專利名稱：數(shù)據(jù)處理設備及其方法和編碼裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種可以適當?shù)卮_定量化尺度(quantization scale)的數(shù)據(jù)處理設備及其方法和編碼裝置。
背景技術：
近年來，設備已經(jīng)基于MPEG(Moving Picture Experts Group，運動圖像專家組)、JVT(Joint Video Team，聯(lián)合視頻組)或其它的標準而開發(fā)，這些標準處理圖像數(shù)據(jù)，用于傳輸和存儲具有高效率的信息，使用圖像數(shù)據(jù)特有的冗余，從而通過應用離散余弦變換或其它正交變換并通過運動補償來壓縮數(shù)據(jù)。
這樣的標準的編碼裝置使用圖像的局部信息來實現(xiàn)高效率編碼。
即使圖像中的復雜部分通過比對其它部分更粗略的量化而被編碼，圖像在性質上通過肉眼也不會被容易地察覺到圖像質量的劣化。
從而，傳統(tǒng)的編碼裝置將圖像分為多個部分，對每個部分檢測圖像的復雜程度，根據(jù)檢測結果粗略地對圖像的復雜部分進行量化，精細地對不復雜的部分進行量化，從而抑制圖像質量劣化的影響，同時降低數(shù)據(jù)量。
圖像的復雜程度的信息被稱為“活性(activity)”。
傳統(tǒng)的編碼裝置計算要被量化的圖像數(shù)據(jù)的活性，并且根據(jù)活性產(chǎn)生對每個圖片定義量化程度的量化尺度。也就是，對每個圖片確定分配到圖片的位的量。
編碼裝置產(chǎn)生的編碼數(shù)據(jù)存儲在解碼裝置中的緩沖器CPB(編碼圖片緩沖器)中，然后構成編碼數(shù)據(jù)的圖片以預定的圖片速率順序地被供給到解碼單元用于解碼。
這里，緩沖器CPB的存儲數(shù)據(jù)的量由于從緩沖器CPB向解碼單元供給一個圖片而減少的量取決于圖片的數(shù)據(jù)量，即圖片的量化參數(shù)。
從而，編碼裝置必須確定量化尺度，以便解碼裝置的緩沖器CPB不會下溢。

發(fā)明內容
本發(fā)明將解決的技術問題但是，在上述的傳統(tǒng)編碼裝置中，每個圖片的量化尺度僅根據(jù)要被量化的圖像數(shù)據(jù)的活性來確定，因此有時為了適當?shù)乇３志彌_器CPB的狀態(tài)而最終被編碼的圖片的數(shù)據(jù)量不能被控制，而且產(chǎn)生解碼圖像的質量低的問題。
本發(fā)明考慮該情況而完成，其目標在于提供一種能夠產(chǎn)生可以得到高質量解碼圖像的編碼數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理設備及其方法和編碼裝置。
解決技術問題的手段為了解決現(xiàn)有技術中的上述問題并實現(xiàn)上述目標，提供一種數(shù)據(jù)處理設備，用于在量化以及編碼被處理的數(shù)據(jù)時確定量化的量化尺度，包括指定電路，根據(jù)通過編碼得到的編碼數(shù)據(jù)，指定在解碼時所述編碼數(shù)據(jù)被供給以用來解碼的位速率；編碼難度檢測電路，檢測所述被處理的數(shù)據(jù)的編碼難度；以及量化控制電路，根據(jù)由所述指定電路指定的位速率以及由所述編碼難度檢測電路檢測的編碼難度來控制量化尺度。
本發(fā)明第一方面的數(shù)據(jù)處理設備的操作模式如下。
指定電路根據(jù)通過編碼得到的編碼數(shù)據(jù)，指定在解碼時所述編碼數(shù)據(jù)被供給用來解碼的位速率。
此外，編碼難度檢測電路檢測所述被處理的數(shù)據(jù)的編碼難度。
此外，量化控制電路根據(jù)由所述指定電路指定的位速率以及由所述編碼難度檢測電路檢測的編碼難度來控制所述量化尺度。
本發(fā)明第二方面的數(shù)據(jù)處理方法是一種數(shù)據(jù)處理方法，用于在量化以及編碼被處理的數(shù)據(jù)時確定量化的量化尺度，包括第一步驟，根據(jù)通過編碼得到的編碼數(shù)據(jù)，指定在解碼時所述編碼數(shù)據(jù)被供給用來解碼的位速率；第二步驟，檢測所述被處理的數(shù)據(jù)的編碼難度；以及第三步驟，根據(jù)在所述第一步驟指定的位速率以及在所述第二步驟檢測的編碼難度來控制量化尺度。
本發(fā)明第二方面的數(shù)據(jù)處理方法的操作模式如下。
在第一步驟，根據(jù)通過編碼得到的編碼數(shù)據(jù)，指定在解碼時所述編碼數(shù)據(jù)被供給用來解碼的位速率。
此外，在第二步驟，檢測所述被處理的數(shù)據(jù)的編碼難度。
此外，在第三步驟，根據(jù)在所述第一步驟指定的位速率以及在所述第二步驟檢測的編碼難度來控制量化尺度。
