專利名稱：圖像編碼設(shè)備和圖像編碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像編碼設(shè)備和圖像編碼方法，并且更具體地，其使得針對(duì)每個(gè)圖片 執(zhí)行生成代碼量的分配而減小圖像質(zhì)量的波動(dòng)。
背景技術(shù)：
迄今為止，利用諸如MPEG2 (運(yùn)動(dòng)圖像專家組2)等之類的圖像編碼方法，維持主觀 的圖像質(zhì)量以理想地分配代碼量是一個(gè)大問題。例如，靜止圖像的理想代碼量分配是一種均勻地對(duì)失真進(jìn)行編碼(通過固定的量 化位階(quantized scale))的狀態(tài)。當(dāng)?shù)竭_(dá)使得這種失真變得較大的代碼量時(shí)，可以通過 朝向高頻分量或復(fù)雜部分偏置失真來提高主觀圖像質(zhì)量?，F(xiàn)在，例如，在國際公布W096/28937中，公開了一種圖像信號(hào)編碼方法，其中，可 以通過采用根據(jù)前饋方法(feed forward mehtod)的代碼量控制來使得控制適合于圖像質(zhì) 量信號(hào)的局部性質(zhì)，從而提高經(jīng)解碼圖像的圖像質(zhì)量。前饋方法用于通過針對(duì)多個(gè)量化位 階以相等長度的遞增量來計(jì)算要生成的代碼量，從而在生成代碼量不超過目標(biāo)生成代碼量 的范圍內(nèi)確定合適的量化位階。另一方面，在被提出作為利用MPEG2的測試模型的諸如TM5之類的代碼量控制等 中，通過利用虛擬緩沖器的剩余量、先前編碼時(shí)的量化索引(quantization index)以及生 成代碼量之間的關(guān)系來執(zhí)行反饋控制，從而執(zhí)行代碼量控制。

發(fā)明內(nèi)容
順便提及，在執(zhí)行編碼以使得所生成的1G0P(圖片組)的代碼量變?yōu)槔缢Ｍ?代碼量的情況中，維持主觀圖像質(zhì)量以便針對(duì)IGOP內(nèi)的每個(gè)圖片理想地分配代碼量是很 重要的。特別地，在針對(duì)連續(xù)圖像執(zhí)行代碼量分配同時(shí)考慮到配音(dubbing)的情況中，必 須在一定程度上抑制圖片之間的圖像質(zhì)量的波動(dòng)。在場景改變、閃現(xiàn)(flash)等的圖像中， 如果不根據(jù)其執(zhí)行代碼量的分配，則每個(gè)圖片的圖像質(zhì)量波動(dòng)以及由于該波動(dòng)導(dǎo)致的閃爍 (flicker)將變得明顯。例如，如果將較少代碼量指派給場景改變之后的第一圖片，則場景 改變之后的第一圖片的圖像質(zhì)量與場景改變之前相比顯著降低。此外，要顯示的圖像將由 于圖像質(zhì)量的這種降低而看起來像閃爍圖像。此外，如果重復(fù)配音，則圖像質(zhì)量的波動(dòng)變大 并且圖像質(zhì)量可能顯著降低。已發(fā)現(xiàn)希望提供使得可以針對(duì)每個(gè)圖片執(zhí)行代碼量的分配以減小圖像質(zhì)量波動(dòng) 的圖像編碼設(shè)備和圖像編碼方法。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是圖像編碼設(shè)備，該設(shè)備包括第一編碼單元，被配置為執(zhí)行 對(duì)在利用固定量化參數(shù)執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)的編碼時(shí)的生成代碼量的計(jì)算，并且對(duì)用于執(zhí)行時(shí)間 方向的預(yù)測的圖片執(zhí)行關(guān)于宏塊是用于執(zhí)行時(shí)間預(yù)測的塊還是用于執(zhí)行空間預(yù)測的塊的 塊區(qū)分(block distinction)；代碼量控制單元，被配置為基于第一編碼單元處的塊區(qū)分結(jié) 果，根據(jù)用于執(zhí)行時(shí)間方向的預(yù)測的圖片的用于執(zhí)行時(shí)間預(yù)測的塊與用于執(zhí)行空間預(yù)測的
4塊之間的比例，來設(shè)置量化參數(shù)的偏移量，以使得大的代碼量被指派給包括的被參考的圖 像多的圖片，并且基于在第一編碼單元處計(jì)算出的生成代碼量來確定量化參數(shù)，以使得在 利用被偏移了該偏移量的量化參數(shù)執(zhí)行編碼時(shí)的生成代碼量實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼量；以及第 二編碼單元，被配置為利用用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼量的經(jīng)偏移的量化參數(shù)來對(duì)圖像數(shù)據(jù)執(zhí) 行編碼。利用上面的配置，根據(jù)第一編碼單元，對(duì)利用固定量化參數(shù)執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)的編碼 時(shí)的生成代碼量的計(jì)算，以及對(duì)用于執(zhí)行時(shí)間方向的預(yù)測的圖片執(zhí)行關(guān)于宏塊是用于執(zhí)行 時(shí)間預(yù)測的塊還是用于執(zhí)行空間預(yù)測的塊的塊區(qū)分，利用固定量化參數(shù)被執(zhí)行。利用代碼 量控制單元，當(dāng)用于執(zhí)行空間預(yù)測的塊的數(shù)目與用于執(zhí)行時(shí)間預(yù)測的塊的數(shù)目的比例等于 或小于第一閾值時(shí)，偏移量被設(shè)置以減少將被指派給該圖片的代碼量。