專利名稱：運(yùn)動(dòng)圖像編碼方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種使用片結(jié)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償幀間預(yù)測(cè)編碼的運(yùn)動(dòng)圖像編碼方法和裝置。
背景技術(shù)：
按照慣例，符合MEPG2規(guī)則的運(yùn)動(dòng)圖像編碼是在逐塊基礎(chǔ)上進(jìn)行的。每一塊(下文稱為宏塊)包括16個(gè)垂直像素×16個(gè)水平像素。顯示屏上水平方向的組塊或者多個(gè)宏塊被稱為一片，MPEG2使用片結(jié)構(gòu)進(jìn)行編碼。當(dāng)使用片結(jié)構(gòu)時(shí)，執(zhí)行編碼以便限制在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)動(dòng)向量的片預(yù)測(cè)值和量化系數(shù)的預(yù)測(cè)值內(nèi)。
用片結(jié)構(gòu)進(jìn)行編碼時(shí)，運(yùn)動(dòng)圖像編碼裝置在已編碼數(shù)據(jù)中加上一個(gè)片頭，并且把數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭粋€(gè)解碼裝置。解碼裝置根據(jù)片頭中的信息為片中的宏塊指定一個(gè)位置。進(jìn)一步，由于進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)動(dòng)向量和量化系數(shù)的預(yù)測(cè)值包括在片中，因此，只要獲得序列報(bào)頭和圖像報(bào)頭的信息，解碼裝置就為每個(gè)片進(jìn)行解碼。一個(gè)包括16個(gè)垂直像素和水平像素的圖像的片被稱為一個(gè)完整的片。
當(dāng)使用如Ethernet的分組交換方案進(jìn)行傳輸時(shí)，碼被包含在一個(gè)分組中，分組是分組交換網(wǎng)絡(luò)傳輸圖像的一個(gè)傳輸單元。
然而，比如，當(dāng)使用ISO/IEC JTC 1/SC29/WG11MPEG93/457 Test Model 5Rev 2(下文稱為TM5)中描述的方法編碼運(yùn)動(dòng)圖像時(shí)，不考慮對(duì)編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行分組。TM5以每個(gè)整片為基礎(chǔ)對(duì)圖像進(jìn)行編碼。因此，一旦在一個(gè)整片中宏塊相應(yīng)的位置出現(xiàn)錯(cuò)誤，就不可能對(duì)后面宏塊的圖像進(jìn)行正確解碼。換句話說，由于在片中，運(yùn)動(dòng)向量和DCT(離散余弦變換)系數(shù)的CD成分是使用它們的差分值進(jìn)行傳輸?shù)?，因此宏塊是彼此互相依賴的，一旦在宏塊中出現(xiàn)錯(cuò)誤，錯(cuò)誤就會(huì)經(jīng)過后面的宏塊進(jìn)行傳播。因而發(fā)生在與宏塊相對(duì)應(yīng)的位置的錯(cuò)誤導(dǎo)致整片的錯(cuò)誤解碼數(shù)據(jù)。
為了克服如上缺陷，有一種方法，把一個(gè)整片分割為多個(gè)片來(lái)進(jìn)行編碼，同時(shí)在分組的開始放置一個(gè)片的開始的片頭，以此取代使用整片作為編碼單元進(jìn)行編碼(日本已公開專利申請(qǐng)H12-224584)。
使用這種方法，由于使片更短，使得傳輸錯(cuò)誤的宏塊的長(zhǎng)度變得更短，因此在分組中發(fā)生錯(cuò)誤和/或分組沒有到達(dá)時(shí)，就能夠提高抗錯(cuò)誤性。然而，當(dāng)片長(zhǎng)度縮短并且在分組的開始安插一個(gè)片頭進(jìn)行傳輸時(shí)，需要在分組中安插不必要的填充位，導(dǎo)致能夠在單個(gè)分組中傳輸?shù)膱D像數(shù)據(jù)的實(shí)質(zhì)傳輸量的減少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種運(yùn)動(dòng)圖像編碼方法和裝置，能夠在不減小圖像數(shù)據(jù)的實(shí)際傳輸量的情況下提高抗錯(cuò)誤性。
上述目的是通過在使用片結(jié)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)圖像編碼時(shí)，根據(jù)傳輸媒介中分組大小的信息使片長(zhǎng)度可變來(lái)實(shí)現(xiàn)的。也就是說，當(dāng)片長(zhǎng)度可變時(shí)，由于可以在小于分組大小的范圍內(nèi)使用最大的片長(zhǎng)度進(jìn)行編碼，可以在單個(gè)分組中完成一個(gè)片，從而減少填充位的數(shù)目。結(jié)果，即使在傳輸路徑上丟失了一個(gè)分組，丟失分組的效果也不會(huì)影響到其他分組中編碼數(shù)據(jù)的解碼，可以抑制由于填充位所引起的圖像數(shù)據(jù)的實(shí)際傳輸量的減少。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)圖像編碼裝置的結(jié)構(gòu)的框圖；圖2使描述宏塊、整片和片的框圖；圖3是描述一個(gè)整片的編碼的框圖；圖4是描述上述實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)圖像編碼裝置中整片的編碼處理的流程圖；圖5是在上述實(shí)施例的分組中存儲(chǔ)編碼數(shù)據(jù)的處理的框圖；圖6是在上述實(shí)施例的分組中存儲(chǔ)編碼數(shù)據(jù)的處理的另一框圖；圖7是在上述實(shí)施例的分組中存儲(chǔ)編碼數(shù)據(jù)的處理的另一框圖；圖8是在上述實(shí)施例的分組中存儲(chǔ)編碼數(shù)據(jù)的處理的另一框圖；圖9是在上述實(shí)施例的分組中存儲(chǔ)編碼數(shù)據(jù)的處理的另一框圖；圖10是在上述實(shí)施例的分組中存儲(chǔ)編碼數(shù)據(jù)的處理的另一框圖；圖11是在上述實(shí)施例的分組中存儲(chǔ)編碼數(shù)據(jù)的處理的另一框圖；
