專利名稱：解碼設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及編碼設(shè)備和方法、解碼設(shè)備和方法、編輯設(shè)備和方法、存儲介質(zhì)以及程 序。本發(fā)明尤其涉及一種編碼設(shè)備和方法、解碼設(shè)備和方法、編輯設(shè)備和方法、存儲介質(zhì)以 及程序，其優(yōu)選用于通過諸如衛(wèi)星廣播、有線電視廣播或因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)發(fā)送/接收利 用運動補償和諸如離散余弦變換或Karhimen-Loeve變換的正交變換過程壓縮的圖像信 息(位流)，或者優(yōu)選用于對諸如光盤、磁盤或閃速存儲器的存儲介質(zhì)上的圖像信息進行處 理。
背景技術(shù)：
最近幾年，廣播電臺進行信息分發(fā)以及普通家庭進行信息接收都正在廣泛使用能 以信息的高效傳輸和存儲為目標(biāo)對符合MPEG(運動圖像專家組)等標(biāo)準(zhǔn)的圖像信息進行數(shù) 字處理的設(shè)備，其中MPEG等標(biāo)準(zhǔn)是用于通過動補償和正交變換進行壓縮的。特別是，MPEG_2(IS0/IEC 13818-2)是被確定為包括隔行掃描圖像和逐行掃描圖 像以及標(biāo)準(zhǔn)分辨率圖像和高清晰度圖像的通用圖像壓縮方案的標(biāo)準(zhǔn)。因此，專業(yè)人員和一 般消費者廣泛使用MPEG2，例如在DVD(數(shù)字通用光盤)標(biāo)準(zhǔn)中看到的那樣。通過對具有720X480像素的標(biāo)準(zhǔn)分辨率的隔行掃描圖像分配例如4至8Mbps的 位速率，而對具有1920X1088像素的高清晰度的隔行掃描圖像分配例如18X22Mbps的位 速率，使用MPEG2壓縮方案可以實現(xiàn)高壓縮比的理想圖像。MPEG2主要在于適于廣播的高質(zhì)量編碼技術(shù)，但不支持采用高壓縮比的編碼方案， 因此對MPEG-4進行了標(biāo)準(zhǔn)化。對于圖像編碼方案，該方案在1998年12月被批準(zhǔn)為國際標(biāo) 準(zhǔn) IS0/IEC 14496-2。此外，最近幾年，由于視頻會議圖像編碼的最初用途，ITU-T(國際電信聯(lián)盟-電信 標(biāo)準(zhǔn)部門)正在進行所謂H.26L (ITU-T Q6/16VCEG)的標(biāo)準(zhǔn)化工作。與MPEG-2和MPEG-4 編碼方案相比，為了進行編碼和解碼，H. 26L需要進行大量計算工作，但是它被認為可以實 現(xiàn)高編碼效率。此外，當(dāng)前，作為MPEG-4活動的一部分，JVT(聯(lián)合視頻隊(Joint video Team))與 ITU-T合作進行根據(jù)H. 26L實現(xiàn)高編碼效率的編碼技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作?，F(xiàn)在，將說明利用運動補償和諸如離散余弦變換或Karhimen-Loeve變換的正交 變換的圖像壓縮過程。圖1是示出傳統(tǒng)圖像信息編碼設(shè)備的一個例子的配置的示意圖。在圖1所示的圖像信息編碼設(shè)備10中，A/D變換器12將由輸入端11輸入的模擬 信號提供的圖像信息變換為數(shù)字信號。根據(jù)A/D變換器12輸出的圖像信息的G0P(圖片 組)結(jié)構(gòu)，屏幕重新排列緩沖器13重新排列各幀。
在此，對于要對其進行intra(圖像內(nèi))編碼的圖像，屏幕重新排列緩沖器13將整 個幀的圖像信息送到正交變換單元15。正交變換單元15對圖像信息進行離散余弦變換或 Karhunen-Loeve變換，并將變換系數(shù)送到量化單元16。量化單元16對正交變換單元15提 供的變換系數(shù)進行量化處理。根據(jù)量化單元16量化并提供的量化比例和變換系數(shù)，可逆編碼單元17確定編碼 模式，根據(jù)編碼模式進行可變長度編碼或可逆編碼，例如算術(shù)編碼，以產(chǎn)生要插入圖像編碼 單元的標(biāo)題部分的信息。然后，可逆編碼單元17將編碼的編碼模式送到存儲緩沖器18進 行存儲。輸出端19輸出編碼的編碼模式，作為壓縮圖像信息?？赡婢幋a單元17還對量化變換系數(shù)進行可變長度編碼或可逆編碼，例如算術(shù)編 碼，并將編碼的變換系數(shù)送到存儲緩沖器18進行存儲。從輸出端19輸出編碼的變換系數(shù)， 作為壓縮圖像信息。根據(jù)存儲在存儲緩沖器18內(nèi)的變換系數(shù)數(shù)據(jù)的量，速率控制器20控制量化單元 16的行為。速率控制器還將量化變換系數(shù)送到去量化單元21。去量化單元21去量化量化 的變換系數(shù)。逆正交變換單元22對去量化變換系數(shù)進行逆正交變換處理，以產(chǎn)生解碼圖像 信息，并將該信息送到幀存儲器23進行存儲。關(guān)于對其進行inteH圖像間)編碼的圖像，屏幕重新排列緩沖器13將圖像信息 送到運動預(yù)測/補償單元24。運動預(yù)測/補償單元24同時從幀存儲器23中檢索所指的圖 像信息，對該圖像信息進行運動預(yù)測/補償處理，以產(chǎn)生基準(zhǔn)圖像信息。