本發(fā)明第三方面的編碼裝置具有量化尺度計算電路，用于計算量化尺度；量化電路，根據(jù)所述量化尺度計算電路計算出的量化尺度，對被處理的數(shù)據(jù)進行量化；以及編碼電路，通過對所述量化電路的量化結果進行編碼，從而產(chǎn)生編碼數(shù)據(jù)，所述量化尺度計算電路具有指定電路，根據(jù)由編碼電路產(chǎn)生的編碼數(shù)據(jù)，指定在解碼時所述編碼數(shù)據(jù)被供給用來解碼的位速率；編碼難度檢測電路，檢測所述被處理的數(shù)據(jù)的編碼難度；以及量化控制電路，根據(jù)由所述指定電路指定的位速率以及由所述編碼難度檢測電路檢測的編碼難度來控制量化尺度。
本發(fā)明第三方面的編碼裝置的操作模式如下。
量化尺度計算電路通過與本發(fā)明第一方面相似的操作模式來計算量化尺度。
其次，量化電路根據(jù)所述量化尺度計算電路計算出的量化尺度，對被處理的數(shù)據(jù)進行量化。
其次，編碼電路對所述量化電路的量化結果進行編碼，從而產(chǎn)生編碼數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種能夠產(chǎn)生可以得到高質量解碼圖像的編碼數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理設備及其方法和編碼裝置。


圖1是本發(fā)明的實施例的圖像處理系統(tǒng)的整體結構的視圖。
圖2是圖1所示的編碼裝置2的結構的視圖。
圖3是與根據(jù)編碼數(shù)據(jù)ED產(chǎn)生量化尺度MBQ的部分有關的圖2所示的Q計算電路的結構的視圖。
圖4是用于解釋圖3所示的MBR測量電路的處理的流程圖。
圖5是用于解釋圖3所示的LT調整量計算電路的處理的圖。
圖6是用于解釋圖3所示的LT調整量計算電路的處理的圖。
圖7是用于解釋圖3所示的ST調整量計算電路的處理的流程圖。
圖8是示出數(shù)據(jù)CpbScale和指標(indicator)數(shù)據(jù)CPBOC之間的關系的圖。
圖9是用于解釋圖3所示的PicQ控制電路的處理的流程圖。
圖10是用于解釋圖3所示的Q計算電路的整體操作的流程圖。
圖11是用于解釋圖10所示的步驟ST42的處理的流程圖。
標號說明1...通信系統(tǒng)，2...編碼裝置，3...解碼裝置，4...解碼單元，5...解碼難度檢測電路，6...圖像難度指標產(chǎn)生電路，10...MBR測量電路，11...CPBOC計算電路，12...LT調整量計算電路，13...ST調整量計算電路，14...CTBR計算電路，15...延遲電路，16...PicQ控制電路，17...MBQ控制電路，22...A/D轉換電路，23...圖片重排(rearrangement)電路，24...處理電路，25...正交變換電路，26...量化電路，27...可逆編碼電路，28...緩沖器，29...逆量化電路，30...逆正交變換電路，31...幀存儲器，32...運動預測和/或補償電路，33...活性計算電路，34...Q計算電路，CPB...緩沖器具體實施方式
下面，將解釋根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖像處理設備。
下面，將解釋用于解決上述問題的本實施例的圖像處理設備及其方法和編碼裝置。
圖1是本實施例的圖像處理系統(tǒng)1的整體結構的視圖。
如圖1所示，圖像處理系統(tǒng)1具有編碼裝置2和解碼裝置3。編碼裝置2產(chǎn)生通過離散余弦變換、Karhunen-Loeve變換、或其它正交變換和運動補償而被壓縮的編碼數(shù)據(jù)ED(位流)，對編碼數(shù)據(jù)ED進行調制，然后經(jīng)由衛(wèi)星廣播電波、有線電視網(wǎng)、電話線路網(wǎng)、移動電話線路網(wǎng)或其它的傳輸介質對其進行傳輸。
解碼裝置3例如對從編碼裝置2接收到的編碼數(shù)據(jù)ED進行解調，然后將其存儲到緩沖器CPB中，將從緩沖器CPB(本發(fā)明的存儲電路)讀取的編碼數(shù)據(jù)ED供給到解碼單元4，在解碼單元4中產(chǎn)生通過編碼時的正交變換的逆變換以及運動補償而解碼的圖像數(shù)據(jù)，并對其進行使用。
這里，緩沖器CPB存儲的數(shù)據(jù)量由于從緩沖器CPB向解碼單元4供給一個圖片而減少的量取決于圖片的數(shù)據(jù)量，即圖片的量化參數(shù)。
因此，如下所述，編碼裝置必須確定量化尺度，以便解碼裝置3的緩沖器CPB不會上溢和下溢。
值得注意的是，傳輸介質可以是存儲介質，諸如，光盤、磁盤以及半導體存儲器。
圖像處理系統(tǒng)1的特征在于，編碼裝置2中的量化尺度的計算方法。
下面，將解釋圖1所示的編碼裝置2。
編碼裝置2對應于本發(fā)明的編碼裝置。
圖2是圖1所示的編碼裝置2的結構的視圖。
如圖2所示，編碼裝置2例如具有A/D轉換電路22、圖片重排電路23、處理電路24、正交變換電路25、量化電路26、可逆編碼電路27、緩沖器28、逆量化電路29、逆正交變換電路30、幀存儲器31、Q計算電路34、運動預測和/或補償電路36、以及解塊濾波器37。