圖12是在上述實(shí)施例的分組中存儲(chǔ)編碼數(shù)據(jù)的處理的另一框圖；圖13是是IEEE802.3中規(guī)定的分組和不同類型的報(bào)頭大小的框圖；和圖14是上述實(shí)施例中的分組大小計(jì)算的流程圖。
具體實(shí)施例方式
首先將描述實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的處理。在傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)圖像編碼方法中，利用固定的分組大小和幀中固定的片長(zhǎng)度進(jìn)行編碼。因此，當(dāng)使用在分組的開始設(shè)置一個(gè)片頭的方法進(jìn)行編碼時(shí)，平均，使用與分組大小和幀中的片數(shù)目的乘積成比例的碼作為填充位。填充位不是與實(shí)際圖像數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的碼，因此，降低了每平均比特率的圖像質(zhì)量。
本發(fā)明的發(fā)明人注意到上述現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)當(dāng)相應(yīng)于分組大小控制片的長(zhǎng)度可變時(shí)，用作填充位的碼減少了，從而可以增加用作圖像數(shù)據(jù)的碼，而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
換句話說，本發(fā)明的第一個(gè)特征是，在使用片結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)圖像編碼的過程中，使用傳輸媒介中的分組大小的信息，使片大小可變。使用這種方法，比如說，當(dāng)使用在小于計(jì)算的分組大小的范圍內(nèi)的最大片長(zhǎng)度進(jìn)行編碼時(shí)，可以在單個(gè)分組中完成一個(gè)片，并減小填充位的數(shù)目。結(jié)果，即使在傳輸路徑上丟失了一個(gè)分組，丟失的分組的影響也不會(huì)影響其他分組中編碼數(shù)據(jù)的解碼，并可以抑制由于填充位而減少圖像數(shù)據(jù)的實(shí)際傳輸量。
不僅使片長(zhǎng)度可變，本發(fā)明的第二個(gè)特征是，調(diào)整填充位的數(shù)目以便在分組的開始設(shè)置片的開始。由于在分組的開始設(shè)置片的起始位，可以按照總是從分組的開始的順序設(shè)置片頭和具有相應(yīng)于片頭的片結(jié)構(gòu)的編碼數(shù)據(jù)。結(jié)果，由于片頭和具有相應(yīng)于片頭的片結(jié)構(gòu)的編碼數(shù)據(jù)在一個(gè)分組內(nèi)完成，可以對(duì)傳輸路徑上丟失的分組的所產(chǎn)生的影響提供抗性，進(jìn)一步提高抗錯(cuò)誤性。
下面將參考附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
圖1中，“1”代表本發(fā)明實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)圖像編碼裝置。運(yùn)動(dòng)圖像編碼裝置1主要分為根據(jù)MPEG2進(jìn)行運(yùn)動(dòng)圖像編碼的編碼部分2、分組數(shù)據(jù)生成器3和碼排列部分4，用于相應(yīng)于傳輸路徑上的分組大小，可變地控制在編碼部分2中的片長(zhǎng)度，同時(shí)，控制在分組數(shù)據(jù)生成器3中的分組產(chǎn)生。
在編碼部分2中，視頻信號(hào)通過輸入端10和差分電路22輸入到DCT部分11中。DCT部分11對(duì)輸入的視頻信號(hào)在逐塊基礎(chǔ)上進(jìn)行DCT的矩陣運(yùn)算，其中，每塊包括8×8個(gè)像素，并且把轉(zhuǎn)換系數(shù)輸出到量化器12中。量化器12量化輸入的轉(zhuǎn)換系數(shù)并輸出量化過的轉(zhuǎn)換系數(shù)。速率控制器15控制量化特性。量化過的轉(zhuǎn)換系數(shù)被提供給可變長(zhǎng)度編碼器13，并且編碼器13執(zhí)行如可變長(zhǎng)度編碼和游程長(zhǎng)度編碼等的熵編碼。
同時(shí)，去量化器16對(duì)系數(shù)執(zhí)行去量化并且把解碼過的轉(zhuǎn)換系數(shù)輸出到IDCT(逆DCT)部分17中。這樣，去量化器16和IDCT部分17執(zhí)行本地解碼，并解碼關(guān)于P和B圖像的預(yù)測(cè)誤差信號(hào)和相應(yīng)于關(guān)于I圖像的編碼圖像信號(hào)的信號(hào)。
加法器21輸出指示關(guān)于P和B圖像的預(yù)測(cè)信號(hào)和自身與I圖像有關(guān)的信號(hào)的和的和信號(hào)。加法器21的輸出信號(hào)被存儲(chǔ)在視頻存儲(chǔ)器18中。視頻存儲(chǔ)器18的輸出信號(hào)(被延遲相應(yīng)于一幀(編碼幀)的量的延遲信號(hào))被輸入到運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器19中。運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器19也接收輸入的視頻信號(hào)作為它的輸入。