運動預(yù)測/補償單 元24將產(chǎn)生的基準(zhǔn)圖像信息送到加法器14。加法器14將基準(zhǔn)圖像信息變換為表示相對于 對應(yīng)的圖像信息的差別的信號。與此同時，運動預(yù)測/補償單元24還將運動矢量信息送到 可逆編碼單元17。根據(jù)量化單元16量化并提供的量化比例和變換系數(shù)以及運動預(yù)測/補償單元24 提供的運動矢量信息，可逆編碼單元17確定編碼模式?？赡婢幋a單元17對確定的編碼模 式進行可變長度編碼或可逆編碼，例如算術(shù)編碼，以產(chǎn)生要插入圖像編碼單元的標(biāo)題部分 的信息?？赡婢幋a單元17將編碼的編碼模式送到存儲緩沖器18進行存儲。輸出編碼的編 碼模式，作為壓縮圖像信息?？赡婢幋a單元17對運動矢量信息進行可變長度編碼或可逆編碼，例如算術(shù)編碼， 以產(chǎn)生要插入圖像編碼單元的標(biāo)題部分的信息。與intra編碼不同，對于inter編碼，輸入到正交變換單元15的圖像信息是加法 器14提供的差信號。由于其它處理過程與對其進行intra編碼的壓縮圖像信息所做的處 理類似，所以省略對其進行說明。接著，將參考圖2說明與上述圖像信息編碼設(shè)備10對應(yīng)的圖像信息解碼設(shè)備的一 個實施例的配置。在圖2所示的圖像信息解碼設(shè)備40中，存儲緩沖器42臨時存儲從輸入 端41輸入的壓縮圖像信息，并將它傳送到可逆解碼單元43。根據(jù)預(yù)定的壓縮圖像信息格式，可逆解碼單元43對壓縮圖像信息進行諸如可變 長度解碼或算術(shù)解碼的處理。然后，可逆解碼單元43獲得存儲在標(biāo)題部分的編碼模式信 息，并將該編碼模式信息送到去量化單元44。同樣，可逆解碼單元43獲得量化變換系數(shù)， 并將該系數(shù)送到去量化單元44。當(dāng)已經(jīng)對要解碼的幀進行了 inter編碼時，可逆解碼單元 43還對存儲在壓縮圖像信息的標(biāo)題部分的運動矢量信息進行解碼，并將該信息送到運動預(yù)
4測/補償部分51。去量化單元44去量化可逆解碼單元43提供的量化變換系數(shù)，并將獲得的變換系 數(shù)送到逆正交變換單元45。根據(jù)預(yù)定壓縮圖像信息格式，逆正交變換單元45對變換系數(shù)進 行諸如離散余弦逆變換或Karhunen-Loeve變換的逆正交變換。在此，當(dāng)對感興趣幀進行intra編碼時，將進行了逆正交變換處理的圖像信息存 儲到屏幕重新排列緩沖器47。在利用D/A變換器48對圖像信息進行了 D/A變換處理后，從 輸出端49輸出獲得的信息。此外，當(dāng)對感興趣的幀進行inter編碼時，根據(jù)被進行可逆解碼處理的運動矢量 信息和存儲在幀存儲器50內(nèi)的圖像信息，運動預(yù)測/補償單元51產(chǎn)生基準(zhǔn)圖像，并將基準(zhǔn) 圖像送到加法器46。加法器46將基準(zhǔn)圖像與逆正交變換單元45的輸出組合在一起。由于 其它處理與被進行了 intra編碼的幀的處理過程類似，所以省略對其做說明。對于上述聯(lián)合視頻隊標(biāo)準(zhǔn)化的編碼方案(以下稱為“JVT”編解碼器)，為了提高 MPEG-2、MPEG-4等的編碼效率，在對各種方案進行研究。例如，關(guān)于離散余弦變換的變換方 案，采用4X4塊大小的整數(shù)系數(shù)變換。此外，運動補償?shù)膲K大小可變，因此可以進行更加優(yōu) 化的運動補償。然而，可以與圖1所示圖像信息編碼設(shè)備10執(zhí)行的編碼方案相同的方式， 實現(xiàn)基本方案。因此，JVT編解碼器可利用與圖2所示圖像信息解碼設(shè)備40執(zhí)行的解碼方案基本 相同的解碼方案進行解碼。同時，為了使不同編碼設(shè)備(解碼器)之間保持兼容，并且為了防止緩沖器溢出 (overflow)或者下溢(underflow)，MPEG和ITU-T使用緩沖器模型。使虛擬解碼器緩沖器 模型標(biāo)準(zhǔn)化，并且編碼設(shè)備(編碼器)進行編碼，以使虛擬解碼器緩沖器不發(fā)生故障。這樣 可以防止緩沖器在解碼器端溢出或下溢，并且可以保持兼容。將參考圖3說明根據(jù)MPEG的虛擬緩沖器模型。在下面的說明中，R表示解碼器緩 沖器的輸入位速率，B表示解碼器緩沖器的大小，F(xiàn)表示解碼器在從該緩沖器提取第一幀時 占據(jù)的緩沖器量，D表示由此產(chǎn)生的延時。利用b0、bl、b2...等表示時間t0、tl、t2...時，每個幀的比特量。當(dāng)幀速率是M時，滿足下面的表達式ti+1-ti = 1/M當(dāng)&表示剛好在提取時間、的比特量、之前的緩沖器占用量時，則滿足表達式 ⑴B。 = FBi+1 = min (B，B-bj+R(、+「、))... (1)在這種情況下，對于MPEG-2的固定位速率編碼方案，解碼器必須進行編碼，以滿 足下面的條件⑵Bi ≤ BBi-bi ≥ 0. . . (2)只要滿足該條件，該編碼器就不應(yīng)該進行導(dǎo)致緩沖器溢出和下溢的編碼。此外，對于MPEG-2的可變位速率編碼方案，輸入位速率R是由輪廓(profile)和 灰度級(level)定義的最高位速率，并且利用F = B，給出它。