專利名稱：編碼裝置和方法以及包括該編碼裝置的多媒體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字多媒體裝置，尤其涉及一種能夠在多媒體裝置有效地進行視頻編碼的編碼裝置和方法。
背景技術(shù)：
視頻編碼器是一種在存儲和傳輸龐大的數(shù)據(jù)容量的視頻信號之前將其轉(zhuǎn)換成壓縮格式，即比特流(bit stream)的裝置。這種視頻編碼器為了壓縮視頻信號而利用所謂量化(quantization)這種技術(shù)，量化起到利用量化參數(shù)值將某一范圍的值轉(zhuǎn)換成更小范圍的值的功能。例如，在進行量化時，如果量化參數(shù)值較大，則量化后的值的范圍較小，所以雖然壓縮性能較高，但因量化后的值與原來的信號值的差異較大而導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降。相反，如果量化參數(shù)值較小，則量化后的值更接近原來的信號值，但因量化后的值的范圍較大而導(dǎo)致壓縮性能下降。另一方面，視頻編碼器的輸出比特流根據(jù)使用目的而利用固定碼率(constant bit rate, CBR)或可變碼率(variable bit rate，VBR)。固定碼率方式包括以規(guī)定的比特數(shù)對規(guī)定時間進行編碼的方式。在帶寬(bandwidth)受限或使用存儲介質(zhì)的時候使用固定碼率方式。但固定碼率方式具有在圖像移動較大或較復(fù)雜的情況下圖像質(zhì)量相對差的缺點。相反，可變碼率方式作為一種無論圖像的特性如何都能按照恒定的圖像質(zhì)量進行編碼的方式，通常用于帶寬充分或使用DVD(Digital Video Disk，數(shù)字多功能光盤)等存儲介質(zhì)的時候。固定碼率方式為了以規(guī)定的比特數(shù)進行編碼，采用比特率控制(bitrate control)方法，并適當(dāng)利用量化參數(shù)值和跳幀(frame skip)控制比特率，S卩比特量。在這里，跳幀是指根據(jù)需要省略對特定幀的編碼的方法。如欲減少比特量，使用較大的量化參數(shù)值和跳幀，如欲增加比特量，使用較小的量化參數(shù)值。由于量化參數(shù)值不僅影響比特量，還嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量，因而使用適當(dāng)?shù)闹碉@得尤為重要。另一方面，目前還不存在標(biāo)準(zhǔn)的用于決定量化參數(shù)值的比特率控制方法，所以比特率控制方法因編碼器而異，所采用的比特率控制方法不同，對編碼器的性能造成影響的程度也不同。以往，比特率控制方法大體上分為兩種。其一是設(shè)定量化參數(shù)值，使其與緩沖器的充滿度，即緩沖器的占有率成正比的方法，其二是計算出輸入圖像的復(fù)雜度而與復(fù)雜度成正比地進行比特分配的方法。前一方法作為一種根據(jù)當(dāng)前的緩沖器狀態(tài)調(diào)整量化參數(shù)值的方法，根據(jù)剩余的緩沖量和傳輸介質(zhì)的帶寬等來調(diào)整量化參數(shù)值。通常，MPEG系列的TM5和VCEG系列的TMN8 等使用該方法。后者是一種根據(jù)圖像的復(fù)雜度，向每一編碼單位都分配比特量并調(diào)整量化參數(shù)值的方法。根據(jù)當(dāng)前的緩沖器狀態(tài)調(diào)整量化參數(shù)值的前一方法雖然簡單，但全然未考慮到圖像。由此，雖然也存在目標(biāo)比特量準(zhǔn)確的情況，但頻繁發(fā)生不準(zhǔn)確的情況。并且，還存在由于圖像質(zhì)量變化多端而妨礙視覺效果的缺點。相反，利用輸入圖像的復(fù)雜度進行比特分配的方法雖然能夠在維持所需比特率的同時提供良好的圖像質(zhì)量，但在分析圖像的復(fù)雜度時需要以像素單位進行平均及分散等復(fù)雜的計算，因而存在降低編碼速度、占用內(nèi)存空間的缺點。目前也開發(fā)出了許多有關(guān)復(fù)雜度分析的算法，但因其復(fù)雜性而難以適用于實時的應(yīng)用，應(yīng)用于實際的例子也微乎其微。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明提供一種采用比特率控制方法的編碼裝置和方法以及包括該編碼裝置的多媒體裝置，能夠準(zhǔn)確預(yù)測目標(biāo)比特量，并在提供良好的圖像質(zhì)量的同時以簡單的機制適用于實時環(huán)境。解決問題的手段根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種編碼裝置，包括圖像組比特分配部，其以圖像組(Group Of Picture, GOP)單位來分配比特量Uargetmp)；宏塊比特分配部，其根據(jù)模式以宏塊單位向上述圖像組內(nèi)的宏塊分配比特量；量化裝置，其檢查當(dāng)前的緩沖器狀態(tài)，在該緩沖器的占有率為規(guī)定比率以下的情況下，利用通過變換(transform)上述宏塊獲取的交流系數(shù)決定量化參數(shù)(Quantization Parameter, QP)值來進行量化；以及可變長度編碼部，其用于進行可變長度編碼(Variable Length Coding，VLC)。