用于控制視頻比特率的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于控制視頻比特率的方法和設(shè)備。本發(fā)明可以通過以下操作來提高視頻圖像的圖像質(zhì)量同時維持固定比特率：離散余弦變換來自視頻信號的當(dāng)前幀的像素值，根據(jù)離散余弦變換基于當(dāng)前幀的變換系數(shù)值來計算當(dāng)前幀的復(fù)雜度，使用當(dāng)前幀的所述復(fù)雜度來獲得當(dāng)前幀的量化參數(shù)，并且控制視頻圖像的比特率。
【專利說明】用于控制視頻比特率的方法和設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于控制視頻比特率的方法和設(shè)備，并且更具體而言，涉及用于在視 頻編碼器中控制比特率的方法和設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)執(zhí)行用于移除時間冗余和空間冗余的方法即幀內(nèi)預(yù)測或幀間預(yù)測時，例如離散 余弦變換和量化等技術(shù)用于增加圖像信號的壓縮率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 考慮到視頻圖像的復(fù)雜度，本發(fā)明的目的在于有效控制視頻比特率。
[0004] 為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一種用于考慮到基于變換方法的視頻圖像的 復(fù)雜度來控制視頻比特率的方法和設(shè)備。
[0005] 本發(fā)明提供了一種將視頻圖像的復(fù)雜度定義為來自變換系數(shù)值的交流分量的數(shù) 量或交流分量的平均值的用于控制視頻比特率的方法和設(shè)備。
[0006] 本發(fā)明提供一種考慮到當(dāng)前幀的預(yù)測類型來執(zhí)行離散余弦變換的用于控制視頻 比特率的方法和設(shè)備。
[0007] 本發(fā)明提供一種基于在前幀的復(fù)雜度來分配當(dāng)前幀的目標(biāo)比特計數(shù)的用于控制 視頻比特率的方法和設(shè)備。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明，可以基于變換方法通過定義視頻圖像的復(fù)雜度來預(yù)測精確的目標(biāo)比 特計數(shù)，并且相應(yīng)地，可以甚至在維持固定比特率的同時提高視頻圖像的圖像質(zhì)量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的視頻信號編碼裝置（100)的方框圖。
[0010] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的比特率控制單元（125)的方框圖。
[0011] 圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于基于變換方法使用復(fù)雜度來獲得當(dāng)前幀 的量化參數(shù)的過程的流程圖。
[0012] 圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于計算當(dāng)前幀的目標(biāo)比特計數(shù)的過程的流 程圖。

【具體實施方式】
[0013] 在下文中，將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
[0014] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的視頻信號編碼裝置（100)的方框圖。
[0015] 參考圖1，視頻信號編碼裝置（100)可以包括第一變換單元（110)、量化單元 (115)、第二變換單元（120)、比特率控制單元（125)、逆量化單元（130)、逆變換單元（135)、 去塊濾波單元（140)、解碼圖片存儲單元（150)、移動估計單元（155)、幀間預(yù)測單元（160)、 幀內(nèi)預(yù)測單元（170)和熵編碼單元（180)。