因此，可以將表達式(1)重寫為表達式(3)B0 = B<formula>formula see original document page 6</formula>... (3)在這種情況下，編碼器必須進行編碼，以滿足下面的表達式(4)<formula>formula see original document page 6</formula>…⑷在滿足該條件時，編碼器進行不導(dǎo)致在解碼器端發(fā)生緩沖器下溢的編碼。在解碼 器緩沖器充滿時，編碼器緩沖器空閑，并且這表示不產(chǎn)生編碼位流。因此，不需要編碼器進 行監(jiān)測，以使解碼器的緩沖器不發(fā)生溢出。在MPEG中，根據(jù)緩沖器大小和由輪廓和灰度級中每一個定義的位速率進行編碼， 以便符合上述緩沖器限制。因此，符合輪廓和灰度級中每一個的解碼器可以進行解碼，而不 會破壞位流。然而，實際上，如果不使用緩沖器大小和由輪廓和灰度級中每一個確定的位流，也 存在位流可被解碼的情況。例如，利用具有大緩沖器大小B’(B’ >B)的解碼器可以對以位速率R、緩沖器B 以及初始延時F，即(R、B、F)編碼的位流進行解碼。還可以以更高位速率R’(R’ >R)，解 碼位速率。例如，當(dāng)解碼器的解碼位速率低于編碼位速率時，具有足夠大緩沖器大小的解碼 器可以進行解碼。這樣，在提供預(yù)定位流時，在每個位速率，存在解碼位速率所需的最小緩沖器大小 Bmin。圖4示出這種關(guān)系。正在對JVT編解碼器進行標(biāo)準(zhǔn)化，以使不僅可以以固定位速率和由輪廓和灰度級 中每一個定義的緩沖器大小進行解碼，而且可以利用具有圖4所示條件的解碼器進行解 碼。即使編碼器的解碼位速率和緩沖器大小與解碼器的解碼位速率和緩沖器大小不必相 同，仍可以具有容許解碼的目標(biāo)。通過實現(xiàn)該目標(biāo)，例如，具有高解碼位速率的解碼器可以 減小緩沖器大小。然而，這種信息的位流隨時間變化。因此，存在的問題是，即使在預(yù)定條件下可以 進行解碼，但是在另一種條件下，可能不能解碼，因為放松了對解碼器兼容性的限制。例如， 當(dāng)(R，B)的特性隨時間變化時，存在的問題是，即使在預(yù)定時間可以進行解碼，但是在另一 個時間可能不能進行解碼。此外，存在的問題是，如果因為進行隨機存取等移入到下一個場景或另一個通 道，則不能總是能夠進行解碼。存在的問題還有，在進行諸如拼接(splicing)的位流級 (bitstream-level)編輯時，不能確保能夠解碼。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情況，提出本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是有效位流的確定解碼可能性并 簡化諸如拼接的位流編輯過程。本發(fā)明的編碼設(shè)備包括生成裝置，用于生成在解碼期間根據(jù)需要對其進行參照 的標(biāo)題；編碼裝置，用于分別對生成裝置生成的標(biāo)題和輸入圖像信號進行編碼；以及輸出 裝置，用于使由編碼裝置編碼的標(biāo)題與圖像信號復(fù)用(multiplex)，并輸出位流；該編碼設(shè)備的特征在于，生成裝置生成含有關(guān)于位流解碼期間的緩沖過程的緩沖器特性信息的標(biāo)題。生成裝置生成含有在位流中可隨機存取的每個預(yù)定部分的緩沖器特性信息的標(biāo) 題。生成裝置生成含有位流的整個序列的緩沖器特性信息的標(biāo)題。緩沖器特性信息含有可在位流解碼期間解碼的最低位速率、最小緩沖器大小B以 及最小延遲量Fmin中的全部。本發(fā)明的編碼方法包括生成步驟，用于生成在解碼期間根據(jù)需要對其進行參照 的標(biāo)題；編碼步驟，用于分別對生成裝置生成的標(biāo)題和輸入圖像信號進行編碼；以及輸出 步驟，用于使在編碼步驟編碼的標(biāo)題與圖像信號復(fù)用，并輸出位流；該編碼方法的特征在 于，生成步驟的處理生成含有關(guān)于位流解碼期間的緩沖過程的緩沖器特性信息的標(biāo)題。本發(fā)明第一存儲介質(zhì)的程序包括生成步驟，用于生成在解碼期間根據(jù)需要對其 進行參照的標(biāo)題；編碼步驟，用于分別對生成裝置生成的標(biāo)題和輸入圖像信號進行編碼； 以及輸出步驟，用于使在編碼步驟編碼的標(biāo)題與圖像信號復(fù)用，并輸出位流；該編碼方法的 特征在于，生成步驟的處理生成含有關(guān)于位流解碼期間的緩沖過程的緩沖器特性信息的標(biāo) 題。本發(fā)明的第一程序使計算機執(zhí)行處理過程，該處理過程包括生成步驟，用于生成 在解碼期間根據(jù)需要對其進行參照的標(biāo)題；編碼步驟，用于分別對生成裝置生成的標(biāo)題和 輸入圖像信號進行編碼；以及輸出步驟，用于使在編碼步驟編碼的標(biāo)題與圖像信號復(fù)用，并 輸出位流；該編碼方法的特征在于，生成步驟的處理生成含有關(guān)于位流解碼期間的緩沖過 程的緩沖器特性信息的標(biāo)題。本發(fā)明的解碼設(shè)備的特征在于包括搜索裝置，用于在輸入位流中搜索標(biāo)題；以 及解碼裝置，用于讀取包含在搜索裝置找到的標(biāo)題中的關(guān)于緩沖過程的緩沖器特性信息， 并且用于根據(jù)讀出的緩沖器特性信息對位流解碼。