量化電路26是本發(fā)明的第三方面的量化電路的例子，可逆編碼電路27是本發(fā)明的第三方面的編碼電路的例子，Q計算電路34是本發(fā)明的第一方面的數(shù)據(jù)處理設備和本發(fā)明的第三方面的量化尺度計算電路的例子。
下面，將解釋圖2所示的編碼裝置2的組成。
A/D轉換電路22將包括亮度信號Y和色差信號Pb和Pr的輸入模擬圖像信號轉換為數(shù)字圖像信號，并將其輸出到圖片重排電路23。
圖片重排電路23將圖像數(shù)據(jù)S23(本發(fā)明的被處理數(shù)據(jù))輸出到處理電路24、運動預測和/或補償電路36、以及Q計算電路34，通過把從A/D轉換電路22輸入的圖像信號中的幀圖像信號根據(jù)包括其圖片類型I、P以及B的GOP(圖片組)結構而重排為編碼序列而得到所述圖像數(shù)據(jù)S23。
當圖像數(shù)據(jù)S23被互編碼(inter-encoded)時，處理電路24產(chǎn)生表示在圖像數(shù)據(jù)S23和從運動預測和/或補償電路36輸入的預測圖像數(shù)據(jù)S32a之間的差分的圖像數(shù)據(jù)S24，并將其輸出到正交變換電路25。
此外，當圖像數(shù)據(jù)S23被內編碼(intra-encoded)時，處理電路24將圖像數(shù)據(jù)S23作為圖像數(shù)據(jù)S24輸出到正交變換電路25。
正交變換電路25對圖像數(shù)據(jù)S24進行離散余弦變換或Karhunen-Loeve變換或其它正交變換，以產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)(例如DCT系數(shù)信號)S25，并將其輸出到量化電路26。
量化電路26根據(jù)從Q計算電路34輸入的量化尺度MBQ，以宏塊MB為單位，將圖像數(shù)據(jù)S25量化以產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)S26，并將其輸出到可逆編碼電路27和逆量化電路29。
可逆編碼電路27對圖像數(shù)據(jù)S26進行可變長度編碼或算術編碼，從而產(chǎn)生編碼數(shù)據(jù)ED，并將其存儲到緩沖器28。
此時，可逆編碼電路27將從運動預測和/或補償電路36輸入的運動矢量MV或其差分進行編碼，并將其存儲在編碼數(shù)據(jù)ED的報頭(header)數(shù)據(jù)中。
緩沖器28中存儲的編碼數(shù)據(jù)ED被輸出到Q計算電路34，此時，例如被調制，然后被傳輸?shù)綀D1所示的解碼裝置3。
逆量化電路29通過對圖像數(shù)據(jù)S26進行逆量化而產(chǎn)生數(shù)據(jù)，并將其輸出到顯示器40。
逆量化電路29基于JVT標準進行量化處理。
逆正交變換電路30對從逆量化電路29輸入的逆量化數(shù)據(jù)進行如上所述的正交變換的逆變換，從而產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)，并將其輸出到解塊濾波器37。
解塊濾波器37從由逆正交變換電路30輸入的圖像數(shù)據(jù)中去除塊失真，并將數(shù)據(jù)寫入幀存儲器31。
運動預測和/或補償電路36根據(jù)來自幀存儲器31的圖像數(shù)據(jù)S31和來自圖片重排電路23的圖像數(shù)據(jù)S23，進行運動預測和/或補償處理，從而計算運動矢量MV和預測圖像數(shù)據(jù)S32a。
值得注意的是，運動預測和/或補償電路36根據(jù)來自Q計算電路34的宏塊MB的量化尺度MBQ來確定宏塊類型，并使用以確定的宏塊類型規(guī)定的塊作為單位來進行運動預測和/或補償處理。
運動預測和/或補償電路36將運動矢量MV輸出到可逆編碼電路27，并將預測圖像數(shù)據(jù)S32a輸出到處理電路24。
Q計算電路34根據(jù)來自圖片重排電路23的圖像數(shù)據(jù)S23和來自緩沖器28的編碼數(shù)據(jù)ED，計算每個圖片的量化尺度PicQ。
特別地，Q計算電路34根據(jù)計算出的量化尺度PicQ，計算組成每個圖片的每個宏塊MB的量化尺度MBQ，并將其輸出到量化電路26和運動預測和/或補償電路36。
下面，將解釋根據(jù)圖像數(shù)據(jù)S23和編碼數(shù)據(jù)ED計算量化尺度PicQ的方法。
當除了考慮圖像數(shù)據(jù)S23的編碼難度之外還考慮圖1所示的解碼裝置3的緩沖器CPB的狀態(tài)時，Q計算電路34控制每個圖片的量化尺度PicQ，即每個圖片的數(shù)據(jù)量，以便存儲在緩沖器CPB中的編碼數(shù)據(jù)ED的數(shù)據(jù)量接近于適當?shù)闹?初始值InitialCpb)。