基于視頻存儲(chǔ)器18中存儲(chǔ)的視頻信號(hào)和輸入視頻信號(hào)，運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器19在每宏塊基礎(chǔ)上檢測(cè)運(yùn)動(dòng)向量信號(hào)MV。運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器20基于從運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器19輸入的運(yùn)動(dòng)向量信號(hào)MV進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。預(yù)測(cè)信號(hào)被提供給加法器22，加法器22計(jì)算輸入視頻信號(hào)與預(yù)測(cè)信號(hào)之間的差值。獲得的差值信息被輸入到DCT部分11中，并如上所述被編碼。緩沖器14臨時(shí)存儲(chǔ)從可變長(zhǎng)度編碼器13輸出的編碼數(shù)據(jù)，以輸出到分組數(shù)據(jù)生成器3。
編碼部分2使用片結(jié)構(gòu)進(jìn)行編碼。確切地說，片內(nèi)完成的處理包括在運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器19和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器20中進(jìn)行的處理和量化器12中進(jìn)行的量化處理。因此對(duì)解碼方來(lái)說，可以把片作為一個(gè)單元進(jìn)行獨(dú)立解碼。使用片結(jié)構(gòu)進(jìn)行編碼是一個(gè)公知的技術(shù)，就省略它的描述。
碼排列部分4中，報(bào)頭大小被輸入到報(bào)頭大小輸入部分30中，同時(shí)，分組大小N被輸入到分組大小輸入部分31中。分組大小計(jì)算器32從分組大小N中減去報(bào)頭大小，并從而計(jì)算出可包含在一個(gè)分組中的編碼數(shù)據(jù)量(下文稱為實(shí)際分組大小N1)，以輸出到比較判斷部分33和填充信號(hào)生成器34。
比較判斷部分33接收實(shí)際分組大小N1、來(lái)自編碼部分2的整片結(jié)尾信號(hào)E、來(lái)自編碼量計(jì)算器35的宏塊編碼數(shù)據(jù)量M和來(lái)自分組數(shù)據(jù)生成器3的編碼數(shù)據(jù)量P作為輸入。基于這些信息，比較判斷部分33生成片結(jié)尾信號(hào)F。
當(dāng)結(jié)尾信號(hào)F被輸入到編碼部分2時(shí)，部分2進(jìn)行片結(jié)尾處理。換句話說，編碼部分2處理輸入片結(jié)尾信號(hào)F之前的宏塊和輸入片結(jié)尾信號(hào)F之后的宏塊作為不同的片，來(lái)進(jìn)行編碼。另外，將在后面描述比較判斷部分33中的詳細(xì)處理。
填充信號(hào)生成器34接收實(shí)際分組大小N1、來(lái)自分組數(shù)據(jù)生成器3的編碼數(shù)據(jù)量P、來(lái)自比較判斷部分33的片結(jié)尾信號(hào)F和來(lái)自編碼部分2的整片結(jié)尾信號(hào)E作為輸入?；谶@些信息段，填充信號(hào)生成器34生成填充信號(hào)G。填充信號(hào)生成器34中進(jìn)行的詳細(xì)處理將在后面描述。
分組數(shù)據(jù)生成器3在分組的開頭設(shè)置一個(gè)報(bào)頭，進(jìn)一步接著報(bào)頭設(shè)置從緩沖器14輸出的編碼數(shù)據(jù)，同時(shí)，把由填充信號(hào)G指定的一定量的填充位加到結(jié)尾部分，從而生成分組數(shù)據(jù)，并把分組傳輸?shù)揭粋€(gè)傳輸路徑。
在描述運(yùn)動(dòng)圖像編碼裝置1之前，先介紹宏塊、整片和片之間的關(guān)系。圖2表示構(gòu)成一幀的宏塊101、整片102和片103。宏塊101是幀中由16個(gè)垂直像素×16個(gè)水平像素組成的一個(gè)像素組，選擇宏塊101左上像素的位置，于是通過水平和垂直分割所獲得的余數(shù)是恒定的。片103由多個(gè)水平方向的連續(xù)宏塊101組成。整片102包括水平方向上的所有宏塊101。
將在下面描述在運(yùn)動(dòng)圖像編碼裝置1中使用片結(jié)構(gòu)的編碼過程。如圖3所示，關(guān)于對(duì)一個(gè)具有15MB(宏塊)水平方向×10MB垂直方向的幀進(jìn)行的編碼為例，將介紹圖中自上第五個(gè)片是如何編碼的。在這里，使用一個(gè)包括15MB(垂直方向)×10MB(水平方向)的幀作為講解，也可以在其它大小的圖像的幀中相似地進(jìn)行編碼。
這里假定用于存儲(chǔ)用于發(fā)送圖像的分組的圖像編碼數(shù)據(jù)的部分，即，實(shí)際分組大小是N1比特。實(shí)際分組大小N1隨每個(gè)分組的報(bào)頭大小等而變化，以及運(yùn)動(dòng)圖像編碼裝置1在分組大小計(jì)算器32中計(jì)算實(shí)際的分組大小。
根據(jù)圖4所示的處理，運(yùn)動(dòng)圖像編碼裝置1以每片為基礎(chǔ)進(jìn)行編碼并生成分組數(shù)據(jù)。當(dāng)開始在一個(gè)整片上進(jìn)行編碼時(shí)，在開始對(duì)整片進(jìn)行編碼以后，在步驟S001中，運(yùn)動(dòng)圖像編碼裝置指定要編碼的宏塊的位置。假設(shè)對(duì)于圖2中的整片102，利用將左上宏塊計(jì)數(shù)為第一個(gè)而指定第六十一個(gè)宏塊。