緩沖器特性信息含有可在位流解碼期間解碼的最低位速率、最小緩沖器大小以及 最小延遲量中的全部。本發(fā)明的解碼方法的特征在于包括搜索步驟，用于在輸入位流中搜索標(biāo)題；以 及解碼步驟，用于讀取關(guān)于緩沖過程的、包含在搜索步驟的處理過程搜索到的標(biāo)題上的緩 沖器特性信息，并且用于根據(jù)讀出的緩沖器特性信息，解碼位流。本發(fā)明的第二存儲介質(zhì)上的程序的特征在于包括搜索步驟，用于在輸入位流中 搜索標(biāo)題；以及解碼步驟，用于讀取關(guān)于緩沖過程的、包含在搜索步驟的處理過程搜索到的 標(biāo)題上的緩沖器特性信息，并且用于根據(jù)讀出的緩沖器特性信息，解碼位流。本發(fā)明的第二程序的特征在于，使計算機執(zhí)行處理過程，該處理過程包括搜索步 驟，用于在輸入位流中搜索標(biāo)題；以及解碼步驟，用于讀取關(guān)于緩沖過程的、包含在搜索步 驟的處理過程搜索到的標(biāo)題上的緩沖器特性信息，并且用于根據(jù)讀出的緩沖器特性信息， 解碼位流。本發(fā)明的編輯設(shè)備包括搜索裝置，用于在輸入位流中搜索標(biāo)題；確定裝置，用于 讀取包含在搜索裝置找到的標(biāo)題中的關(guān)于緩沖過程的緩沖器特性信息，并且用于確定是否 可根據(jù)讀出的緩沖器特性信息編輯位流；以及編輯裝置，用于在確定裝置確定可編輯位流時，編輯位流，編輯設(shè)備的特征在于，當(dāng)從包含在第一位流的標(biāo)題中的信息產(chǎn)生的特性曲線 始終位于從包含在第二位流的標(biāo)題中的信息產(chǎn)生的特性曲線之上，或者與從包含在第二位 流的標(biāo)題中的信息產(chǎn)生的特性曲線相同時，確定裝置確定可利用第一位流和第二位流進行 編輯。本發(fā)明的編輯方法包括搜索步驟，用于在輸入位流中搜索標(biāo)題；確定步驟，用于 讀取包含在由搜索步驟的處理找到的標(biāo)題中的關(guān)于緩沖過程的緩沖器特性信息，并且用于 確定是否可根據(jù)讀出的緩沖器特性信息編輯位流；以及編輯步驟，用于在確定步驟的處理 確定可編輯位流時，編輯位流，編輯方法的特征在于，當(dāng)從包含在第一位流的標(biāo)題中的信息 產(chǎn)生的特性曲線始終位于從包含在第二位流的標(biāo)題中的信息產(chǎn)生的特性曲線之上，或者與 從包含在第二位流的標(biāo)題中的信息產(chǎn)生的特性曲線相同時，確定步驟的處理確定可利用第 一位流和第二位流進行編輯。本發(fā)明的第三存儲介質(zhì)上的程序包括搜索步驟，用于在輸入位流中搜索標(biāo)題； 確定步驟，用于讀取包含在由搜索步驟的處理找到的標(biāo)題中的關(guān)于緩沖過程的緩沖器特性 信息，并且用于確定是否可根據(jù)讀出的緩沖器特性信息編輯位流；以及編輯步驟，用于在確 定步驟的處理確定可編輯位流時，編輯位流，編輯方法的特征在于，當(dāng)從包含在第一位流的 標(biāo)題中的信息產(chǎn)生的特性曲線始終位于從包含在第二位流的標(biāo)題中的信息產(chǎn)生的特性曲 線之上，或者與從包含在第二位流的標(biāo)題中的信息產(chǎn)生的特性曲線相同時，確定步驟的處 理確定可利用第一位流和第二位流進行編輯。本發(fā)明的第三程序使計算機執(zhí)行處理過程，該處理過程包括搜索步驟，用于在輸 入位流中搜索標(biāo)題；確定步驟，用于讀取包含在由搜索步驟的處理找到的標(biāo)題中的關(guān)于緩 沖過程的緩沖器特性信息，并且用于確定是否可根據(jù)讀出的緩沖器特性信息編輯位流；以 及編輯步驟，用于在確定步驟的處理確定可編輯位流時，編輯位流，編輯方法的特征在于， 當(dāng)從包含在第一位流的標(biāo)題中的信息產(chǎn)生的特性曲線始終位于從包含在第二位流的標(biāo)題 中的信息產(chǎn)生的特性曲線之上，或者與從包含在第二位流的標(biāo)題中的信息產(chǎn)生的特性曲線 相同時，確定步驟的處理確定可利用第一位流和第二位流進行編輯。根據(jù)本發(fā)明的編碼設(shè)備和方法以及第一程序，關(guān)于位流解碼期間的緩沖過程的緩 沖器特性信息包含在被編碼并與位流復(fù)用的標(biāo)題上。這樣可以防止解碼端導(dǎo)致緩沖器發(fā)生 故障。根據(jù)本發(fā)明的解碼設(shè)備和方法以及第二程序，讀取包含在輸入位流的標(biāo)題上的關(guān) 于解碼期間的緩沖過程的緩沖器特性信息，并根據(jù)讀出的信息進行解碼。根據(jù)本發(fā)明的編輯設(shè)備和方法以及第三程序，通過確定從包含在第一位流的標(biāo)題 中的信息產(chǎn)生的特性曲線始終是位于從包括在第二位流的標(biāo)題中的信息產(chǎn)生的特性曲線 之上，或者與之相同，確定是否可以編輯輸入位流。