這里，從緩沖器CPB在單位時間內讀取并供給解碼單元4的圖片的數(shù)量是由圖片速率規(guī)定的常數(shù)，因此，通過由Q計算電路34控制每個圖片的數(shù)據(jù)量，存儲在緩沖器CPB中的編碼數(shù)據(jù)ED的數(shù)據(jù)量(存儲在緩沖器中的累計的量)可以被控制。
下面，詳細解釋圖2所示的Q計算電路34的結構。
圖3是與根據(jù)編碼數(shù)據(jù)ED產(chǎn)生量化尺度MBQ的部分有關的圖2所示的Q計算電路34的結構的視圖。
如圖3所示，Q計算電路34例如具有編碼難度檢測電路5、圖像難度指標產(chǎn)生電路6、產(chǎn)生位量檢測電路8、MBR測量電路9、ABR測量電路10、CPBOC計算電路11、LT調整量計算電路12、ST調整量計算電路13、CTBR計算電路14、延遲電路15、PicQ控制電路16、以及MBQ控制電路17。
在圖3中，MBR測量電路9對應于本發(fā)明的第一和第三方面的指定電路，編碼難度檢測電路5和圖像難度指標產(chǎn)生電路6對應于本發(fā)明的第一和第三方面的編碼難度檢測電路，PicQ控制電路16對應于本發(fā)明的第一和第三方面的量化控制電路。
此外，CPBOC計算電路11對應于本發(fā)明的第一方面的指標產(chǎn)生電路，LT調整量計算電路12、ST調整量計算電路13和CTBR計算電路14對應于本發(fā)明的第一方面的目標計算電路。
編碼難度檢測電路5檢測從圖片重排電路23輸入的圖像數(shù)據(jù)S23的編碼難度，并將表示檢測到的編碼難度的編碼難度數(shù)據(jù)E_DIFCTED輸出到圖像難度指標產(chǎn)生電路6。
編碼難度檢測電路5具體地生成編碼難度數(shù)據(jù)E_DIFCTED，以便基于成為產(chǎn)生在圖像數(shù)據(jù)S23的幀中包括的塊噪聲或蚊式噪聲(mosquito noise)的因素的圖像模式，例如精細圖片模式中的激烈運動和激烈亮度變化(或場景變化)，而隨著包含更多數(shù)量的圖像模式，值變得更大。

圖像難度指標產(chǎn)生電路6將預定的難度系數(shù)、指定的最終目標位速率FTBR、以及從編碼難度檢測電路5輸入的編碼難度數(shù)據(jù)E_DIFCT相乘，如以下公式(1)所示，從而產(chǎn)生圖像難度指標數(shù)據(jù)DIFCT。
圖像難度指標產(chǎn)生電路6將產(chǎn)生的圖像難度指標數(shù)據(jù)DIFCT輸出到CTBR計算電路14。
(公式1)DIFCT＝(難度系數(shù))*FTBR*E_DIFCT...(1)值得注意的是，圖像難度指標產(chǎn)生電路6使用例如固定時間、幾個圖片、或幾個GOP作為單位來計算圖像難度指標數(shù)據(jù)DIFCT。
在本實施例中，通過將圖像難度指標數(shù)據(jù)DIFCT作為來自整體序列的相對指標來處理，從而可以實現(xiàn)多路徑的可變位速率，并可以通過對序列的一部分使用它而實現(xiàn)單路徑的可變位速率。
產(chǎn)生位量檢測電路8檢測從圖2所示的緩沖器28輸入的編碼數(shù)據(jù)ED(位流)的位的量(產(chǎn)生位的量)，并將表示結果的位量數(shù)據(jù)BA輸出到MBR測量電路9、ABR測量電路10、以及CPBOC計算電路11。
MBR測量電路9根據(jù)從產(chǎn)生位量檢測電路8輸入的位量數(shù)據(jù)BA，計算表示構成編碼數(shù)據(jù)ED的每個圖片的位速率的測量位速率CMBR(由本實施例的指定電路指定的位速率)，并將其輸出到PicQ控制電路16。
測量位速率CMBR表示從緩沖器CPB讀取編碼數(shù)據(jù)ED的位速率，并將其輸出到圖1所示的解碼裝置3中的解碼單元4。
圖4是用于解釋MBR測量電路9的處理的流程圖。
步驟ST1MBR測量電路9根據(jù)從產(chǎn)生位量檢測電路8輸入的位量數(shù)據(jù)BA，計算構成過去編碼的編碼數(shù)據(jù)ED的I圖片的平均位量AveIPicBit。
步驟ST2MBR測量電路9計算構成過去編碼的編碼數(shù)據(jù)ED的P圖片的平均位量AvePPicBit。
步驟ST3MBR測量電路9基于在步驟ST1計算的AveIPicBit和在步驟ST2計算的AvePPicBit，通過下面的公式(2)計算測量位速率CMBR。
(公式2)CMBR＝PicR*(AveIPicBit+AvePPicBit*PPicNumInGop)/TotalPicNumInGop...(2)在上述公式(2)中，TotalPicNumInGop是表示一個GOP中的圖片數(shù)目的常數(shù)，被預先設置。
此外，PPicNumInGop表示(TotalPicNumInGop-1)[ABR測量電路10]ABR測量電路10根據(jù)從產(chǎn)生位量檢測電路8輸入的位量數(shù)據(jù)BA，計算構成編碼數(shù)據(jù)ED的累計的位的量(數(shù)據(jù)的量)，并基于此計算平均位速率ABR。