上述圖像組比特分配部將每秒目標(biāo)比特率(target·)除以每秒顯示幀數(shù)(frame per second, fps)再乘以關(guān)鍵幀(key frame)間隔(Iinterval)，由此計算出上述圖像組單位的比特量(target,)。并且，上述宏塊比特分配部分別向作為針對上述宏塊的兩種模式的幀內(nèi)(intra)宏塊及幀間(inter)宏塊分配比特量。例如，將上述圖像組單位的比特量 (targetG0P)除以關(guān)鍵幀(key frame)間隔(Iinterval)與上述比特量比 ati0lt。p)之和而得到的結(jié)果值再除以包含在一個幀的內(nèi)部的宏塊的數(shù)量(MB_Num)，由此計算出上述幀間宏塊的比特量(target在本發(fā)明中，上述量化裝置包括預(yù)測和變換部，其對上述宏塊進行幀內(nèi)/幀間預(yù)測和變換；量化參數(shù)決定部，其分析通過上述變換獲取的上述交流系數(shù)來決定上述量化參數(shù)值；量化參數(shù)調(diào)整部，其將當(dāng)前量化參數(shù)值與相鄰量化參數(shù)值進行比較，并調(diào)整上述當(dāng)前量化參數(shù)值，以使通過上述比較得出的差值在規(guī)定臨界值以內(nèi)；以及量化部，其利用上述量化參數(shù)值進行量化。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種多媒體裝置，該多媒體裝置包括輸入部，其用于輸入待進行編碼的信號；編碼裝置，其根據(jù)圖像組比特分配、宏塊比特分配以及緩沖器狀態(tài)對通過上述輸入部所輸入的信號進行量化來進行編碼；發(fā)送部，其用于發(fā)送經(jīng)上述編碼裝置編碼后的比特流(bit stream)；存儲部，其用于存儲經(jīng)上述編碼裝置編碼后的比特流； 以及控制部，其用于控制上述輸入部、編碼裝置、發(fā)送部以及存儲部。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種編碼方法，該編碼方法包括如下的步驟圖像組比特分配步驟，以圖像組(GOP)單位來分配比特量(target,)；宏塊比特分配步驟，根據(jù)模式以宏塊單位向上述圖像組內(nèi)的宏塊分配比特量；量化步驟，檢查當(dāng)前的緩沖器狀態(tài)，在該
6緩沖器的占有率為規(guī)定比率以下的情況下，利用通過變換上述宏塊獲取的交流系數(shù)決定量化參數(shù)(QP)值來進行量化；以及可變長度編碼步驟，進行可變長度編碼(VLC)。本發(fā)明中，上述編碼方法在上述量化步驟前還包括檢查上述緩沖器的狀態(tài)的緩沖器檢查步驟，由此，在上述緩沖器的占有率高于規(guī)定比率的情況下，進行上述可變長度編碼步驟，而不進行上述量化步驟。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的編碼裝置和方法以及包括該編碼裝置的多媒體裝置采用比較簡單的機制，即，利用每秒目標(biāo)比特率(targetse。)、每秒顯示幀數(shù)(frame per second, fps)、關(guān)鍵幀(key frame)間隔(Iintwval)來計算出圖像組單位的比特量(target^，并利用圖像組單位的比特量(target-)以及上述幀內(nèi)宏塊相對幀間宏塊的比特量比(RatioIt。p)來計算出宏塊單位的比特量，從而能夠準(zhǔn)確地預(yù)測比特量，提供良好的圖像質(zhì)量。并且，本發(fā)明的編碼裝置和方法以及多媒體裝置進行如上所述的比特量預(yù)測，同時檢查緩沖器狀態(tài)而根據(jù)需要以宏塊單位省略編碼，從而預(yù)防發(fā)生信號過強(overflow) 現(xiàn)象，所以能夠進行穩(wěn)定的編碼。由此，本發(fā)明和編碼裝置和方法以及多媒體裝置能夠有效并穩(wěn)定地應(yīng)用于以受限帶寬或存儲介質(zhì)為應(yīng)用的視頻編碼器。


本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點以及其他特征以及優(yōu)點將會通過參照

