和B的图象编码估计PCE。图象编码估计PCE是第一和第二项的乘积。第一项是由有关类型的图象复杂度PCX除以有关类型的加权系数K。第二项是一组编码目标GCT的初始值VALint除以步骤S2中计算的图象组的复杂度GCX。该组编码目标GCT是一个通过编码当前图象和随后的N-1个图象而获得的比特数。该组编码目标GCT的初始值VALint是将在涉及当前图象和随后的N-1个图象的周期中从输出缓冲器输出的比特数。这样，图象编码估计PCE根据下面的目标而定进入输出缓冲器OBUF的数据量应当等于在相关周期从缓冲器OBUF取出的数据量。图象编码估计PCE的第二项表示用于量化参数QPAR的值，使用它且根据过去的经验可实现这个目标。
应当注意的是，组编码目标GCT的初始值VALint根据编码器接收的总比特率控制信息来确定。正如参照图3所解释的，这些总比特率控制信息定义编码器的比特率分布(profile)。该比特率分布(profile)定义将在涉及当前图象和N-1个随后图象的周期中从输出缓冲器OBUT中输出的比特数。由于这个比特数是一个组编码目标GCT，因而总比特率控制信息这样定义这个目标。所以，图象编码估计PCE根据总比特率控制信息而定。
在步骤S4中计算下一个I-图象的预计缓冲器满度(fullness)BF[下一个I]。预计的缓冲器满度BF[下一个I]根据组编码目标GCT的初始值VALint和由其产生的图象编码估计PCE而定。预计的缓冲器满度BF[下一个I]是由输出缓冲器的当前满度BF[当前]加上包括直到下一个I-图象为止的每个图象的图象编码估计PCE的图象编码估计之和∑，再减去将要从输出缓冲器中输出的直到下一个I图象为止的比特数OUT[下一个I]。
在步骤S5中计算缓冲器满度剩余量△BF。该缓冲器满度余量△BF是预计的缓冲器满度BF[下一个I]和下一个I图象的希望的缓冲器满度BF[des]之间的差。希望的缓冲器满度BF[des]最好以它对应于解码器端的输入缓冲器基本上使用就在解码I图象之前的数据填充的形式来定义。
在步骤S6中计算组编码目标GCT的自适应值VALadp。组编码目标GCT的自适应值VALadp是由将在包括当前图象和随后的N-1个图象的周期中从输出缓冲器输出的比特数的组编码目标GCT的初始值VALint减去缓冲器满度余量△BF得到。
在步骤S7中，计算用于编码当前图象的图象编码目标PCT。图象编码目标PCT以与图象编码预计PCE根据组编码目标GCT的初始值确定的相同方式而根据组编码目标GCT的自适应值VALadp来确定。图象编码目标PCT是第一项和第二项的乘积。第一项是属于要编码的I、B或P的图象类型的图象复杂度PCX除以用于该类型的加权系数K。第二项是组编码目标GCT的自适应值VALadp除以图象组的复杂度GCX。
在步骤8中，检验图象编码目标PCT以获得检验的图象编码目标PCTver。在这个步骤中，如果当前图象编码所产生的比特数等于图象编码目标PCT，则检查在解码端是否将发生下溢或溢出。如果既不发生下溢也不发生溢出，那么检验的图象编码目标PCTver将等于图象编码目标PCT，也就是说，图象编码目标PCT不变。但是，如果图象编码目标PCT将导致下溢或溢出，则图象编码目标PCT通过使用一个即不发生下溢又不发生溢出的数值来代替它而被有效地限制。
在步骤S9中，量化参数值QPAR在当前图象编码期间以下面的方式控制。量化参数值QPAR是第一项和第二项的和。第一项由相关类型的图象复杂度PCT除以检验的图象编码目标PCTver得到。第二项是与目标的偏移量△TGT和反应参数RP的乘积。与目标的偏移量△TGT由编码当前图象所产生的比特数NOBP减去检验的图象编码目标PCTver乘以编码当前图象期间所经过的时间t-t0和图象周期Tp的比值。反应参数RP是512除以MPEG数据流DS的比特率R。