在步驟S002中，復(fù)位在片的開頭的一個(gè)預(yù)測(cè)值。這個(gè)處理需要使用一個(gè)片作為獨(dú)立編碼單元進(jìn)行編碼，并除去已經(jīng)編碼的片中的宏塊的信息和將要進(jìn)行編碼的宏塊的信息之間的關(guān)系。根據(jù)MPEG2進(jìn)行編碼時(shí)，作為片開始處理，復(fù)位運(yùn)動(dòng)向量和DCT系數(shù)的DC成分的預(yù)測(cè)值。
在步驟S003中，輸出一個(gè)片頭。在根據(jù)MPEG2標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編碼時(shí)，在整片的開始輸出整片的垂直位置。在步驟S004中，對(duì)步驟S001中指定的宏塊進(jìn)行編碼。這一處理是使用編碼方案中允許的任意編碼方法，把宏塊中的像素值轉(zhuǎn)換為碼，并且在編碼部分2中執(zhí)行。
實(shí)際上，在運(yùn)動(dòng)圖像編碼裝置1中，相應(yīng)于正在編碼的圖像類型，運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器19在先前的或者過去的參考圖像與正被處理的宏塊的初始圖像之間進(jìn)行塊匹配。檢測(cè)器19選擇一個(gè)最小化差分圖像的絕對(duì)值之和的位置作為運(yùn)動(dòng)向量。通過使用統(tǒng)計(jì)量的評(píng)價(jià)，運(yùn)動(dòng)圖像編碼裝置1選擇經(jīng)過幀內(nèi)編碼的編碼數(shù)據(jù)或者使用運(yùn)動(dòng)向量的編碼數(shù)據(jù)。而且運(yùn)動(dòng)圖像編碼裝置1選擇使用幀結(jié)構(gòu)執(zhí)行DCT或者使用文件結(jié)構(gòu)進(jìn)行DCT?；谏鲜鲞x擇的結(jié)果，運(yùn)動(dòng)圖像編碼裝置1在DCT部分11中為每一個(gè)宏塊進(jìn)行DCT處理，在量化器12中量化結(jié)果，并在可變長(zhǎng)度編碼部分13中對(duì)量化后的DCT系數(shù)進(jìn)行可變長(zhǎng)度編碼。
進(jìn)而，運(yùn)動(dòng)圖像編碼裝置1在編碼量計(jì)算器35中對(duì)每一個(gè)宏塊計(jì)算與上述處理同時(shí)獲得的編碼數(shù)據(jù)量M。
在步驟S005中，比較判定部分33把包含在當(dāng)前正在產(chǎn)生的分組中的編碼數(shù)據(jù)量P的和步驟S004中計(jì)算的宏塊的編碼量M之和(P+M)與實(shí)際分組大小N1相比較。比如，當(dāng)比較判定部分33獲得的比較結(jié)果滿足P+M≤N1，也就是當(dāng)宏塊的編碼數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)在當(dāng)前生成的分組中時(shí)，處理步驟流程進(jìn)行到步驟S007。
在步驟S007中，分組數(shù)據(jù)生成器3輸出緩沖器14中存儲(chǔ)的宏塊編碼數(shù)據(jù)。在步驟S008中，編碼部分2將宏塊的位置加1而處理下一個(gè)宏塊，從而更新宏塊的位置。直到在步驟S009中得到這樣的結(jié)果，即宏塊恰好是在整片的結(jié)尾，就重復(fù)執(zhí)行步驟S004-S005-S007-S009-S004，從而對(duì)宏塊重復(fù)地進(jìn)行編碼以存儲(chǔ)在單個(gè)分組中。
同時(shí)，當(dāng)在步驟S005中，比較判斷部分33得到的比較結(jié)果滿足P+M＞N，也就是，當(dāng)對(duì)于宏塊的編碼數(shù)據(jù)不能存儲(chǔ)在當(dāng)前處理的分組中時(shí)，處理流程進(jìn)行到步驟S006。在步驟S006中，判斷正在編碼的宏塊是否在片的開頭，當(dāng)宏塊在片的開頭時(shí)，處理進(jìn)行到步驟S007，而當(dāng)宏塊不在片的開頭時(shí)，處理進(jìn)行到步驟S010。
在本實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)圖像編碼裝置1中，由于比較判斷部分33指定一個(gè)片的結(jié)尾的位置，編碼部分2順序?qū)ο嗤暮陦K進(jìn)行編碼直至編碼部分2收到來(lái)自比較判斷部分33的片結(jié)尾信號(hào)F。
當(dāng)在步驟S006中判斷宏塊是在片的開頭時(shí)，運(yùn)動(dòng)圖像編碼裝置1執(zhí)行步驟S007。步驟S005、S006和S007的處理意味著分組中填充了片開頭的宏塊的數(shù)據(jù)，宏塊的剩余編碼數(shù)據(jù)從下一個(gè)分組的開頭輸出。
在步驟S010中，比較判斷部分33輸出片結(jié)尾信號(hào)F到編碼部分2中，這樣執(zhí)行片結(jié)尾處理。經(jīng)過片結(jié)尾處理的宏塊被設(shè)為下一個(gè)片開頭的宏塊。
在步驟S011，分組數(shù)據(jù)生成器3輸出在新的分組的開頭的片頭。在MPEG2標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編碼的情況下，這個(gè)處理與步驟S003輸出的片頭不同，它輸出一個(gè)宏塊的水平部分和片開頭碼。
當(dāng)步驟S009中獲得“是”時(shí)，換句話說，就是，當(dāng)下一個(gè)宏塊相應(yīng)于整片的外部時(shí)，運(yùn)動(dòng)圖像編碼裝置1轉(zhuǎn)至步驟S012的處理。在步驟S012中，編碼部分2輸出整片結(jié)尾信號(hào)E到比較判斷部分33和填充信號(hào)生成器34，同時(shí)執(zhí)行片結(jié)尾處理。其間，當(dāng)在步驟S009獲得“否”時(shí)，換句話說就是當(dāng)下一個(gè)宏塊相應(yīng)于整片的內(nèi)部時(shí)，流程回到步驟S004。