的實施例更加明確。圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的多媒體裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明一實施例的圖1的多媒體裝置中的編碼裝置的具體結(jié)構(gòu)的框圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明一實施例的圖2的編碼裝置中的量化裝置的具體結(jié)構(gòu)的框圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的編碼方法的流程圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明一實施例的圖4的編碼方法中的宏塊比特量分配步驟的詳細(xì)過程的流程圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明一實施例的圖4的編碼方法中的量化步驟的詳細(xì)過程的流程圖。
具體實施例方式下面，將參照附圖對本發(fā)明示例性實施例進行詳細(xì)說明。在下面的說明中，某一結(jié)構(gòu)元件與另一結(jié)構(gòu)元件相連接是指，既能夠直接與其他結(jié)構(gòu)元件直接連接，也能夠在兩者之間介入第三結(jié)構(gòu)元件。并且，為了說明的方便性以及明確性，附圖中的各結(jié)構(gòu)元件結(jié)構(gòu)或大小有所擴大，并對與說明無關(guān)的部分予以省略。相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件。另一方面，所使用的術(shù)語是出于說明本發(fā)明的目的而使用的，并非用以限定權(quán)利要求書所述的本發(fā)明的范圍。圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的多媒體裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。如圖1中所示，本實施例的多媒體裝置包括輸入部200、編碼裝置100、發(fā)送部300、 存儲部400以及控制部500。
輸入部200用于輸入待編碼裝置100進行編碼的信號，發(fā)送部300用于發(fā)送經(jīng)編碼裝置100編碼后輸出的比特流信號。編碼裝置100通過圖像組比特分配以及宏塊比特分配對通過輸入部200所輸入的信號進行比特量控制之后，根據(jù)緩沖器的狀態(tài)進行量化，并進行可變長度編碼(Variable Length Coding, VLD)，從而對各幀進行編碼。該編碼裝置100利用每秒目標(biāo)比特率 (targetsJ、每秒顯示幀數(shù)(frame per second，fps)、關(guān)鍵幀(key frame)間隔(Iinterval)以及幀內(nèi)(intra)宏塊相對幀間(inter)宏塊的比特量比(RatioIt。p)等來進行比特量控制。由此，編碼裝置100能夠非常準(zhǔn)確地預(yù)測比特量，避免為分析復(fù)雜度而進行復(fù)雜的計算所帶來的繁瑣性。另一方面，由于在進行量化之前檢查緩沖器的狀態(tài)而根據(jù)緩沖器的占有率進行量化，因而能夠預(yù)防緩沖器的過度占有造成的信號過強(overflow)現(xiàn)象，從而能夠順利地進行編碼。有關(guān)編碼裝置100的更具體的說明將參考圖2進行。存儲部400用于存儲經(jīng)編碼裝置100編碼后的比特流或編碼過程中所需的數(shù)據(jù)。 控制部500用于整體控制如上所述的結(jié)構(gòu)元件，即輸入部200、編碼裝置100、發(fā)送部300，存儲部400等。雖然圖1中的多媒體裝置只示出了編碼裝置100，但本實施例的多媒體裝置還能包括解碼裝置(未圖示)。當(dāng)然，本實施例的多媒體裝置還能夠包括對應(yīng)于輸入部的輸出部(未圖示)以及對應(yīng)于發(fā)送部的接收部(未圖示)等。本實施例的多媒體裝置包括利用幾個參數(shù)，即每秒目標(biāo)比特率(target·)、每秒顯示幀數(shù)(FPS)、關(guān)鍵幀(key frame)間隔(Iintwval)以及比特量比(RatioIt。p)來分配圖像組單位的比特量(基于圖像組的比特量)以及宏塊單位的比特量(基于宏塊的比特量)，并檢查緩沖器的狀態(tài)來進行量化的編碼裝置100，從而能夠非常準(zhǔn)確地預(yù)測并控制比特量，并能夠預(yù)防信號過強而順利地進行編碼。圖2是根據(jù)本發(fā)明一實施例的圖1的多媒體裝置中的編碼裝置100的具體結(jié)構(gòu)的框圖。參照圖2，本實施例的編碼裝置100包括圖像組比特分配部120，宏塊比特分配部 140、緩沖器狀態(tài)檢查部150、量化裝置160以及可變長度編碼部170。圖像組比特分配部120以圖像組(Group Of Picture :G0P)單位分配比特量， 進行這種圖像組單位的比特量分配時利用幾個參數(shù)，即每秒目標(biāo)比特率(target·)、每秒顯示幀數(shù)(frame per second, fps)、關(guān)鍵幀(key frame)間隔(Iinterval)、以及比特量比 (RatioIt。p)。