[0016] 第一變換單元（110)通過變換殘留數(shù)據(jù)來獲得變換系數(shù)值，并且在該實例中，可 以使用離散余弦變換方法或者小波變換方法。殘留數(shù)據(jù)可以是原始幀和預(yù)測幀之間的差分 數(shù)據(jù)?？梢酝ㄟ^幀內(nèi)預(yù)測和/或幀間預(yù)測來生成預(yù)測幀。量化單元（115)量化從變換單元 (110)輸出的變換系數(shù)值。第二變換單元（120)可以通過變換原始幀的像素值來獲得變換 系數(shù)值。同理，可以使用離散余弦變換方法或者小波變換方法。比特率控制單元（125)可 以控制以圖片組（G0P)、幀或宏塊為單位所分配的比特率。這通過參考圖2來檢查。逆量 化單元（130)逆量化變換系數(shù)值，并且逆變換單元（135)將逆量化的變換系數(shù)值恢復(fù)到殘 留數(shù)據(jù)。去塊濾波單元（140)應(yīng)用于每個編碼的宏塊以減少塊失真。去塊濾波圖片被存儲 在解碼圖片存儲單元（150)中以用作參考圖片。移動估計單元（155)搜索來自參考圖像的 與當(dāng)前塊最相似的參考塊，并且將搜索到的參考塊的位置信息等發(fā)送到熵編碼單元（180)。 幀間預(yù)測單元（160)使用參考圖片來執(zhí)行當(dāng)前圖片的預(yù)測，并且將幀間預(yù)測的編碼信息發(fā) 送到熵編碼單元（180)。幀內(nèi)預(yù)測單元（170)執(zhí)行來自當(dāng)前圖片中的解碼像素的幀內(nèi)預(yù)測， 并且將幀內(nèi)預(yù)測的編碼信息發(fā)送到熵編碼單元（180)。熵編碼單元通過熵編碼從移動估計 單元（160)輸入的量化變換系數(shù)值、幀間預(yù)測的編碼信息、幀內(nèi)預(yù)測的編碼信息、參考塊信 息等來生成視頻信號比特流。
[0017] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的比特率控制單元（125)的方框圖。
[0018] 通常，視頻編碼器的輸出比特流使用恒定比特率（CBR)或者可變比特率（VBR)。恒 定比特率方法為一種在固定時間內(nèi)在恒定數(shù)量比特下編碼的方法，并且在其中存在大量移 動或者復(fù)雜圖像的情況中圖像質(zhì)量可能變得更壞，并且可以當(dāng)帶寬受限時被使用。相反，可 變比特率方法為一種無論圖像特征而在恒定圖像質(zhì)量下編碼的方法，并且可以當(dāng)存在足夠 帶寬時或者當(dāng)使用存儲介質(zhì)例如DVD(數(shù)字視頻光盤）等時被使用。比特率控制方法用于 以恒定比特率方法在恒定數(shù)量比特下編碼，并且可以使用量化參數(shù)來控制比特率。例如，相 對較大量化參數(shù)用于減少比特計數(shù)，并且相對較小量化參數(shù)用于增加比特計數(shù)。
[0019] 參考圖2,比特率控制單元（125)可以包括：目標(biāo)比特計數(shù)計算單元（126)、視頻圖 像復(fù)雜度計算單元（127)和量化參數(shù)獲得單元（128)。
[0020] 目標(biāo)比特計數(shù)計算單元（126)可以計算當(dāng)編碼一幀時可以使用的比特的總數(shù)量。 視頻圖像復(fù)雜度計算單元（127)可以使用從第二變換單元（120)輸出的變換系數(shù)值來計 算視頻圖像的復(fù)雜度。量化參數(shù)獲得單元（128)可以通過使用從目標(biāo)比特計數(shù)計算單元 (126)輸出的當(dāng)前圖片組中的幀（在下文中，稱為當(dāng)前幀）的目標(biāo)比特計數(shù)和從視頻圖像復(fù) 雜度計算單元（127)輸出的當(dāng)前幀的復(fù)雜度來獲得將應(yīng)用于當(dāng)前幀的量化參數(shù)。
[0021] 圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于基于變換方法使用復(fù)雜度來獲得當(dāng)前幀 的量化參數(shù)的過程的流程圖。
[0022] 參考圖3,第二變換單元（120)可以發(fā)送來自視頻信號的當(dāng)前幀的像素值（S300)。 第二變換單元（120)可以將當(dāng)前幀的像素值變換到頻域（S310)。在該情況中，可以使用離 散余弦變換方法。即，離散余弦變換方法為用于將原始圖像表示為頻率分量的變換。因此， 可以由逆變換將從離散余弦變換獲得的頻率分量值恢復(fù)到原始像素值。來自離散余弦變換 的結(jié)果值（即變換系數(shù)值）包括直流分量和交流分量。直流分量為其中頻率為〇的狀態(tài)的 系數(shù)，并且除了直流分量之外的分量為所有頻率從低頻變化到高頻的交流分量。可以在當(dāng) 前幀的至少一塊中執(zhí)行離散余弦變換。即，可以在當(dāng)前幀的所有塊中執(zhí)行離散余弦變換，并 且可以根據(jù)當(dāng)前幀中的一部分塊選擇地執(zhí)行離散余弦變換。