具體來說，ABR測量電路10根據(jù)在編碼裝置2中開始編碼對象的內容的編碼之后得到的位量數(shù)據(jù)BA的累計值，計算平均位速率ABR。
ABR測量電路10將上面計算的平均位速率ABR輸出到LT調整量計算電路12。
CPBOC計算電路11根據(jù)從產(chǎn)生位量檢測電路8輸入的位量數(shù)據(jù)BA，計算表示存儲在解碼裝置3的緩沖器CPB中的編碼數(shù)據(jù)ED的數(shù)據(jù)的量(存儲數(shù)據(jù)的量)的指標數(shù)據(jù)CPBOC。
CPBOC計算電路11將指標數(shù)據(jù)CPBOC輸出到LT調整量計算電路12和ST調整量計算電路13。
LT調整量計算電路12計算用于調整目標位速率CTBR的調整量LTAJ，從而測量位速率CMBR接近于最終目標位速率FTBR。
LT調整量計算電路12根據(jù)來自CPBOC計算電路11的指標數(shù)據(jù)CPBOC和來自ABR測量電路10的平均位速率ABR，計算后面解釋的目標位速率CTBR的調整量LTAJ。
這里，調整量LTAJ用于調整，從而避免目標位速率CTBR為負。
LT調整量計算電路12根據(jù)從編碼裝置2的外部指定的最終目標位速率FTBR(本發(fā)明的最終目標位速率)、從ABR測量電路10輸入的平均位速率ABR、編碼經(jīng)過時間ELAPSED、以及校正期間DURATION，通過下面的公式(3)計算目標位速率CTBR的調整量LTAJ。
這里，編碼經(jīng)過時間ELAPSED表示從在編碼裝置2開始編碼作為編碼目標的內容起，到下次編碼該內容中的幀的時間。
此外，校正期間DURATION是例如目標位速率CTBR被更新的期間。
LT調整量計算電路12調整量LTAJ，從而對于在編碼經(jīng)過時間ELAPSED的定時的平均位速率ABR，在校正期間DURATION經(jīng)過之后得到最終目標位速率FTBR。
(公式3)LTAJ＝(FTBR-ABR)*(ELAPSED+DURATION)/DURATION...(3)值得注意的是，為了在編碼開始之后立即抑制不穩(wěn)定的平均位速率ABR的影響，LT調整量計算電路12也可以計算下面的公式(4)所示的目標位速率CTBR的調整量LTAJ。
在下面的公式(4)中，初始值InitialLTDelay是為了抑制調整量LTAJ的初始波動的影響而定義的固定值，例如是5(sec)。
(公式4)LTAJ＝min(1.0，ELAPSED/initialLTDelay)*LTAJ...(4)LT調整量計算電路12計算調整量LTAJ，從而到了編碼經(jīng)過時間ELAPSED是初始值initialLTDelay時，其變?yōu)樵谏鲜龉?3)中計算出的調整量LTAJ或更小，并隨著編碼經(jīng)過時間ELAPSED接近初始值initialLTDelay，其接近在上述公式(3)中計算出的調整量LTAJ。
調整量LTAJ具有當指標數(shù)據(jù)CPBOC大于等于初始值initialCpb時表示正值的值，即在提高目標位速率CTBR的方向上進行調整。
此外，調整量LTAJ具有當指標數(shù)據(jù)CPBOC小于初始值initialCpb時表示負值的值，即在降低目標位速率CTBR的方向上進行調整。
此外，即使當指標數(shù)據(jù)CPBOC變得小于等于預定值，調整量LTAJ也被定義為不小于預定值。由此，避免了目標位速率CTBR變?yōu)樨摗?br> 上面解釋的調整量LTAJ的特性通過LT調整量計算電路12由上述公式(3)和(4)計算目標位速率CTBR的調整量LTAJ來得到。
值得注意的是，LT調整量計算電路12使用幾個圖片或幾個GOP作為單位例如在固定時間計算調整量LTAJ。

ST調整量計算電路13計算用于調整目標位速率CTBR的調整量STAJ，從而解碼裝置3的緩沖器CPB不下溢。
ST調整量計算電路13根據(jù)來自CPBOC計算電路11的指標數(shù)據(jù)CPBOC，計算目標位速率CTBR的調整量STAJ。
這里，調整量STAJ作用，以使指標數(shù)據(jù)CPBOC返回到初始值initialCpb。
圖7是用于解釋ST調整量計算電路13的處理的流程圖。
步驟ST21ST調整量計算電路13通過使用從CPBOC計算電路11輸入的指標數(shù)據(jù)CPBOC，由下面的公式(5)計算數(shù)據(jù)CpbScale。
(公式5)CpbScale＝((Scale*(InitCpb-CPBOC)+CPBOC)/((InitCpb-CPBOC)+Scale*CPBOC))...(5)圖8是示出數(shù)據(jù)CpbScale和指標數(shù)據(jù)CPBOC之間的關系的圖。
如圖8所示，數(shù)據(jù)CpbScale具有當指標數(shù)據(jù)CPBOC大于等于初始值initialCpb時表示預定正值K的值，即在提高目標位速率CTBR的方向上進行調整。