設(shè)圖像組單位的比特量為targets時，切印討哪計算公式如以下的公式(1)targetG0P = (targetsec/fps) X Iinterval.......................公式(1)在這里，參數(shù)target·、fps以及Iintoval是由用戶根據(jù)相應(yīng)圖像設(shè)定的值。 targetsec/fps表示每幀比特量，targetsec/fps乘以關(guān)鍵幀間隔便能計算出圖像組內(nèi)的所有幀的比特量。最后，target-是指向包括關(guān)鍵幀(Key Frame)在內(nèi)的一個圖像組分配的比特量。在圖像組比特分配部120進行圖像組單位的比特量分配之后，宏塊比特分配部 140以宏塊單位來分配比特量。每逢開始進行圖像組分配時，宏塊比特分配部140都以幀內(nèi)(intra)宏塊和幀間(inter)宏塊單位來分配比特量，針對這種幀內(nèi)(intra)宏塊和幀間(inter)宏塊的比特量計算公式如下targetinterJ1B = targetG0P/(Iinterval+RatioItop) X l/MB_Num.......公式(2)
targetintraJ1B = targetinter MBX Ratioltop..........................公式(3)在這里，targetinterJffi是指針對幀間宏塊的分配比特量，targetintraJB是指針對幀內(nèi)宏塊的分配比特量。并且，RatioIt。p是指上述幀內(nèi)宏塊相對幀間宏塊的比特量比，MB_Num 是指包含在一個幀的內(nèi)部的宏塊的數(shù)量。在公式(2)中，由于targetw/a^rw+Ratic^J是根據(jù)Ratioltop而定的每幀比特量，并將每幀比特量除以幀的內(nèi)部的總宏塊，結(jié)果得出的是針對宏塊的比特量，尤其公式 (2)成為計算出針對幀間宏塊的比特量計算公式。另一方面，公式(3)是針對幀內(nèi)宏塊的比特量計算公式，并通過之前根據(jù)公式⑵計算出的針對幀間宏塊的比特量乘以1^^01_來計算出針對幀內(nèi)宏塊的比特量。在這里，Ratioltop最初是使用通過各種實驗設(shè)定的初始值進行設(shè)定，之后是每逢開始對圖像組進行編碼時，都根據(jù)之前所使用的平均比特量比和當(dāng)前1^^01_來進行更新。在嚴(yán)格的固定碼率下Ratioltop應(yīng)為1，但如果向作為幀內(nèi)模式的幀內(nèi)宏塊和作為幀間模式的幀間宏塊分配相同的比特量，則會導(dǎo)致幀內(nèi)幀的圖像質(zhì)量大幅下降，而這會影響到同一圖像組內(nèi)的所有幀間幀，從而致使所有幀的圖像質(zhì)量也下降。由此，優(yōu)選為向幀內(nèi)模式分配更多的比特量。例如，Ratioltop優(yōu)選約為3 4。作為參考，圖像組(GOP)分為如下兩種其一是幀的內(nèi)部的宏塊全部都是幀內(nèi)宏塊的幀內(nèi)幀，其二是包含關(guān)鍵幀和若干幀內(nèi)宏塊而大部分由幀間宏塊構(gòu)成的幀間幀。緩沖器狀態(tài)檢查部150起到檢查緩沖器在編碼過程中的占有率的作用。量化裝置160根據(jù)經(jīng)緩沖器狀態(tài)檢查部150檢查過的當(dāng)前的緩沖器狀態(tài)決定是否進行量化。即，在當(dāng)前的緩沖器占有率為規(guī)定比率以下的情況下，通過變換(transform)宏塊來獲取交流系數(shù)，利用所獲取的交流系數(shù)決定量化參數(shù)(Quantization Parameter, QP) 值之后，利用所決定的量化參數(shù)來進行量化。相反，如果緩沖器的占有率高于規(guī)定比率，則不進行量化。就這樣，根據(jù)緩沖器的狀態(tài)進行或省略量化過程，從而預(yù)防緩沖器的過度占有造成信號過強現(xiàn)象。有關(guān)量化裝置160的更具體的說明將參考圖3進行?？勺冮L度編碼部180對進行或省略了量化過程的宏塊進行可變長度編碼 (Variable Length Coding，VLC)，從而結(jié)束對一個宏塊的編碼過程。本實施例的編碼裝置100利用幾個參數(shù)簡單地計算出比特量，并根據(jù)緩沖器狀態(tài)的檢查結(jié)果進行或省略量化過程，從而能夠非常準(zhǔn)確地預(yù)測比特量來提供良好的圖像質(zhì)量，還能夠進行穩(wěn)定的編碼。最終，本發(fā)明的編碼裝置100將現(xiàn)有的根據(jù)緩沖器的狀態(tài)控制比特量的方法和根據(jù)復(fù)雜度控制比特量的方法進行了適當(dāng)組合，在計算出比特量時，利用容易預(yù)測和變更的幾個參數(shù)進行計算，而不是分析復(fù)雜度，從而能夠簡化計算公式，從而徹底改善編碼速度以及內(nèi)存消耗。圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的圖2的編碼裝置中的量化裝置160的具體結(jié)構(gòu)的框圖。