圖1是示出傳統(tǒng)圖像信息編碼設(shè)備的一個例子的配置的示意圖。圖2是示出傳統(tǒng)圖像信息解碼設(shè)備的一個例子的配置的示意圖。圖3是用于說明緩沖量的曲線圖。圖4是用于說明位速率與緩沖量之間的關(guān)系的曲線圖。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的編碼設(shè)備的一個實施例的配置的示意圖。圖6是用于說明緩沖量的曲線圖。圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的解碼設(shè)備的一個實施例的配置的示意圖。圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的編輯設(shè)備的一個實施例的配置的示意圖。圖9是用于說明位速率與緩沖量之間的關(guān)系的曲線圖。圖10是用于說明介質(zhì)的示意圖。
具體實施例方式下面將參考

本發(fā)明的實施例。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的編碼設(shè)備的一個 實施例的配置的示意圖。圖5所示的編碼設(shè)備70包括圖1所示的圖像信息編碼設(shè)備10。 在此，已經(jīng)對圖像信息編碼設(shè)備10的配置等進行了描述，所以適當(dāng)省略對其進行說明。輸入到圖像信息編碼設(shè)備10的圖像信息被編碼，并被作為壓縮圖像信息(BS 位 流)輸出到緩沖器71和位流分析單元72。緩沖器71臨時存儲輸入位流，并根據(jù)需要將該 位流輸出到緩沖器信息添加單元73。位流分析單元72檢驗位流的預(yù)定部分，例如，各G0P 或隨機存取點之間的部分的緩沖器占用狀態(tài)，并將該信息送到緩沖器信息添加單元73，作 為緩沖器信息BH。在此，“隨機存取點”指以JVT標(biāo)準(zhǔn)在位流中可隨機存取的預(yù)定部分。同 樣，“G0P”指以MPEG-2/MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)，可隨機存取的預(yù)定部分。緩沖器信息添加單元73將輸入緩沖器信息BH添加到輸入位流，然后，輸出所獲得 的信息。在這種情況下，作為位流分析單元72執(zhí)行的分析過程的一個例子，描述一種典型 情況，在這種情況下，在隨機存取點之間，檢驗緩沖器占用狀態(tài)，并且對于每個隨機存取點， 將緩沖器占用狀態(tài)的信息編碼為標(biāo)題信息，從而構(gòu)成位流。盡管在此以這樣的方式進行描 述，但是可以在G0P單元內(nèi)進行編碼，或者可以使用另一個任意單元。因此，不用說，本發(fā)明 可以應(yīng)用于其中使用另一個單元代替下面描述的單元的情況。將參考圖6說明用于確定(Rmin，Bmin)的特性的方法。在此，Rmin表示緩沖器的輸入 位速率R的最小值，而Bmin表示緩沖器大小B的最小值。在給定預(yù)定位流的位速率R時，例如，以如下方式確定用于以解碼位速率R解碼位 流的解碼設(shè)備(例如，具有圖7所示配置)可以解碼的最小緩沖器大小Bmin。N表示預(yù)定存取點之間的幀數(shù)。對每幀產(chǎn)生的位數(shù)是b(i) (i = 1，N)，剛好在從 緩沖器提取每幀的數(shù)據(jù)之前的緩沖器占用量是B(i)，而剛好在提取之后的緩沖器占用量是 B2(i)。利用B表示編碼設(shè)備的緩沖量。然后，給出如下內(nèi)容B2(i) = B(i)-b(i)B (i+1) = B2 (i) +R/ (幀速率) (5)其中如果(B(i+1) >B)B(i+l) =B，并且B(i)的最大值是B。此外，假定延遲量 F滿足F = B。在這種情況下，利用下面的表達式(6)可以確定Bmin Bmin = B-min(B2(i)). . . (6)當(dāng)在這種情況下假定R是Rmin時，上述方法可以確定(Rmin，Bfflin)。接著，將說明用于確定(Rmin，Bfflin, Ffflin)的方法的一個例子。設(shè)B = Bfflin, R = Rmin。與在表達式(5)中相同，滿足下面的表達式(7)B2(i) = B(i)-b(i)B(i+1) = B2(i)+R (幀速率) (7)其中根據(jù)下面的條件監(jiān)測下溢。if (B2(i) < 0) {Ffflin = Ffflin+(0-B2(i))；B2(i) = 0 ；}在每個隨機存取點的開始位置，F(xiàn)min被初始化為“0”。根據(jù)下面的條件，可以類似 地監(jiān)測溢出。if (B(i+1) > B)B(i+l) = B通過對隨機存取點之間的每個幀進行上述檢驗，確定(Rmin，Bfflin, Ffflin)?？梢詫ι鲜?Rmin，Bfflin, Ffflin)檢驗預(yù)定次數(shù)，或者僅通過在它們之間進行單獨組合， 定義(Rmin，Bmin，F(xiàn)min)。圖4示出如上所述確定的特性。線性內(nèi)插各點之間的各部分。緩沖 器信息添加單元73將如上所述獲得的(Rmin，Bfflin, Ffflin)的值，即緩沖器信息BH插入位流中 的預(yù)定位置，對它進行編碼，然后輸出它。如上所述，在與各隨機存取之間的(Rmin，Bfflin, Ffflin)同時，位流分析單元72對整個 位流進行類似的分析，以確定整個位流，即(Rmin，Bfflin, Ffflin)整體的特性。然后，位流分析單 元72將其值送到緩沖器信息添加單元73，作為緩沖器信息BH。緩沖器71使圖像信息編碼設(shè)備10輸出的位流BS延遲預(yù)定時間，并將它輸入到緩 沖器信息添加單元73。緩沖器信息添加單元73將位流分析單元72提供的緩沖器信息BH 插入位流中的預(yù)定位置，然后，輸出最終輸出位流BS。