此外，數(shù)據(jù)CpbScale具有當指標數(shù)據(jù)CPBOC小于初始值initialCpb時表示負值的值，即在降低目標位速率CTBR的方向上進行調整。
此外，如圖8所示，當指標數(shù)據(jù)CPBOC變?yōu)樾∮诘扔陬A定值(例如180000)時，數(shù)據(jù)CpbScale其值突然變小。
由此，避免了上面解釋的解碼裝置的緩沖器CPB的下溢。
上面解釋的數(shù)據(jù)CpbScale的特性通過ST調整量計算電路13由上述公式(5)計算數(shù)據(jù)CpbScale而實現(xiàn)。
步驟ST22ST調整量計算電路13通過下述公式(6)將數(shù)據(jù)CpbScale和輸入最終目標位速率FTBR相乘來計算調整量STAJ。
(公式6)STAJ＝FTBR*CpbScale...(6)[CTBR計算電路14]CTBR計算電路14通過下面的公式(7)將輸入最終目標位速率FTBR、從圖像難度指標產(chǎn)生電路6輸入的圖像難度指標數(shù)據(jù)DIFCT、從LT調整量計算電路12輸入的調整量LTAJ、以及從ST調整量計算電路13輸入的調整量STAJ相加，從而計算目標位速率CTBR。
CTBR計算電路14將目標位速率CTBR輸出到PicQ控制電路16。
(公式7)CTBR＝FTBR+DIFCT+LTAJ+STAJ ...(7)[延遲電路15]延遲電路15將從PicQ控制電路16輸入的圖片的Q尺度QPic恰好延遲相當于一個圖片的時間，并將其結果輸出到PicQ控制電路16。
PicQ控制電路16計算(確定)圖片Q的Q尺度QPic(本發(fā)明的量化尺度)，并將其輸出到延遲電路15和MBQ控制電路17。
PicQ控制電路16根據(jù)從MBR測量電路9輸入的測量位速率CMBR和從CTBR計算電路14輸入的目標位速率CTBR，如下計算Q尺度QPic。
具體地說，PicQ控制電路16計算Q尺度QPic，以使測量位速率CMBR接近于目標位速率CTBR。
圖9是用于解釋PicQ控制電路16的處理的流程圖。
步驟ST31PicQ控制電路16使用從MBR測量電路9輸入的測量位速率CMBR和從CTBR計算電路14輸入的目標位速率CTBR，通過下面的公式(8)計算數(shù)據(jù)PRO_PART。
公式(8)中的Kp是用于調整響應的系數(shù)，通過使用例如測量位速率CMBR、目標位速率CTBR、以及指標數(shù)據(jù)CPBOC來定義。
通過降低響應，可以抑制量化尺度的波動。
(公式8)PRO_PART＝Kp*(CMBR/CTBR-1)...(8)步驟ST32PicQ控制電路16通過使用從MBR測量電路9輸入的測量位速率CMBR和從CTBR計算電路14輸入的目標位速率CTBR，由下面的公式(9)計算數(shù)據(jù)DV_PART。
公式(9)中的Kd是用于提高響應的系數(shù)。
此外，n表示圖片的數(shù)目。CMBR[n-1]表示對應于CMBR[n]的圖片的前一圖片的CMBR。
(公式9)DV_PART＝Kd*(CMBR[n]-CMBR[n-1]) ...(9)步驟ST33PicQ控制電路16使用上一次計算出的量化尺度QPic[n-1]、在步驟ST31計算出的數(shù)據(jù)PRO_PART、以及在步驟ST32計算出的數(shù)據(jù)DV_PART，通過公式10計算量化尺度QPic[n]。
(公式10)QPic[n]＝QPic[n-1]*(1+PRO_PART+DV_PART) ...(10)[MBQ控制電路17]MBQ控制電路17根據(jù)從PicQ控制電路16輸入的圖片的量化尺度PicQ，計算圖片中的每個宏塊MB的量化尺度MBQ，并將其輸出到圖2所示的量化電路26和運動預測和/或補償電路36。
下面，將解釋圖3所示的Q計算電路34的整體操作。
圖10是用于解釋圖3所示的Q計算電路34的整體操作的流程圖。
步驟ST41圖3所示的Q計算電路34的MBR測量電路9以通過使用圖4解釋的順序計算測量位速率CMBR。
步驟ST42圖3所示的CPBOC計算電路11、LT調整量計算電路12、ST調整量計算電路13以及CTBR計算電路14以通過使用圖5至圖8解釋的順序來計算目標位速率CTBR。
即，如圖11所示，LT調整量計算電路12以以前通過使用圖5和圖6解釋的順序來計算調整量LTAJ(ST51)，ST調整量計算電路13以以前通過使用圖7和圖8解釋的順序來計算調整量LTAJ(ST52)，CTBR計算電路14用其計算目標位速率CTBR(ST53)。
步驟ST43Q計算電路34的PicQ控制電路16如使用圖9所說明的，根據(jù)在步驟ST41計算出的測量位速率CMBR和在步驟ST42計算出的目標位速率CTBR來計算每個圖片的量化尺度QPic，然后計算每個宏塊MB的量化尺度MBQ，并將其輸出到量化電路26和運動預測和/或補償電路36。
接著，將解釋圖2所示的編碼裝置2的整體操作。