如圖3中所示，本實施例的量化裝置160包括預(yù)測和變換部162、量化參數(shù)決定部 164、量化參數(shù)調(diào)整部166以及量化部168。預(yù)測和變換部162對宏塊進行用于運動補償?shù)鹊膸瑑?nèi)及幀間預(yù)測，通常幀間預(yù)測作為一種除去圖像間的時間重復(fù)性來達到圖像壓縮目的的方法，由運動估計以及運動補償?shù)葮?gòu)成，幀內(nèi)預(yù)測作為一種在幀的內(nèi)部除去空間重復(fù)性的方法，要提高幀內(nèi)幀的壓縮效率時進行。這種幀內(nèi)/幀間預(yù)測為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，故省略其詳細(xì)說明。并且，預(yù)測和變換部162在進行量化之前進行域變換(domain transform)。例如， 通過域變換進行離散余弦變換(Discrete Cosine Transform, DCT)或小波變換(wavelet transform)。目前，這些各種變換主要用于JPEG圖像壓縮、MJPEG、MPEG以及DV視頻壓縮， 下面將以離散余弦變換為例進行說明。離散余弦變換為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，故省略其詳細(xì)說明。量化參數(shù)決定部164利用通過離散余弦變換獲取的交流系數(shù)決定量化參數(shù) (Quantization Parameter，QP)值。即，進行離散余弦變換便能獲得直流(DC)系數(shù)及交流(AC)系數(shù)，其中，直流系數(shù)作為一種位于通過離散余弦變換獲取的系數(shù)塊的最左側(cè)上端的第一個系數(shù)，指較低的頻率，即直流分量，除此之外的其他系數(shù)作為較高的頻率分量的系數(shù)，稱為交流系數(shù)。這種交流系數(shù)作為分散分量，具有拉普拉斯算符(Laplacian)分布，這種公布圖具有與比特量成正比的特性。利用具有這種特性的交流系數(shù)分布來預(yù)測宏塊的比特量，并由此決定量化參數(shù)值。并且，除了離散余弦變換之外，交流系數(shù)還能通過小波變換等其他變換方式獲取。量化參數(shù)調(diào)整部166將由量化參數(shù)決定部164決定的量化參數(shù)值和相鄰量化參數(shù)值進行比較，并進行調(diào)整，以使通過上述比較得出的差值在規(guī)定臨界值以內(nèi)。盡管量化參數(shù)決定部164利用交流系數(shù)決定了量化參數(shù)值，但如果量化參數(shù)值在宏塊之間差值很大，就會導(dǎo)致屏蔽現(xiàn)象。由此，量化參數(shù)調(diào)整部166將當(dāng)前宏塊的量化參數(shù)值與相鄰宏塊的量化參數(shù)值進行比較，并適當(dāng)?shù)卣{(diào)整由量化參數(shù)決定部164決定的量化參數(shù)值，以使所決定的量化參數(shù)值與相鄰宏塊的量化參數(shù)值之間的差值在規(guī)定值以內(nèi)。另一方面，由于宏塊單位的量化參數(shù)值的計算使得系統(tǒng)變得復(fù)雜，因而能夠通過周期性地變動量化參數(shù)值以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整復(fù)雜度。量化部168利用經(jīng)量化參數(shù)調(diào)整部166調(diào)整之后最終決定的量化參數(shù)值進行量化。量化過程亦為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，故省略其詳細(xì)說明。在本實施例中，量化裝置160能夠在編碼過程中根據(jù)緩沖器的占有率進行或中止針對相應(yīng)宏塊的量化過程。由此，能夠最大限度地降低因緩沖器的過度占有而導(dǎo)致發(fā)生信號過強的可能性。圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的編碼方法的流程圖。如圖4所示，首先，本實施例的編碼方法利用規(guī)定參數(shù)，即每秒目標(biāo)比特率 (targetsJ、每秒顯示幀數(shù)(frame per second, fps)以及關(guān)鍵幀(key frame)間隔 (Iinterval)來分配圖像組單位的比特量(步驟S100)，由此圖像組單位比特量分配由上述公式(1)計算得出。在進行這種圖像組單位的比特量分配之后，以宏塊單位來分配比特量(步驟S110)。有關(guān)宏塊單位的比特量分配將參照圖5進行更詳細(xì)的說明。之后，檢查緩沖器狀態(tài)判斷緩沖器的占有率是否超過規(guī)定臨界占有率(步驟 S120)。在緩沖器的占有率超過臨界占有率的情況下，省略量化步驟(步驟S130)，將相應(yīng)宏塊決定為無代碼類型(non-coded type)(步驟S160)，并轉(zhuǎn)移到可變長度編碼步驟(步驟 S140)。