參照附圖，下面將對(duì)宏塊的編碼數(shù)據(jù)量、分組大小和片的開頭進(jìn)行更詳細(xì)的描述。作為實(shí)例，圖3中自上第五個(gè)片被描述。在這種情況下，在步驟S001，編碼從MB61開始，就是從第六十一個(gè)宏塊開始。如圖5所示，通過步驟S003中的片頭輸出處理，片頭被存儲(chǔ)在分組的開頭。之后，當(dāng)對(duì)宏塊MB61的編碼結(jié)束并且宏塊MB61的編碼數(shù)據(jù)量M與片頭之和小于分組大小N時(shí)，MB61的所有碼均可被存儲(chǔ)在圖5所示的分組中。
之后，當(dāng)對(duì)宏塊MB62的編碼結(jié)束并且片頭與宏塊MB61和MB62的編碼數(shù)據(jù)量M與之和小于分組大小N時(shí)，宏塊MB62的編碼數(shù)據(jù)如圖7被輸出。
其間，當(dāng)對(duì)宏塊MB63的編碼結(jié)束時(shí)，如圖8所示，片頭與宏塊MB61、MB62和MB63的編碼數(shù)據(jù)量大于分組大小N，輸出填充位作為接著宏塊MB62的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，以便使用填充位來(lái)填充分組空著的部分，如圖9所示。填充位的數(shù)量通過在填充位生成器34中從實(shí)際分組大小N1中減去編碼數(shù)據(jù)量P而計(jì)算得到。如圖10所示，宏塊MB63的編碼數(shù)據(jù)是被配置在置于下一個(gè)分組的開頭的片頭之后。
下面將介紹宏塊MB64的編碼數(shù)據(jù)量很大并且大于通過從分組中減去片頭得到的值的情況。在這種情況下，可以通過減小量化系數(shù)的值或類似的方法把數(shù)據(jù)填滿到一個(gè)分組中并對(duì)宏塊MB64再次執(zhí)行編碼，但是在本實(shí)施例中，如圖11所示，宏塊MB64的編碼數(shù)據(jù)是被跨分組存儲(chǔ)的。
而且，圖11描述了宏塊MB64的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在兩個(gè)分組內(nèi)的情況，但是也可能跨三個(gè)或者更多個(gè)分組存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。進(jìn)一步如圖12所示，當(dāng)下一個(gè)宏塊MB65的編碼數(shù)據(jù)具有可存儲(chǔ)在宏塊MB64的編碼數(shù)據(jù)之后的數(shù)據(jù)量時(shí)，MB65的編碼數(shù)據(jù)可以接著MB64的編碼數(shù)據(jù)之后存儲(chǔ)在同一分組中。
下面將描述分組大小計(jì)算器32中計(jì)算分組大小的方法。在這種情況下，Ethernet(IEEE 802.3)被用作數(shù)據(jù)鏈路層，IP(因特網(wǎng)協(xié)議)被用作網(wǎng)絡(luò)層，以及圖像數(shù)據(jù)作為UDP的分組被傳輸。而且，Ethernet(IEEE 802.3)被用作數(shù)據(jù)鏈路層，IP(因特網(wǎng)協(xié)議)被用作網(wǎng)絡(luò)層，圖像數(shù)據(jù)作為UDP分組被傳輸，在這種情況下，可以在使用其它協(xié)議情況下相似地進(jìn)行計(jì)算。
一般地，當(dāng)像圖像數(shù)據(jù)這樣的信息被打包傳輸時(shí)，如圖13所示，就需要添加相應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)的邏輯層結(jié)構(gòu)的各種報(bào)頭。圖13描述了使用IEEE 802.3作為數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議來(lái)傳輸數(shù)據(jù)的情況。比如說，在數(shù)據(jù)鏈路層中執(zhí)行1500個(gè)八位位組的傳輸?shù)那闆r下，在數(shù)據(jù)鏈路層中，每個(gè)傳輸信號(hào)源和目標(biāo)地址各被增加了具有6個(gè)八位位組的報(bào)頭，2個(gè)八位位組用于將被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的類型，還有四個(gè)八位位組用于CRC(循環(huán)冗余校驗(yàn))來(lái)檢測(cè)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。
因此在IP層可用的數(shù)據(jù)是1482個(gè)八位位組(＝1500-18)。此外，除了可選擇的報(bào)頭外，由于在IP層中需要傳輸20個(gè)八位位組的數(shù)據(jù)作為報(bào)頭和CRC，最大只能傳輸1462個(gè)八位位組的數(shù)據(jù)。
此外，當(dāng)使用UDP作為傳輸層時(shí)，由于需要8個(gè)八位位組的數(shù)據(jù)用作傳輸源和目的地的端口號(hào)、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和校驗(yàn)和，因此當(dāng)圖像數(shù)據(jù)是在Ethernet的單個(gè)幀中時(shí)，分組的大小最大為1454個(gè)八位位組的數(shù)據(jù)量。另外，根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方法，由于在IP層中存在一個(gè)可選的報(bào)頭，對(duì)于每一數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆纸M的大小有時(shí)候是變化的。因此，分組的大小是根據(jù)圖14中所示的方法計(jì)算的，就是從數(shù)據(jù)鏈路層中的數(shù)據(jù)傳輸量中減去通過網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)所用的協(xié)議所需要的報(bào)頭長(zhǎng)度。