成為輸入的圖像信號首先在A/D轉換電路22被轉換為數(shù)字信號。接著，根據(jù)成為輸出的圖像壓縮信息的GOP結構，圖像數(shù)據(jù)在圖片重排電路23中被重排。
Q計算電路34如以前所解釋的，根據(jù)來自圖片重排電路23的圖像數(shù)據(jù)S23和來自緩沖器28的編碼數(shù)據(jù)ED，來計算量化尺度MBQ，并將其輸出到量化電路26和運動預測和/或補償電路36。
對于要進行內編碼的圖像數(shù)據(jù)，整體圖像數(shù)據(jù)的圖像信息被輸入正交變換電路25。正交變換電路25進行離散余弦變換、Karhunen-Loeve變換、或其它的正交變換。
從正交變換電路25輸出的變換系數(shù)在量化電路26進行量化處理，并作為圖像數(shù)據(jù)S25被輸出到可逆編碼電路27。
量化電路26根據(jù)從Q計算電路34輸入的量化尺度MBQ，基于量化尺度QP，將圖像數(shù)據(jù)S25量化。
可逆編碼電路27對圖像數(shù)據(jù)S26進行諸如可變長度編碼或算術編碼等可逆編碼，從而產(chǎn)生編碼數(shù)據(jù)ED，并將其輸出到緩沖器28。
同時，來自量化電路26的圖像數(shù)據(jù)S26被輸入到逆量化電路29，并在逆正交變換電路30被進一步進行逆正交變換處理，從而成為解碼圖像數(shù)據(jù)。該圖像數(shù)據(jù)存儲在幀存儲器31中。
另一方面，對于要被互編碼的圖像，首先，圖像數(shù)據(jù)S23被輸入運動預測和/或補償電路36。此外，參考圖像的圖像數(shù)據(jù)S31從幀存儲器31被讀取，并被輸出到運動預測和/或補償電路36。
然后，運動預測和/或補償電路36通過使用參考圖像的圖像數(shù)據(jù)S31，產(chǎn)生運動矢量MV和預測圖像數(shù)據(jù)S32a。
然后，處理電路24產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)S24作為來自圖像重排電路23的圖像數(shù)據(jù)S23和來自運動預測和/或補償電路36的預測圖像數(shù)據(jù)S32a之間的差分信號，并將該圖像數(shù)據(jù)S24輸出到正交變換電路25。
然后，可逆編碼電路27對運動矢量MV進行諸如可變長度編碼或算術編碼等的可逆編碼處理，并將其結果插入圖像數(shù)據(jù)的報頭部分。其余的處理與要進行內編碼的圖像數(shù)據(jù)相同。
如以上所解釋的，編碼裝置2根據(jù)來自Q計算電路34中的緩沖器28的編碼數(shù)據(jù)ED，考慮圖1所示的解碼裝置3的緩沖器CPB的存儲數(shù)據(jù)的量，從而確定量化尺度MBQ。
由于該原因，根據(jù)編碼裝置2，可以避免解碼裝置3的緩沖器CPB的下溢，在解碼單元4解碼的圖像質量可以改善。
此外，編碼裝置2根據(jù)由Q計算電路34中的圖像難度指標產(chǎn)生電路6產(chǎn)生的圖像難度指標數(shù)據(jù)DIFCT，確定量化尺度MBQ。
由于該原因，Q計算電路34通過使具有高編碼難度的幀(圖片)的量化尺度MBQ變小，從而可以使用許多位，并可以使編碼數(shù)據(jù)ED的位速率跟上正在被編碼的圖像數(shù)據(jù)S23的編碼難度，并能夠提供高質量圖像。
此外，根據(jù)編碼裝置2，如通過使用圖4解釋的，MBR測量電路9根據(jù)多個圖片的平均位量來計算測量位速率CMBR，并據(jù)此計算目標位速率CTBR。由于該原因，可以避免由于圖片的位量的差異引起每個圖片的量化尺度MBQ的大波動。
此外，根據(jù)編碼裝置2，可使解碼單元4的處理負荷均一。由此，可以改進解碼后的圖像質量。
此外，根據(jù)編碼裝置2，如上述公式(9)所示，PicQ控制電路16通過反饋來計算量化尺度QPic。由此也可以抑制量化尺度QPic的時間上的突然波動。
此外，根據(jù)編碼裝置2，通過調整上述公式(8)中的Kp，可以抑制量化尺度的突然波動。由此也可以使解碼單元4的處理負荷均一。由此，可以改進解碼后的圖像質量。
此外，根據(jù)編碼裝置2，在編碼難度檢測電路5中，通過在對于整個序列檢測編碼難度，或者對序列的一部分檢測編碼難度之間切換，可以實現(xiàn)適合于多路徑和單路徑二者的可變位速率控制。
本發(fā)明不限于上述實施例。
即，本領域技術人員在本發(fā)明的技術范圍內或其等效的范圍內，關于上述實施例的組成，可以進行多種改變、組合、子組合、以及置換。
例如，圖3所示的Q計算電路34可以僅根據(jù)CTBR計算電路14中的最終目標位速率FTBR和來自圖像難度指標產(chǎn)生電路6的圖像難度指標數(shù)據(jù)DIFCT來計算目標位速率CTBR。
此外，CTBR計算電路14可以根據(jù)調整量STAJ或LTAJ的任何一個、指標最終目標位速率FTBR、以及圖像難度指標數(shù)據(jù)DIFCT來計算目標位速率CTBR。