在緩沖器的占有率未超過臨界占有率的情況下，轉(zhuǎn)移到量化步驟(步驟S130)進行量化，之后轉(zhuǎn)移到可變長度編碼步驟(步驟S140)。有關(guān)量化步驟(步驟S130)將參照圖6進行更詳細(xì)的說明。可變長度編碼步驟(步驟S140) —結(jié)束，便判斷當(dāng)前宏塊是否為最終宏塊(步驟S150)，如果不是最終宏塊則轉(zhuǎn)移到宏塊單位的比特量分配步驟(步驟S110)， 如果是最終宏塊則結(jié)束對圖像組的編碼過程。本實施例的編碼方法利用每秒目標(biāo)比特率(targetse。)、每秒顯示幀數(shù)(frame per second, fps)以及關(guān)鍵幀(key frame)間隔(Iintoval)等幾個參數(shù)來容易地計算出圖像組以及宏塊的比特量，并采用根據(jù)緩沖器狀態(tài)的檢查結(jié)果來進行或省略量化過程的技術(shù)，從而能夠非常準(zhǔn)確地預(yù)測比特量，進行穩(wěn)定的編碼。圖5是根據(jù)本發(fā)明一實施例的圖4的編碼方法中的宏塊比特量分配步驟(SllO) 的詳細(xì)過程的流程圖。參照圖5，判斷當(dāng)前宏塊是否為圖像組內(nèi)的起始宏塊(步驟S112)。在當(dāng)前宏塊是起始宏塊的情況下，根據(jù)模式，即幀內(nèi)模式或幀間模式利用圖像組單位的比特量 (targetG0P)和上述幀內(nèi)宏塊相對上述幀間宏塊的比特量比(Ratioltop)來分配宏塊單位的比特量(步驟S114)。當(dāng)然，能夠根據(jù)公式(2)以及公式(3)的計算公式來進行宏塊單位的比特量分配。在當(dāng)前宏塊不是圖像組內(nèi)的起始宏塊的情況下，轉(zhuǎn)移到緩沖器狀態(tài)檢查步驟(步驟S120)。即，在開始上述圖像組時向包含在圖像組內(nèi)的所有宏塊分配宏塊單位的比特量。 并且在圖4中，進行可變長度編碼步驟(步驟S140)，之后判斷當(dāng)前宏塊是否為最終宏塊 (步驟S150)，在當(dāng)前宏塊不是最終宏塊的情況下，轉(zhuǎn)移到判斷當(dāng)前宏塊是否為圖像組內(nèi)的起始宏塊的步驟(步驟Sl 12)。圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的圖4的編碼方法中的量化步驟(S130)的詳細(xì)過程的流程圖。參照圖6，首先，進行幀間/幀內(nèi)預(yù)測和變換(步驟S132)。然后，利用通過變換獲取的交流系數(shù)決定量化參數(shù)值(步驟S134)。之后，調(diào)整當(dāng)前量化參數(shù)值，以使當(dāng)前量化參數(shù)值和相鄰量化參數(shù)值的差值在規(guī)定臨界值以內(nèi)的范圍(步驟S136)。最后，利用通過進行調(diào)整所決定的量化參數(shù)值來進行量化(步驟S138)。這種量化過程已參照圖3進行了說明， 故在此予以省略。另一方面，如上所述，能夠根據(jù)緩沖器的占有率對這種量化步驟(S130) 予以省略。如上所述，參照示例性實施例對本發(fā)明進行了說明，但這僅為個別例子，應(yīng)當(dāng)理解，對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，能夠在不脫離本發(fā)明原理的范圍內(nèi)進行各種變形或?qū)嵤┑韧绞?。由此，本發(fā)明要求保護的范圍由權(quán)利要求書所述的技術(shù)思想限定。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明涉及一種數(shù)字多媒體裝置，尤其涉及一種能夠在多媒體裝置有效地進行視頻編碼的編碼裝置和方法。本發(fā)明的編碼裝置和方法以及包含該編碼裝置的多媒體裝置采用比較簡單的方法，即利用每秒目標(biāo)比特率(targetse。)、每秒顯示幀數(shù)(frame per second, fps)、關(guān)鍵幀(key frame)間隔(Iinterval)來計算出圖像組單位的比特量 (target-)，并利用圖像組單位的比特量(target,)以及上述幀內(nèi)宏塊相對幀間宏塊的比特量比(RatioIt。p)來計算出宏塊單位的比特量，從而能夠準(zhǔn)確地預(yù)測比特量，提供良好的圖像質(zhì)量。
1權(quán)利要求