[0023] 并且，可以通過考慮當(dāng)前幀的預(yù)測類型來執(zhí)行與當(dāng)前幀對應(yīng)的離散余弦變換。當(dāng) 前中貞的預(yù)測類型可以為示出當(dāng)前巾貞是內(nèi)巾貞（intra frame)還是間巾貞（inter frame)的信 息。例如，離散余弦變換可以限制到其中當(dāng)前幀為內(nèi)幀的情況?？梢詿o論當(dāng)前幀的預(yù)測類 型來執(zhí)行離散余弦變換。
[0024] 視頻圖像復(fù)雜度計算單元（127)可以基于變換的當(dāng)前幀的像素值來計算當(dāng)前幀 的復(fù)雜度（S320)。針對具有較大復(fù)雜度的圖像需要相對較大比特計數(shù)。可以從來自變換系 數(shù)值的交流分量的數(shù)量、交流分量的平均值等來表達(dá)當(dāng)前幀的復(fù)雜度。
[0025] 量化參數(shù)獲得單元（128)可以通過使用變換后的當(dāng)前幀的復(fù)雜度和當(dāng)前幀的目 標(biāo)比特計數(shù)來獲得當(dāng)前幀的量化參數(shù)（S330)。即，可以通過考慮到當(dāng)前幀的復(fù)雜度而獲得 量化參數(shù)來控制用于編碼當(dāng)前幀的比特計數(shù)。例如，隨著當(dāng)前幀的復(fù)雜度變得較大，應(yīng)當(dāng)使 用相對大的量化參數(shù)，以滿足為當(dāng)前幀分配的目標(biāo)比特計數(shù)。相反，隨著當(dāng)前幀的復(fù)雜度變 得較小，應(yīng)當(dāng)使用相對小的量化參數(shù)，以滿足為當(dāng)前幀分配的目標(biāo)比特計數(shù)。
[0026] 因此，目標(biāo)比特計數(shù)、復(fù)雜度和量化參數(shù)可以被建模為等式1，并且等式1可以用 于獲得當(dāng)前幀的量化參數(shù)。
[0027] 等式

【權(quán)利要求】
1. 一種用于控制視頻比特率的方法，包括： 接收來自視頻信號的當(dāng)前圖片組中的當(dāng)前幀的像素值； 離散余弦變換當(dāng)前幀的所述像素值； 根據(jù)所述離散余弦變換基于當(dāng)前幀的變換系數(shù)值來計算當(dāng)前幀的復(fù)雜度；并且 使用當(dāng)前幀的所述復(fù)雜度來獲得當(dāng)前幀的量化參數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制視頻比特率的方法，其中，當(dāng)前幀的所述復(fù)雜度由 所述變換系數(shù)值中的交流分量的數(shù)量表示。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制視頻比特率的方法，其中，對應(yīng)于當(dāng)前幀中的至少 一個塊來執(zhí)行所述離散余弦變換。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制視頻比特率的方法，其中，考慮到當(dāng)前幀的預(yù)測類 型來執(zhí)行所述離散余弦變換，并且當(dāng)前幀的所述預(yù)測類型為當(dāng)前幀是內(nèi)幀還是間幀的信 肩、。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制視頻比特率的方法，其中，獲得當(dāng)前幀的量化參數(shù) 的步驟還包括：獲得當(dāng)前幀的目標(biāo)比特計數(shù)，并且通過使用在前幀的目標(biāo)比特計數(shù)基于更 新的在前圖片組的比特計數(shù)的比值來獲得當(dāng)前幀的目標(biāo)比特計數(shù)，并且所述在前幀為與所 述在前圖片組關(guān)聯(lián)的幀，并且所述比特計數(shù)的比值為在圖片組單元中的內(nèi)幀和間幀中使用 的比特計數(shù)的比。