在這種情況下，緩沖器信息BH(或緩沖器特性信息)是例如(Rmin，Bfflin, Ffflin)和 (Rmin，Bmin，F(xiàn)min)整體。緩沖器信息添加單元73將上述信息插入位流BS上的預(yù)定位置。下 面將說明語法的一個例子。RAP_header () {RAP_startcode ；closed_G0P ；broken_link ；NumBufferParam ；for(i = 0 ;i < NumBufferParam ；i++) {Rate[i]；Buffer [i]；F[i] ；}}因此，如上面提到的語法所示，將隨機存取點之間的OLyB^wF.)記錄到緊接其 前的隨機存取點標(biāo)題上?！癛APjtartcode”是表示存在RAP標(biāo)題并表示標(biāo)題的開始的代碼?！癱lOSed_G0P”是表示GOP內(nèi)的所有圖片都獨立，而無需參照另一個GOP的任何圖 片，或者在參照另一個GOP上的圖片時與該圖片相關(guān)?！癰rokenjink”是表示當(dāng)通過進行編 輯等替換G0P之前或者之后的位流時是否存在用于預(yù)測的基準(zhǔn)圖像的標(biāo)志。NumBuffer_Param 表示確定的特性集(Rmin，Bmin，F(xiàn)min)的數(shù)量。Rate [i]、Buffer [i]和F[i]分別表示Rmin，BmiI^nFmin。在這種情況下，例如以增加順序記錄Rmin。 如在下面的語法所示，將整個位流的(Rmin，Bfflin, Ffflin)整體記錄到例如位流的第一
序列標(biāo)題上Sequence_header () {Sequence_startcode ；NumBufferParam ；for(i = 0 ;i < NumBufferParam ；i++) {Rate[i]；Buffer [i]；F[i] ；}}其中NumBufferParam表示確定的特性集(Rmin，Bmin，F(xiàn)min)整體的數(shù)量。Rate [i]、
Buffer [i]和F[i]分別表示Rmin，Bmin和Fmin。在這種情況下，例如以增加順序記錄Rmin。附加上述緩沖器信息BH后，緩沖器信息添加單元73輸出最終輸出位流BS。在本發(fā)明的實施例中，在上面的說明中，將最低位速率Rmin、最小緩沖器大小 Bmin以及最小延遲量Fmin作為緩沖器信息BH全部添加到位流。然而，本發(fā)明并不局限于 該例子，因此，可以將最低位速率Rmin、最小緩沖器大小Bmin以及最小延遲量Fmin至少之 一添加到位流。例如，可以將最低位速率Rmin和最小緩沖器大小Bmin的組合添加到位流。圖7示出根據(jù)本發(fā)明的解碼設(shè)備的一個實施例。圖7所示的解碼設(shè)備90對應(yīng)于 圖5所示的編碼設(shè)備70。解碼設(shè)備90包括圖2所示的、位于其內(nèi)的圖像信息解碼設(shè)備40。 將輸入到解碼設(shè)備90的位流BS送到位流分析單元91和解碼可能性確定單元92。位流分析單元91對位流中的緩沖器信息BH進行解碼，并將獲得的緩沖器信息BH 輸出到解碼可能性確定單元92。位流分析單元91對位流進行語法分析以解碼記錄在序列 標(biāo)題上的整體。位流分析單元91還對記錄在每個隨機存取點標(biāo)題上的(Rmin， Bfflin, Ffflin)進行解碼。將這些信息輸出到解碼可能性確定單元92。解碼可能性確定單元92確定，是否可以根據(jù)圖像信息解碼設(shè)備40提供的緩沖器 信息BH和解碼器信息DI，在輸入位流不導(dǎo)致緩沖器故障的情況下解碼輸入位流。解碼器信 息DI的例子包括解碼器緩沖器大小和解碼位速率。根據(jù)OLmB^^F^)整體，解碼可能性確定單元92產(chǎn)生圖4所示的特性曲線。線 性內(nèi)插各點之間的部分。在這種情況下，解碼器(解碼設(shè)備90)的緩沖器和解碼位速率位于 從整體形成的特性曲線的上方，可以確定可以對輸入位流進行解碼。因此， 在這種情況下，解碼可能性確定單元92確定可以解碼輸入位流，并且可以將該位流送到圖 像信息解碼設(shè)備40。圖像信息解碼設(shè)備40與圖2所示的圖像信息解碼設(shè)備40具有基本相同的配置， 并且執(zhí)行類似的處理，以解碼輸入位流，并將圖像信息輸出到例如未示出的電視接收機。如上所述，通過檢驗OLyB^wF^J整體、解碼器緩沖器大小以及解碼位速率的特 性曲線，可以確定是否可以對整個位流進行解碼。此外，當(dāng)因為隨機存取而要求僅解碼預(yù)定隨機存取點的特定部分時，解碼可能性確定單元92類似地根據(jù)(Rmin，Bfflin, Ffflin)產(chǎn)生如圖4所示的特性曲線。線性內(nèi)插各點之間 的部分。在這種情況下，當(dāng)解碼器緩沖器和解碼的位速率位于從(Rmin，Bfflin, Ffflin)產(chǎn)生的特 性曲線的上方時，可以解碼位速率。因此，在這種情況下，解碼可能性確定單元92確定可以 解碼位流，并將該位流送到圖像信息解碼設(shè)備40。接著，將說明位流編輯過程。圖8是示出根據(jù)本發(fā)明用于編輯位流的編輯設(shè)備110 的一個實施例的配置的示意圖。