在圖14中，在步驟S101中，Ethernet的數(shù)據(jù)鏈路層的分組大小被輸入到分組大小輸入部分31。在步驟S102中，圖13所示的以太報(bào)頭、IP報(bào)頭和UCP報(bào)頭被輸入到報(bào)頭大小輸入部分30。在步驟S103中，分組大小計(jì)算器32減去輸入到報(bào)頭大小輸入部分30的或者根據(jù)輸入到分組大小輸入部分31的數(shù)據(jù)鏈路層中的分組大小計(jì)算出的報(bào)頭大小，這樣計(jì)算出實(shí)際分組大小N1。本發(fā)明提供了一種盡可能多地用圖像數(shù)據(jù)填充分組大小N1的編碼方法。
當(dāng)執(zhí)行多種狀態(tài)的分組傳輸時(shí)，優(yōu)選地在每一個(gè)分組傳輸級(jí)中使用最小的分組大小作為數(shù)據(jù)鏈路層中的傳輸量。進(jìn)而，比如說，當(dāng)使用專門為圖像傳輸設(shè)計(jì)的并執(zhí)行一對(duì)一連接的圖像傳輸裝置時(shí)，就有這樣一種情況，消除了需要轉(zhuǎn)送傳輸目的地址等。當(dāng)執(zhí)行前述傳輸時(shí)，可以優(yōu)選地把報(bào)頭大小看作為0來(lái)計(jì)算實(shí)際分組大小N1。
對(duì)一般的運(yùn)動(dòng)圖像解碼裝置來(lái)說，可以解碼已被打包的并且從上述實(shí)施例中的運(yùn)動(dòng)圖像編碼裝置1輸出的編碼圖像數(shù)據(jù)。在這一點(diǎn)上，除了一個(gè)宏塊的數(shù)據(jù)超過了實(shí)際分組大小的情況(如圖11所示)，對(duì)于一個(gè)分組中的數(shù)據(jù)，在所有的分組中，總是按照下面的順序配置片頭和相應(yīng)于片頭的片的編碼數(shù)據(jù)，即，從分組的開頭開始，在一個(gè)分組中完成相應(yīng)于片頭的片的編碼數(shù)據(jù)。
因此，接收分組時(shí)，運(yùn)動(dòng)圖像解碼裝置使用片頭識(shí)別片信息，基于片信息控制去量化器中的去量化特性等，并能夠保證解碼收到的分組中的所有編碼數(shù)據(jù)。比如，即使當(dāng)隨后一個(gè)分組丟失了，再下一個(gè)分組也可以不受丟失的分組的影響而被解碼。而且當(dāng)收到單個(gè)宏塊的數(shù)據(jù)超過實(shí)際分組大小的分組時(shí)(如圖11)，可以解碼數(shù)據(jù)除非被附加了片頭的分組丟失了。
因而，根據(jù)本實(shí)施例，提供了一個(gè)對(duì)每個(gè)片的輸入圖像進(jìn)行編碼的編碼部分2、計(jì)算能夠用來(lái)存儲(chǔ)編碼數(shù)據(jù)的分組大小N1的分組大小計(jì)算器32、計(jì)算在編碼部分2中生成的編碼數(shù)據(jù)量M的編碼量計(jì)算器35，以及基于在分組大小計(jì)算器32中計(jì)算出的分組大小和在編碼量計(jì)算器35中計(jì)算出的編碼數(shù)據(jù)量M，可變地控制在編碼部分2中的片長(zhǎng)度的比較判斷部分33，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)能夠不用減少圖像數(shù)據(jù)的實(shí)際傳輸量而提高抗錯(cuò)誤性的運(yùn)動(dòng)圖像編碼裝置1。
也就是，由于可以通過使用上述結(jié)構(gòu)，在少于分組大小N1的范圍內(nèi)以最大的片長(zhǎng)度來(lái)進(jìn)行編碼，可以在一個(gè)分組中完成一個(gè)片并且減少填充位的數(shù)目。結(jié)果，即使當(dāng)在傳輸路徑中丟失了一個(gè)分組時(shí)，丟失分組的效果也不會(huì)影響其他分組中編碼數(shù)據(jù)的解碼，還可以抑制由于填充位引起的圖像數(shù)據(jù)實(shí)際傳輸量的減少。
進(jìn)而，根據(jù)本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，提供了一個(gè)填充信號(hào)生成器34，這樣計(jì)算填充位的數(shù)目，使片的開頭與分組的開頭匹配。因此，總是以從分組的開頭的順序配置片頭和相應(yīng)于片頭的片結(jié)構(gòu)的編碼數(shù)據(jù)。結(jié)果，由于片頭和具有相應(yīng)于片頭的片結(jié)構(gòu)的編碼數(shù)據(jù)在一個(gè)分組內(nèi)完成，可以對(duì)傳輸路徑中丟失的分組的影響產(chǎn)生抗性，進(jìn)一步提高抗錯(cuò)誤性。
另外，盡管本實(shí)施例解釋使用圖1中所示的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)圖像編碼方法，本發(fā)明并不限于上述情形?？梢酝ㄟ^使用一個(gè)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)圖1所述的每項(xiàng)功能。
另外，上述實(shí)施例描述了把本發(fā)明應(yīng)用到根據(jù)MPEG2標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行編碼的運(yùn)動(dòng)圖像編碼裝置中的情形。然而，本發(fā)明并不限于根據(jù)MPEG2進(jìn)行編碼的運(yùn)動(dòng)圖像編碼裝置的情形，還可以廣泛應(yīng)用到能夠獨(dú)立對(duì)包含多個(gè)塊的片進(jìn)行解碼的運(yùn)動(dòng)圖像編碼裝置中，還可以以與本實(shí)施例相同的方式提高抗錯(cuò)誤性和有效傳輸率。