下面将关注有关量化参数控制QPAR的问题。第一项是一个用于控制量化参数值QPAR的全局或常期的方案。假定图象编码目标没有受限制，则意味着检验的图象编码目标PCTver等于图象编码目标PCT。那么，第一项相当于有关图象的加权系数K乘以图象组的复杂度GCX，再除以组编码目标GCT的自适应值VALadp。图象组的复杂度GCX由“新近实际产生的比特数”和“所应用的量化参数”的乘积之和组成。这样，第一项实际上表示量化参数QPAR的值，它根据过去的经验而将产生希望的比特数。第二项是一个用于调整量化参数QPAR的局部的或短期的方案。它是一种防止编码产生偏离作为检验的图象编码目标PCTver的目标比特数较大量的比特数的安全措施。
上面的附图和它们的描述显示其并不限制本发明。显然还有很多满足附属权利要求的范围的其它选择方案。出于这种考虑才产生了下面的结束语。
各个单元具有多种物理扩展功能或功能元件的方式。在这一点上，附图仅仅是示意性的，每个附图只表示本发明的一个可能的实施例。因此，尽管一张图示出了作为不同块的不同的功能元件，但这不排除作为一个单个物理单元的某些功能元件或所有功能元件的实施。例如，图3示出的编码器的输出缓冲器可以作为诸如编号为WO(96/20568)(代理编号PHB33，945)公开的国际申请中描述的单个存储电路来实施。
尽管图8示出了一种根据输出比特率的量化参数控制方法的实例，但这不排除使用其它的量化参数控制法。我们最关心的是图8示出的使用目标控制压缩量的方法，它根据输出比特率计算。
在一个权利要求中的任何参考符号不应认为是限制该权利要求。
权利要求
1．一种控制具有几个数据压缩信道(DCC)的数据压缩组件的方法，一个数据压缩信道(DCC)包括一个数据压缩器(CMP)，用于压缩输入的数据(D)以获得压缩的数据(Dc)；一个缓冲存储空间(BUF)，用于暂时存储压缩的数据(Dc)并且用于以输出数据流(DS)的形式提供压缩的数据(Dc)；其特征在于该方法包括如下的步骤为各个数据压缩信道(DCC)建立压缩数据质量(Q[Dc])对压缩量(E[CMP])的指示(IND)；根据这些指示(IND)在各个输出数据流(DS)之间分配(JBRC)总的输出比特率(Rtot)；根据输出数据流比特率(R)和存储在缓冲存储空间(BUF)中的压缩数据量(F)来单独控制(CON)各个数据压缩信道(DCC)中的压缩量。
2．根据权利要求1所要求的控制方法，其特征在于对于一个数据压缩信道(DCC)来说，它包括的步骤是第一数据压缩(DC1)，用于建立压缩数据质量(Q[Dc])对压缩量(E[CMP])的指示(IND)，以及第二数据压缩(DC2)，用于提供将要形成输出数据流(DS)的一部分的压缩数据(Dc)。一种具有几个数据压缩信道(DCC)的数据压缩组件，一个数据压缩信道(DCC)包括一个数据压缩器(CMP)，用于压缩输入的数据(D)以获得压缩的数据(Dc)；一个缓冲存储空间(BUF)，用于暂时存储压缩的数据(Dc)并且用于以输出数据流(DS)的形式提供压缩的数据(Dc)；其特征在于各个数据压缩信道(DCC)用于根据输出数据流比特率(R)和存储在缓冲存储空间(BUF)中的压缩数据量(F)来单独控制(CON)压缩量；建立压缩数据质量对压缩量的指示(IND)；并且其特征在于数据压缩组件包括一个用于根据这些指示(IND)而在各个输出数据流(DS)之间分配总输出比特率(Rtot)的总比特率控制器(JBRC)。
全文摘要
一个数据压缩组件具有几个可以是根据MPEG标准编码不同节目的编码器的数据压缩信道。一个数据压缩信道包括一个压缩器和一个缓冲器。数据压缩器压缩输入的数据。缓冲器暂时存储压缩的数据并且以输出数据流的形式提供压缩的数据。每个数据压缩信道均建立了压缩数据质量对压缩量的指示。在各个数据压缩信道之间根据这些指示来分配总输出比特率。各个数据压缩信道的压缩量根据输出数据流比特率和存储在缓冲器中的压缩数据量单独控制。这样可以使各个数据压缩信道的压缩数据之间的质量比保持基本稳定并且各个数据压缩信道的压缩数据的质量保持基本稳定。
文档编号H04N7/52GK1286874SQ99801561
公开日2001年3月7日 申请日期1999年7月9日 优先权日1998年7月10日
发明者N·贝利厄, E·费尔, P·戈蒂尔, M·格兰德－查普 申请人:皇家菲利浦电子有限公司