作為編輯設(shè)備110進行編輯的例子，對其中進行拼接以利 用另一個輸入位流2代替輸入位流1的一部分的情況進行說明?，F(xiàn)在，簡要說明拼接過程。拼接過程是指通過在隨機存取點利用另一個位流代替 預(yù)定位流來進行編輯。例如，在將商業(yè)廣播插入電視廣播節(jié)目中時，進行這種拼接。在這種 情況下，輸入位流1相當(dāng)于電視廣播節(jié)目的位流，而輸入位流2相當(dāng)于商業(yè)位流。將輸入位流1輸入到位流分析單元111-1，而將輸入位流2輸入到位流分析單元 111-2。位流分析單元111-1和111-2對分別包含在輸入位流1和2內(nèi)的緩沖器信息BH1 和BH2進行解碼，并將獲得的信息輸出到位流編輯單元112。根據(jù)緩沖器信息BH1和BH2，位流編輯單元112確定是否可以在預(yù)定編輯點將輸 入位流2插入輸入位流1。在這種情況下，為了能夠?qū)庉嫷奈涣鬟M行解碼，又不使解碼器 (解碼設(shè)備90)的緩沖器發(fā)生故障，需要滿足隨機存取點的緩沖器占用量的值與緊接在該 點之前的一部分的緩沖器占用量的值相同的條件。設(shè)計采用MPEG-2或MPEG-4的解碼器，從而以特定位速率和緩沖器大小工作。另 一方面，對于采用JVT方案的解碼器，放松了對緩沖的限制，因此即使對于其它位速率和緩 沖器大小，如圖4所示，在特性曲線位于(Rmin，Bfflin, Ffflin)的特性曲線之上時，仍可以進行解 碼。為了使位流編輯過程不導(dǎo)致解碼可能性在編輯之前和之后發(fā)生變化，對于編輯部 分，具有同樣的(Rmin，Bmin，F(xiàn)min)就足夠了。因此，對于輸入位流1和2，位流編輯單元112產(chǎn) 生位于編輯部分的隨機存取點標(biāo)題的特性(R^，Bfflin, Fmin)，并在這些值互相匹配時，利用位 流2代替該部分。在該值互相不匹配時，位流編輯單元112將填充位插入位流1或2，以使 (Rfflin, Bfflin, Ffflin)的各值互相匹配，然后，利用輸入位流2代替相應(yīng)部分。在JVT中，放松了對緩沖過程的限制，并且使用該優(yōu)點可以降低拼接過程中的緩 沖器兼容條件。在JVT中，當(dāng)解碼器緩沖器大小和解碼位速率位于(R—B—F.)之上時， 已知可以解碼位流。因此，當(dāng)要插入的輸入位流2的預(yù)定編輯部分的(Rmin，Bfflin, Ffflin)始終 位于原始輸入位流1的OLyB^wF^J之下時，即使在利用位流2代替該部分的情況下，可 以解碼輸入位流1的解碼器仍可以進行解碼。圖9示出該關(guān)系。曲線1表示輸入位流1的編輯部分的(Rmin，Bfflin, Ffflin)的特性。 曲線2表示輸入位流2的編輯部分的OLyB^wF^J的特性。在解碼器緩沖器和解碼位速 率位于該曲線之上時，可以解碼位速率。因此，如圖9所示，在曲線2始終位于曲線1之下 時，確?？梢赃M行解碼。因此，對于位流1和2，位流編輯單元112產(chǎn)生位于編輯部分的隨機存取點標(biāo)題的 (Rfflin, Bfflin, Ffflin)的特性。然后，當(dāng)位流2的特性曲線位于位流1的特性曲線之下時，位流編 輯單元112利用位流2代替相應(yīng)部分。相反，當(dāng)各特性不匹配時，位流編輯單元112通過將填充位插入位流1或位流2中，進行改變，以使位流2的(R^wB^wF^J的特性曲線位于位流1的特性曲線之下，然后， 利用輸入位流2代替該部分。當(dāng)為了滿足該條件，進行拼接時，可以解碼位流1的解碼器不發(fā)生故障。拼接之 后，位流編輯單元112輸出最終位流。這樣，在位流的隨機存取點的標(biāo)題內(nèi)含有這種信息(R^，Bfflin, Ffflin)，即，最低位速 率、最小緩沖器大小以及最小初始延時可以使解碼端有效確定位流的解碼可能性。此外，這 種裝置有助于諸如拼接的位流編輯過程，并且始終可以解碼該位流，而不導(dǎo)致解碼端發(fā)生 緩沖器故障。圖10是示出通用個人計算機的內(nèi)部配置的例子的示意圖。根據(jù)存儲在ROM(只讀 存儲器)內(nèi)的程序，個人計算機的CPU(中央處理器)211執(zhí)行各種處理。在適當(dāng)時，RAM(隨 機存取存儲器)213存儲CPU 211執(zhí)行各種處理所需的數(shù)據(jù)和/或程序。將輸入/輸出接 口 215連接到輸入單元216，輸入單元216由鍵盤和鼠標(biāo)構(gòu)成，并將通過輸入單元216輸入 的信號輸出到CPU 211。輸入/輸出接口 215還連接到輸出單元7，輸出單元7由顯示器、 揚聲器等構(gòu)成。此外，輸入/輸出接口 215還連接到包括硬盤等的存儲單元218和用于通過諸如 因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)與另一個設(shè)備通信數(shù)據(jù)的通信單元219。驅(qū)動器220用于對諸如磁盤231、光盤232、磁光盤233或半導(dǎo)體存儲器234的存 儲介質(zhì)讀/寫數(shù)據(jù)。如圖10所示，不僅可以利用與個人計算機獨立分發(fā)的封裝介質(zhì)實現(xiàn)該存儲介質(zhì) 以將程序送到用戶，并且可以利用包括ROM 212或存儲單元218、用于存儲程序并在被安裝 到計算機上后將它送到用戶的硬盤實現(xiàn)該存儲介質(zhì)。