本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，可以對(duì)其進(jìn)行不同修改而執(zhí)行。
本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)圖像編碼方法包括使用片結(jié)構(gòu)對(duì)輸入圖像進(jìn)行編碼的編碼步驟、輸入傳輸路徑上的分組大小的步驟、輸入報(bào)頭大小的步驟、根據(jù)傳輸路徑上的分組大小和報(bào)頭大小，計(jì)算允許存儲(chǔ)編碼數(shù)據(jù)的分組大小的分組大小計(jì)算步驟，以及計(jì)算在編碼中生成的編碼數(shù)據(jù)量的生成編碼量計(jì)算步驟，執(zhí)行編碼，同時(shí)相應(yīng)于允許存儲(chǔ)編碼數(shù)據(jù)的分組大小和編碼數(shù)據(jù)量改變片的長(zhǎng)度。
根據(jù)這種方法，由于通過讓片長(zhǎng)度可變而使得填充位減少，可以增加可存儲(chǔ)在一個(gè)分組中的圖像數(shù)據(jù)的編碼數(shù)據(jù)量。比如，當(dāng)使用低于計(jì)算所得的分組大小的范圍中的最大片長(zhǎng)度進(jìn)行編碼時(shí)，可以在一個(gè)分組中完成一個(gè)片，并能夠減少填充位的數(shù)量。結(jié)果，即使在傳輸路徑中丟失了一個(gè)分組，丟失分組的效果也不會(huì)影響其他分組中編碼數(shù)據(jù)的解碼，并能夠抑制由于填充位引起的圖像數(shù)據(jù)的實(shí)際傳輸量的減少。
本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)圖像編碼方法中還包括一個(gè)計(jì)算填充位的數(shù)目的步驟，以便在分組的開頭設(shè)置片的開頭。
根據(jù)本方法，由于片的開頭被設(shè)置在分組的開頭，因此片頭和相應(yīng)于片頭的片結(jié)構(gòu)的編碼數(shù)據(jù)總是按照從分組的開頭的順序被配置在分組中。結(jié)果，由于片頭和具有相應(yīng)于片頭的片結(jié)構(gòu)的編碼數(shù)據(jù)在一個(gè)分組內(nèi)完成，可以對(duì)傳輸路徑中丟失的分組的影響的提供抗性，進(jìn)一步提高抗錯(cuò)誤性。
本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)圖像編碼方法還包括一個(gè)比較判定步驟，此步驟把在分組大小計(jì)算步驟中計(jì)算得到的分組大小與在生成編碼量計(jì)算步驟中計(jì)算的編碼數(shù)據(jù)量進(jìn)行比較，并判斷直到某個(gè)宏塊的編碼數(shù)據(jù)量是否超出分組大小，在編碼步驟中，當(dāng)比較判定步驟獲得指示直到某個(gè)宏塊的編碼數(shù)據(jù)量超過了分組大小的比較判定結(jié)果時(shí)，使用該某個(gè)宏塊之前的宏塊作為一個(gè)片進(jìn)行編碼。
本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)圖像編碼方法還包括一個(gè)比較判定步驟，此步驟把在分組大小計(jì)算步驟中計(jì)算得到的分組大小與生成編碼量計(jì)算步驟中計(jì)算的編碼數(shù)據(jù)量進(jìn)行比較，并判斷直到某個(gè)宏塊的編碼數(shù)據(jù)量是否超出分組大小，當(dāng)比較判定步驟獲得指示直到某個(gè)宏塊的編碼數(shù)據(jù)量超過了分組大小的比較判定結(jié)果時(shí)，把某個(gè)宏塊之前的宏塊的編碼數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)分組中。
在本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)圖像編碼方法中，當(dāng)比較判定步驟獲得指示直到某個(gè)宏塊的編碼數(shù)據(jù)量超過了分組大小時(shí)，該某個(gè)宏塊的編碼數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在下一個(gè)分組中。
根據(jù)這些方法，可以利用片結(jié)構(gòu)執(zhí)行編碼，同時(shí)在每個(gè)宏塊基礎(chǔ)上設(shè)定不超過分組大小的最大片長(zhǎng)度，以在一個(gè)分組中存儲(chǔ)使用片結(jié)構(gòu)編碼的宏塊的編碼數(shù)據(jù)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在使用片結(jié)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)圖像編碼的過程中，使用傳輸媒介的分組大小的信息使得片長(zhǎng)度可變，從而可以實(shí)現(xiàn)能夠在不減少圖像數(shù)據(jù)實(shí)際傳輸量的情況下提高抗錯(cuò)誤性的運(yùn)動(dòng)圖像編碼方法和裝置。
除了使片長(zhǎng)度可變，還調(diào)整填充位的數(shù)目，以便在分組的開頭設(shè)置片的開頭，從而可以進(jìn)一步地提高抗錯(cuò)誤性。
本申請(qǐng)是基于在2001年11月9日提交的日本專利申請(qǐng)NO.2001-344163，其全部?jī)?nèi)容都被明確地引用于此。
工業(yè)適用性本申請(qǐng)適用于使用片結(jié)構(gòu)編碼圖像數(shù)據(jù)以及把編碼數(shù)據(jù)打包以便傳輸?shù)那闆r。
權(quán)利要求