1.一種編碼裝置，其特征在于，包括圖像組比特分配部，其以圖像組單位來分配比特量；宏塊比特分配部，其根據(jù)模式以宏塊單位向所述圖像組內(nèi)的宏塊分配比特量； 量化裝置，其檢查當(dāng)前的緩沖器狀態(tài)，在該緩沖器的占有率為規(guī)定比率以下的情況下， 利用通過變換所述宏塊獲取的交流系數(shù)決定量化參數(shù)值來進行量化；以及可變長度編碼部，其用于進行可變長度編碼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼裝置，其特征在于，所述圖像組比特分配部將每秒目標(biāo)比特率除以每秒顯示幀數(shù)再乘以關(guān)鍵幀間隔，由此計算出所述圖像組單位的比特量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼裝置，其特征在于，所述宏塊比特分配部在開始對各個所述圖像組進行編碼時，以宏塊單位來分配比特量；所述宏塊比特分配部分別向作為針對所述宏塊的兩種模式的幀內(nèi)宏塊及幀間宏塊分配比特量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的編碼裝置，其特征在于，所述宏塊比特分配部利用所述圖像組單位的比特量以及所述幀內(nèi)宏塊相對所述幀間宏塊的比特量比來計算出所述幀間宏塊的比特量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的編碼裝置，其特征在于，將所述圖像組單位的比特量除以關(guān)鍵幀間隔與所述比特量比之和而得到的結(jié)果值再除以包含在一個幀的內(nèi)部的宏塊的數(shù)量， 由此計算出所述幀間宏塊的比特量。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的編碼裝置，其特征在于，所述比特量比最初是被設(shè)定為通過實驗獲取的初始值，之后是每逢開始對各個所述圖像組進行編碼時，都根據(jù)之前所使用的平均比特量比和當(dāng)前比特量比來進行更新。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼裝置，其特征在于，所述量化裝置包括 預(yù)測和變換部，其對所述宏塊進行幀內(nèi)/幀間預(yù)測和變換；量化參數(shù)決定部，其分析通過所述變換獲取的所述交流系數(shù)來決定所述量化參數(shù)值； 量化參數(shù)調(diào)整部，其將當(dāng)前量化參數(shù)值與相鄰量化參數(shù)值進行比較，并調(diào)整所述當(dāng)前量化參數(shù)值，以使所述當(dāng)前量化參數(shù)值與所述相鄰量化參數(shù)值之間的差值在規(guī)定的臨界值以內(nèi)；以及量化部，其利用所述量化參數(shù)值進行量化。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼裝置，其特征在于，在所述緩沖器的占有率高于規(guī)定比率的情況下，通過所述可變長度編碼部進行可變長度編碼，而不通過所述量化部進行量化。
9.一種多媒體裝置，其特征在于，包括 輸入部，其用于輸入待進行編碼的信號；編碼裝置，其根據(jù)圖像組比特分配、宏塊比特分配以及緩沖器狀態(tài)對通過所述輸入部所輸入的信號進行量化來進行編碼；發(fā)送部，其用于發(fā)送經(jīng)所述編碼裝置編碼后的比特流； 存儲部，其用于存儲經(jīng)所述編碼裝置編碼后的比特流；以及控制部，其用于控制所述輸入部、編碼裝置、發(fā)送部以及存儲部。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多媒體裝置，其特征在于，所述編碼裝置包括 圖像組比特分配部，其以圖像組單位來分配比特量；宏塊比特分配部，其根據(jù)模式以宏塊單位向所述圖像組內(nèi)的宏塊分配比特量； 量化裝置，其檢查當(dāng)前的緩沖器狀態(tài)，在該緩沖器的占有率為規(guī)定比率以下的情況下， 利用通過變換所述宏塊獲取的交流系數(shù)決定量化參數(shù)值來進行量化；以及可變長度編碼部，其用于進行可變長度編碼。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的多媒體裝置，其特征在于，所述圖像組比特分配部將每秒目標(biāo)比特率除以每秒顯示幀數(shù)再乘以關(guān)鍵幀間隔，由此計算出所述圖像組單位的比特量；所述宏塊比特分配部將所述圖像組單位的比特量除以關(guān)鍵幀間隔與幀內(nèi)宏塊相對幀間宏塊的比特量比之和而得到的結(jié)果值再除以包含在一個幀的內(nèi)部的宏塊的數(shù)量，由此計算出所述幀間宏塊的比特量。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的多媒體裝置，其特征在于，所述量化裝置包括 預(yù)測和變換部，其對所述宏塊進行幀內(nèi)/幀間預(yù)測和變換；量化參數(shù)決定部，其分析通過所述變換獲取的所述交流系數(shù)來決定所述量化參數(shù)值； 量化參數(shù)調(diào)整部，其將當(dāng)前量化參數(shù)值與相鄰量化參數(shù)值進行比較，并調(diào)整所述當(dāng)前量化參數(shù)值，以使所述當(dāng)前量化參數(shù)值與所述相鄰量化參數(shù)值之間的差值在規(guī)定臨界值以內(nèi)；以及量化部，其利用所述量化參數(shù)值進行量化。