其上記錄了程序的封裝介質(zhì)的例子 有磁盤231(包括軟盤)；光盤232 (包括⑶-ROM (壓縮光盤-只讀存儲器)，DVD(數(shù)字通 用光盤))；以及磁光盤(包括MD (小型光盤)(注冊商標(biāo)))；或者半導(dǎo)體存儲器234。在此，用于寫入利用介質(zhì)提供的程序的步驟不僅包括根據(jù)以上描述的順序按時間 順序執(zhí)行的處理過程，并且包括不必按時間順序執(zhí)行，而是并行或獨立執(zhí)行的處理過程。在此，該系統(tǒng)表示由多個設(shè)備構(gòu)成的整個設(shè)備。工業(yè)應(yīng)用如上所述，根據(jù)本發(fā)明的編碼設(shè)備和方法以及第一程序，關(guān)于位流解碼期間的緩 沖過程的緩沖器特性信息包含在被編碼并與位流復(fù)用的標(biāo)題內(nèi)。這樣可以防止解碼端導(dǎo)致 緩沖器故障。根據(jù)本發(fā)明的解碼設(shè)備和方法以及第二程序，讀取關(guān)于解碼期間的緩沖過程的緩 沖器特性信息，該信息包含在輸入位流的標(biāo)題中，然后，根據(jù)讀取的信息，進行解碼。這樣可 以防止緩沖器在解碼期間發(fā)生故障。此外，根據(jù)本發(fā)明的編輯設(shè)備和方法以及第三程序，通過確定從包含在第一位流 的標(biāo)題中的信息產(chǎn)生的特性曲線是始終位于從包含在第二位流的標(biāo)題中的信息產(chǎn)生的特 性曲線之上，或與之相同，來確定是否可以編輯輸入位流。這樣可以減少進行諸如拼接的編 輯所需的處理，并且可以確定是否可以進行編輯過程。
權(quán)利要求
一種解碼設(shè)備，其特征在于，具備取得單元，用于從位流取得包含所述位流的位速率和對所述位流進行解碼時的緩沖器大小的組合的緩沖器特性信息；以及解碼單元，利用由所述取得單元取得的緩沖器特性信息，對所述位流進行解碼。
2.如權(quán)利要求1所述的解碼設(shè)備，其特征在于，所述緩沖器特性信息包含所述位流的位速率、對所述位流進行解碼時的緩沖器大小以 及延遲量的組合。
3.如權(quán)利要求1所述的解碼設(shè)備，其特征在于，所述緩沖器特性信息包含對所述位流進行解碼時能夠解碼的最小位速率和最小緩沖 器大小的組合。
4.如權(quán)利要求3所述的解碼設(shè)備，其特征在于，所述緩沖器特性信息包含對所述位流進行解碼時能夠解碼的最小位速率、最小緩沖器 大小以及最小延遲量的組合。
5.如權(quán)利要求1所述的解碼設(shè)備，其特征在于，進一步具備判定單元，判定能否根據(jù)由所述取得單元取得的緩沖器特性信息、和包含緩沖器大小 以及解碼位速率的解碼信息，來不破壞解碼器的緩沖地對所述位流進行解碼。
6.如權(quán)利要求5所述的解碼設(shè)備，其特征在于，所述判定單元在緩沖器大小以及解碼位速率位于將對所述位流進行解碼時的緩沖器 大小和所述位流的位速率作為變量的特性曲線之上時，判定為能夠利用由所述取得單元取 得的所述緩沖器特性信息進行解碼。
7.如權(quán)利要求6所述的解碼設(shè)備，其特征在于，所述判定單元利用由所述取得單元取得的所述緩沖器特性信息制作將對所述位流進 行解碼時的緩沖器大小和所述位流的位速率作為變量的特性曲線。
8.如權(quán)利要求7所述的解碼設(shè)備，其特征在于，所述判定單元利用將所述位流的整個序列作為對象的緩沖器特性信息制作所述特性 曲線。
9.如權(quán)利要求1所述的解碼設(shè)備，其特征在于，所述緩沖器特性信息作為標(biāo)題被插入到所述位流中，所述取得單元從所述標(biāo)題中取得所述緩沖器特性信息。
10.如權(quán)利要求9所述的解碼設(shè)備，其特征在于，所述緩沖器特性信息作為標(biāo)題被插入到所述位流中的能夠隨機地訪問的規(guī)定區(qū)間中 的每一個區(qū)間中。
11.如權(quán)利要求9所述的解碼設(shè)備，其特征在于，所述緩沖器特性信息作為將所述位流的整個序列作為對象的所述緩沖器特性信息被 插入到所述位流中。
12.—種解碼方法，其特征在于，具備取得步驟，用于從位流取得包含所述位流的位速率和對所述位流進行解碼時的緩沖器 大小的組合的緩沖器特性信息；以及解碼步驟，利用由所述取得步驟取得的緩沖器特性信息，對所述位流進行解碼。
全文摘要
一種編碼設(shè)備和方法、解碼設(shè)備和方法、編輯設(shè)備和方法、存儲介質(zhì)以及程序，用于進行編碼和解碼而不使緩沖器發(fā)生故障。包含在位流中的可存取點上的隨機存取點標(biāo)題包括關(guān)于最低位速率、最小緩沖器大小以及最小初始延時等的信息。位流分析單元(72)分析已經(jīng)輸入的位流，設(shè)置上述信息以及將它輸出到緩沖器信息添加單元(73)。緩沖器信息添加單元(73)將輸入信息添加到輸入位流，并輸出它。本發(fā)明可以應(yīng)用于對位流進行處理的編碼設(shè)備和解碼設(shè)備。
文檔編號G11B20/10GK101827262SQ20091022492
公開日2010年9月8日 申請日期2003年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月26日
發(fā)明者鈴木輝彥 申請人:索尼株式會社