工業(yè)實用性本發(fā)明可以應用于對被處理數(shù)據(jù)進行量化的系統(tǒng)。
權利要求
1.一種數(shù)據(jù)處理設備，用于在量化以及編碼被處理的數(shù)據(jù)時確定量化的量化尺度，包括指定電路，根據(jù)通過編碼得到的編碼數(shù)據(jù)，指定在解碼時所述編碼數(shù)據(jù)被供給用來解碼的位速率；編碼難度檢測電路，檢測被處理的數(shù)據(jù)的編碼難度；以及量化控制電路，根據(jù)由所述指定電路指定的位速率以及由所述編碼難度檢測電路檢測出的編碼難度來控制量化尺度。
2.如權利要求1所述的數(shù)據(jù)處理設備，其中，所述量化控制電路控制所述量化尺度，使隨著由所述編碼難度檢測電路檢測出的所述編碼難度提高，所述量化尺度變小。
3.如權利要求1所述的數(shù)據(jù)處理設備，其中，所述設備還具有指標產(chǎn)生電路，用于根據(jù)所述編碼數(shù)據(jù)，產(chǎn)生用于指定存儲電路的存儲數(shù)據(jù)的量的指標數(shù)據(jù)，所述存儲電路在所述編碼數(shù)據(jù)的解碼側提供，并存儲所述編碼數(shù)據(jù)以供解碼；以及目標計算電路，用于根據(jù)所述指標產(chǎn)生電路產(chǎn)生的所述指標數(shù)據(jù)，計算表示所述位速率的目標值的目標位速率，以及所述量化控制電路控制所述量化尺度，使得由所述指定電路指定的所述位速率接近由所述目標計算電路計算的所述目標位速率。
4.如權利要求3所述的數(shù)據(jù)處理設備，其中，所述目標計算電路根據(jù)在指定的最終目標位速率和過去編碼數(shù)據(jù)的平均位速率之間的差分，計算所述目標位速率，使所述差分變小。
5.如權利要求4所述的數(shù)據(jù)處理設備，其中，所述目標計算電路計算所述目標位速率，以避免所述存儲電路下溢。
6.如權利要求3所述的數(shù)據(jù)處理設備，其中，所述目標計算電路計算所述目標位速率，以避免所述存儲電路下溢。
7.如權利要求3所述的數(shù)據(jù)處理設備，其中，所述指定電路指定從所述存儲電路讀取的所述編碼數(shù)據(jù)的所述位速率，以供在所述解碼側解碼。
8.如權利要求7所述的數(shù)據(jù)處理設備，其中，所述指定電路根據(jù)過去編碼數(shù)據(jù)中的圖片的平均位量和所述圖片的圖片速率，指定所述編碼數(shù)據(jù)的位速率。
9.如權利要求1所述的數(shù)據(jù)處理設備，其中，在所述編碼數(shù)據(jù)包括多個圖片的情況下，所述量化控制電路控制所述多個圖片的所述量化尺度。
10.如權利要求3所述的數(shù)據(jù)處理設備，其中，所述量化控制電路根據(jù)在由所述指定電路指定的所述位速率和由所述目標計算電路計算的所述目標位速率之間的比、以及先前確定的量化尺度，確定新的量化尺度并進行上述控制。
11.如權利要求3所述的數(shù)據(jù)處理設備，其中，所述量化控制電路根據(jù)在由所述指定電路指定的所述位速率和由所述目標計算電路計算的所述目標位速率之間的差分、以及先前確定的量化尺度，確定新的量化尺度并進行上述控制，以抑制所述位速率的過沖和下沖。
12.一種數(shù)據(jù)處理方法，用于在量化以及編碼被處理的數(shù)據(jù)時確定量化的量化尺度，包括第一步驟，根據(jù)通過編碼得到的編碼數(shù)據(jù)，指定在解碼時編碼數(shù)據(jù)被供給用來解碼的位速率；第二步驟，檢測被處理的數(shù)據(jù)的編碼難度；以及第三步驟，根據(jù)在所述第一步驟指定的位速率以及在所述第二步驟檢測出的編碼難度來控制量化尺度。
13.一種編碼裝置，具有量化尺度計算電路，用于計算量化尺度；量化電路，根據(jù)所述量化尺度計算電路計算出的量化尺度，對被處理的數(shù)據(jù)進行量化；以及編碼電路，通過對量化電路的量化結果進行編碼，以產(chǎn)生編碼數(shù)據(jù)，所述量化尺度計算電路具有指定電路，根據(jù)由編碼電路產(chǎn)生的編碼數(shù)據(jù)，指定在解碼時所述編碼數(shù)據(jù)被供給用來解碼的位速率；編碼難度檢測電路，檢測被處理的數(shù)據(jù)的編碼難度；以及量化控制電路，根據(jù)由所述指定電路指定的位速率以及由所述編碼難度檢測電路檢測出的編碼難度來控制量化尺度。
全文摘要
根據(jù)通過編碼而得到的編碼數(shù)據(jù)，指定在對編碼數(shù)據(jù)解碼時被提供以用于解碼的位速率。此外，檢測將被處理的數(shù)據(jù)的編碼難度。然后，根據(jù)指定的位速率和檢測的編碼難度來控制量化尺度。
文檔編號H03M7/36GK1788495SQ20058000041
公開日2006年6月14日 申請日期2005年4月19日 優(yōu)先權日2004年4月20日
發(fā)明者鶴大輔, 市橋英之, 安藤裕司 申請人:索尼株式會社