1.一種運(yùn)動(dòng)圖像編碼方法，包括使用片結(jié)構(gòu)對(duì)輸入的圖像進(jìn)行編碼的編碼步驟；輸入傳輸路徑上的分組大小的步驟；輸入報(bào)頭大小的步驟；根據(jù)傳輸路徑上的分組大小和報(bào)頭大小，計(jì)算允許存儲(chǔ)編碼數(shù)據(jù)的分組大小的分組大小計(jì)算步驟；計(jì)算在編碼中生成的編碼數(shù)據(jù)量的生成編碼量計(jì)算步驟，其中，在編碼步驟中，執(zhí)行編碼，同時(shí)相應(yīng)于允許存儲(chǔ)編碼數(shù)據(jù)的分組大小和編碼數(shù)據(jù)量，改變片的長(zhǎng)度。
2.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)圖像編碼方法，進(jìn)一步包括計(jì)算填充位的數(shù)目的填充位數(shù)目計(jì)算步驟，以便在分組的開頭設(shè)置所述片的開頭。
3.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)圖像編碼方法，其中，在生成編碼量計(jì)算步驟中，在逐個(gè)宏塊的基礎(chǔ)上計(jì)算所述編碼數(shù)據(jù)量，并且在編碼步驟中，執(zhí)行編碼，同時(shí)，相應(yīng)于允許存儲(chǔ)編碼數(shù)據(jù)的分組大小和基于逐個(gè)宏塊的編碼數(shù)據(jù)量，在逐個(gè)宏塊的基礎(chǔ)上改變片的長(zhǎng)度。
4.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)圖像編碼方法，其中，在分組大小計(jì)算步驟中，允許存儲(chǔ)編碼數(shù)據(jù)的分組大小是通過從傳輸路徑上的分組大小中減去報(bào)頭大小而獲得的長(zhǎng)度。
5.如權(quán)利要求3所述的運(yùn)動(dòng)圖像編碼方法，進(jìn)一步包括比較判定步驟，此步驟把分組大小計(jì)算步驟中計(jì)算得到的分組大小與在生成編碼量計(jì)算步驟中計(jì)算的編碼數(shù)據(jù)量進(jìn)行比較，并判斷直到某個(gè)宏塊的編碼數(shù)據(jù)量是否超出所述分組大小，其中，在編碼步驟中，當(dāng)比較判定步驟獲得指示直到某個(gè)宏塊的編碼數(shù)據(jù)量超過了所述分組大小的比較判定結(jié)果時(shí)，使用所述某個(gè)宏塊之前的宏塊作為一個(gè)片進(jìn)行編碼。
6.如權(quán)利要求3所述的運(yùn)動(dòng)圖像編碼方法，進(jìn)一步包括比較判定步驟，此步驟把在所述分組大小計(jì)算步驟中計(jì)算得到的分組大小與在所述生成編碼量計(jì)算步驟中計(jì)算的編碼數(shù)據(jù)量進(jìn)行比較，并判斷直到某個(gè)宏塊的編碼數(shù)據(jù)量是否超出所述分組大小，其中，當(dāng)比較判定步驟獲得指示直到所述某個(gè)宏塊的編碼數(shù)據(jù)量超過了所述分組大小的比較判定結(jié)果時(shí)，在單個(gè)分組中存儲(chǔ)所述某個(gè)宏塊之前的宏塊的編碼數(shù)據(jù)。
7.如權(quán)利要求6所述的運(yùn)動(dòng)圖像編碼方法，其中，當(dāng)所述比較判定步驟獲得指示直到某個(gè)宏塊的編碼數(shù)據(jù)量超過了所述分組大小的比較判定結(jié)果時(shí)，所述某個(gè)宏塊的編碼數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在下一個(gè)分組中。
8.如權(quán)利要求6所述的運(yùn)動(dòng)圖像編碼方法，其中，當(dāng)所述比較判定步驟獲得指示一個(gè)宏塊的編碼數(shù)據(jù)量超過了所述分組大小的比較判定結(jié)果時(shí)，所述宏塊的編碼數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在兩個(gè)或者更多個(gè)分組中。
9.一種運(yùn)動(dòng)圖像編碼裝置，對(duì)輸入圖像執(zhí)行使能每個(gè)片的解碼的壓縮編碼，并分組編碼數(shù)據(jù)以傳輸，所述裝置包括編碼部分，用于對(duì)每片輸入圖像執(zhí)行編碼；分組大小計(jì)算器，用于計(jì)算允許存儲(chǔ)編碼數(shù)據(jù)的分組大小；生成編碼量計(jì)算器，用來(lái)計(jì)算在編碼部分中生成的編碼數(shù)據(jù)量；以及比較判斷部分，用于基于在分組大小計(jì)算器中計(jì)算出的分組大小和在生成編碼量計(jì)算器中計(jì)算出的編碼數(shù)據(jù)量，可變地控制在編碼部分中的片的長(zhǎng)度。
全文摘要
分組大小計(jì)算器32獲得可存儲(chǔ)在一個(gè)分組中的編碼數(shù)據(jù)量N1。比較判斷部分33根據(jù)編碼數(shù)據(jù)量N1和已經(jīng)存儲(chǔ)在分組中的編碼數(shù)據(jù)量P，獲得可存儲(chǔ)在分組中的剩余編碼數(shù)據(jù)量。部分33相應(yīng)于在編碼量計(jì)算器35中計(jì)算的宏塊的編碼數(shù)據(jù)量M是否超過可存儲(chǔ)在分組中的剩余編碼數(shù)據(jù)量，可變地控制編碼部分2中的片的長(zhǎng)度。由于可以利用可存儲(chǔ)在分組中的最大片長(zhǎng)度來(lái)進(jìn)行編碼，所以可以在一個(gè)分組中完成所述片，以減少填充位的數(shù)目。
文檔編號(hào)H04N7/26GK1511420SQ0281050
公開日2004年7月7日 申請(qǐng)日期2002年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月9日
發(fā)明者渡邊泰彥 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社