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于控制視頻比特率的方法，其中，獲得當(dāng)前幀的目標(biāo)比特 計數(shù)的步驟還包括： 獲得在前幀的目標(biāo)比特計數(shù)； 獲得與在前幀的目標(biāo)比特計數(shù)對應(yīng)的在前幀的量化參數(shù)； 基于在前幀的量化參數(shù)編碼所述在前幀來生成在在前幀中使用的比特計數(shù)；并且 通過使用在前幀的生成的比特計數(shù)和在前幀的目標(biāo)比特計數(shù)來更新在前圖片組的比 特計數(shù)的比值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于控制視頻比特率的方法，其中，當(dāng)所述在前幀的預(yù)測類 型和所述當(dāng)前幀的預(yù)測類型為相同并且在在前圖片組中存在與當(dāng)前幀的預(yù)測類型相同的 多個在前幀時，使用暫時與所述當(dāng)前幀最靠近的在前幀的目標(biāo)比特計數(shù)。
8. -種用于控制視頻比特率的設(shè)備，包括： 第二變換單元，用于接收來自視頻信號的當(dāng)前圖片組中的當(dāng)前幀的像素值并且離散余 弦變換當(dāng)前幀的所述像素值； 復(fù)雜度計算單元，用于根據(jù)所述離散余弦變換基于當(dāng)前幀的變換系數(shù)值來計算當(dāng)前幀 的復(fù)雜度；以及 量化參數(shù)獲得單元，用于使用當(dāng)前幀的所述復(fù)雜度來獲得當(dāng)前幀的量化參數(shù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于控制視頻比特率的設(shè)備，其中，當(dāng)前幀的所述復(fù)雜度由 所述變換系數(shù)值中的交流分量的數(shù)量表示。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于控制視頻比特率的設(shè)備，其中，所述第二變換單元對應(yīng) 于當(dāng)前幀中的至少一個塊來執(zhí)行所述離散余弦變換。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于控制視頻比特率的設(shè)備，其中，所述第二變換單元考慮 到當(dāng)前幀的預(yù)測類型來執(zhí)行所述離散余弦變換，并且當(dāng)前幀的所述預(yù)測類型為當(dāng)前幀是內(nèi) 中貞還是間巾貞的?目息。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于控制視頻比特率的設(shè)備，其中，用于控制視頻比特率的 設(shè)備還包括：目標(biāo)比特計數(shù)計算單元，用于獲得當(dāng)前幀的目標(biāo)比特計數(shù)，并且通過使用在前 幀的目標(biāo)比特計數(shù)基于更新的在前圖片組的比特計數(shù)的比值來獲得當(dāng)前幀的目標(biāo)比特計 數(shù)，并且所述在前幀為與所述在前圖片組關(guān)聯(lián)的幀，并且所述比特計數(shù)的比值為在圖片組 單元中的內(nèi)幀和間幀中使用的比特計數(shù)的比。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于控制視頻比特率的設(shè)備，其中，所述目標(biāo)比特計數(shù)計 算單元：獲得在前幀的目標(biāo)比特計數(shù)；獲得與所述在前幀的目標(biāo)比特計數(shù)對應(yīng)的在前幀的 量化參數(shù)；基于所述在前幀的量化參數(shù)編碼所述在前幀來生成在在前幀中使用的比特計 數(shù)；并且通過使用在前幀的生成的比特計數(shù)和目標(biāo)比特計數(shù)來更新在前圖片組的比特計數(shù) 的比值。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于控制視頻比特率的設(shè)備，其中，當(dāng)所述前幀的預(yù)測類 型和所述當(dāng)前幀的預(yù)測類型為相同并且在在前圖片組中存在與當(dāng)前幀的預(yù)測類型相同的 多個在前幀時，使用暫時與所述當(dāng)前幀最靠近的在前幀的目標(biāo)比特計數(shù)。
【文檔編號】H04N19/14GK104125460SQ201410172030
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月26日
【發(fā)明者】金圣熹 申請人:韓國科亞電子股份有限公司