13.—種編碼方法，其特征在于，包括如下的步驟 圖像組比特分配步驟，以圖像組單位來分配比特量；宏塊比特分配步驟，根據(jù)模式以宏塊單位向所述圖像組內(nèi)的宏塊分配比特量； 量化步驟，檢查當(dāng)前的緩沖器狀態(tài)，在該緩沖器的占有率為規(guī)定比率以下的情況下，利用通過變換所述宏塊獲取的交流系數(shù)決定量化參數(shù)值來進行量化；以及可變長度編碼步驟，進行可變長度編碼。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的編碼方法，其特征在于，在所述圖像組比特分配步驟中，將每秒目標(biāo)比特率除以每秒顯示幀數(shù)再乘以關(guān)鍵幀間隔，由此計算出所述圖像組單位的比特量。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的編碼方法，其特征在于，在所述宏塊比特分配步驟中，將所述圖像組單位的比特量除以關(guān)鍵幀間隔與幀內(nèi)宏塊相對幀間宏塊的比特量比之和而得到的結(jié)果值再除以包含在一個幀的內(nèi)部的宏塊的數(shù)量，由此計算出所述幀間宏塊的比特量。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的編碼方法，其特征在于，所述比特量比最初是被設(shè)定為通過實驗獲取的初始值，之后是每逢開始對各個所述圖像組進行編碼時，都根據(jù)之前所使用的平均比特量比和當(dāng)前比特量比來進行更新。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的編碼方法，其特征在于， 所述宏塊比特分配步驟包括判斷步驟，在開始對所述圖像組進行編碼時，判斷所述宏塊是否為所述圖像組內(nèi)的起始宏塊，以及分配步驟，以宏塊單位來分配比特量；在所述判斷步驟中判斷為所述宏塊是起始宏塊的情況下，在所述分配步驟分別向作為針對所述宏塊的兩種模式的幀內(nèi)宏塊及幀間宏塊分配比特量。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的編碼方法，其特征在于，所述編碼方法在所述量化步驟前還包括檢查所述緩沖器的狀態(tài)的緩沖器檢查步驟； 在所述判斷步驟中判斷為所述宏塊不是起始宏塊的情況下，轉(zhuǎn)移到所述緩沖器檢查步驟。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的編碼方法，其特征在于， 所述量化步驟包括預(yù)測和變換步驟，對所述宏塊進行幀內(nèi)/幀間預(yù)測和變換；量化參數(shù)決定步驟，分析通過所述變換獲取的所述交流系數(shù)來決定所述量化參數(shù)值； 量化參數(shù)調(diào)整步驟，將當(dāng)前量化參數(shù)值與相鄰量化參數(shù)值進行比較，并調(diào)整所述當(dāng)前量化參數(shù)值，以使所述當(dāng)前量化參數(shù)值與所述相鄰量化參數(shù)值之間的差值在規(guī)定臨界值以內(nèi)；以及量化步驟，利用所述量化參數(shù)值進行量化。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的編碼方法，其特征在于，在所述量化參數(shù)決定步驟中，利用所述交流系數(shù)的分布圖預(yù)測所述宏塊的比特量，來決定所述量化參數(shù)值。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的編碼方法，其特征在于，在所述緩沖器的占有率高于規(guī)定比率的情況下，進行所述可變長度編碼步驟，而不進行所述量化步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供采用比特率控制方法的編碼裝置和方法以及包含該編碼裝置的多媒體裝置，能夠準(zhǔn)確預(yù)測目標(biāo)比特量，并提供良好的圖像質(zhì)量的同時以簡單的機制適用于實時環(huán)境。該編碼裝置包括圖像組比特分配部，其以圖像組(GOP)單位來分配比特量(targetGOP)；宏塊比特分配部，其根據(jù)模式以宏塊單位向上述圖像組內(nèi)的宏塊分配比特量；量化裝置，其檢查當(dāng)前的緩沖器狀態(tài)，在該緩沖器的占有率為規(guī)定比率以下的情況下，利用通過變換(transform)上述宏塊獲取的交流系數(shù)決定量化參數(shù)(QP)值來進行量化；以及可變長度編碼部，其用于進行可變長度編碼(VLC)。
文檔編號H04N7/26GK102356636SQ201080012330
公開日2012年2月15日 申請日期2010年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月19日
發(fā)明者金圣熹 申請人:韓國科亞電子股份有限公司