此外，當(dāng)用于執(zhí)行空 間預(yù)測的塊的數(shù)目與用于執(zhí)行時(shí)間預(yù)測的塊的數(shù)目的比例等于或大于比第一閾值大的第 二閾值時(shí)，偏移量被設(shè)為比比例等于或小于第一閾值時(shí)的偏移量小。此外，利用代碼量控制 單元，基于在第一編碼單元處計(jì)算出的生成代碼量來確定量化參數(shù)，以使得在利用被偏移 了所設(shè)置偏移量的量化參數(shù)執(zhí)行編碼時(shí)的生成代碼量實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼量。利用第二編碼 單元，利用用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼量的經(jīng)偏移的量化參數(shù)來對(duì)圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行編碼。此外，設(shè) 置了第三編碼單元，其以該圖像數(shù)據(jù)作為幀內(nèi)圖片的圖像數(shù)據(jù)，利用多個(gè)不同量化參數(shù)來 針對(duì)量化參數(shù)中的每個(gè)量化參數(shù)執(zhí)行編碼，以計(jì)算生成代碼量。代碼量控制單元基于在第 一編碼單元處計(jì)算出的生成代碼量執(zhí)行對(duì)使用用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼量的量化參數(shù)時(shí)的 生成代碼量以及經(jīng)偏移量化參數(shù)的預(yù)測，根據(jù)在第三編碼單元處計(jì)算出的生成代碼量來校 正該預(yù)測出的生成代碼量，并且確定量化參數(shù)以使得校正之后與1G0P(圖片組)相當(dāng)?shù)纳?成代碼量實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)生成代碼量。此外，偏移量的上限根據(jù)用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼量的量 化參數(shù)來設(shè)置。本發(fā)明的另一實(shí)施例是圖像編碼方法，該方法包括以下步驟通過第一編碼單元 計(jì)算利用固定量化參數(shù)執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)的編碼時(shí)的生成代碼量；通過第一編碼單元對(duì)用于執(zhí) 行時(shí)間方向的預(yù)測的圖片執(zhí)行關(guān)于宏塊是用于執(zhí)行時(shí)間預(yù)測的塊還是用于執(zhí)行空間預(yù)測 的塊的塊區(qū)分；通過代碼量控制單元，基于第一編碼單元處的塊區(qū)分結(jié)果，根據(jù)用于執(zhí)行時(shí) 間方向的預(yù)測的圖片的用于執(zhí)行時(shí)間預(yù)測的塊與用于對(duì)執(zhí)行空間預(yù)測的塊之間的比例，來 設(shè)置量化參數(shù)的偏移量，以使得大的代碼量被指派給所包括的將被參考的圖像多的圖片； 通過代碼量控制單元，基于在第一編碼單元處計(jì)算出的生成代碼量來確定量化參數(shù)，以使 得在利用被偏移了該偏移量的量化參數(shù)執(zhí)行編碼時(shí)的生成代碼量實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼量；以 及通過第二編碼單元利用用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼量的經(jīng)偏移的量化參數(shù)來對(duì)圖像數(shù)據(jù)編 碼。利用上面的配置，根據(jù)第一編碼單元，對(duì)利用固定量化參數(shù)執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)的編碼 時(shí)的生成代碼量的計(jì)算，以及對(duì)用于執(zhí)行時(shí)間方向的預(yù)測的圖片的關(guān)于宏塊是用于執(zhí)行時(shí) 間預(yù)測的塊還是用于執(zhí)行空間預(yù)測的塊的塊區(qū)分，利用固定量化參數(shù)被執(zhí)行。通過代碼量 控制單元，基于第一編碼單元處的塊區(qū)分結(jié)果，量化參數(shù)的偏移量被設(shè)置為使得大的代碼 量被指派給所包括的將被參考的圖像多的圖片，并且基于在第一編碼單元處計(jì)算出的生成 代碼量來確定量化參數(shù)以使得利用被偏移了該偏移量的量化參數(shù)執(zhí)行編碼時(shí)的生成代碼 量實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)生成代碼量。通過第二編碼單元，對(duì)圖像數(shù)據(jù)的編碼利用用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼量的經(jīng)偏移量化參數(shù)來執(zhí)行。因此，可以針對(duì)每個(gè)圖片執(zhí)行代碼量的分配以減小圖像 質(zhì)量的波動(dòng)。


圖1是圖示出圖像編碼設(shè)備的配置的示圖2A至2C是圖示出量化矩陣的示圖3是圖示出圖像編碼設(shè)備的操作的流程圖4是圖示出基本量化參數(shù)確定處理的流程圖5是描述用于計(jì)算量化參數(shù)和生成代碼量的處理的示圖6是描述用于計(jì)算量化參數(shù)和生成代碼量的處理的示圖7是圖示出用于計(jì)算與IGOP相當(dāng)?shù)纳纱a量的處理的流程圖
圖8是圖示出量化參數(shù)偏移量設(shè)置處理的流程圖9是圖示出I圖片的生成代碼量計(jì)算處理的流程圖10是圖示出第二生成代碼量檢測處理的流程圖11是圖示出高頻分量成本(cost)計(jì)算操作的流程圖12是圖示出內(nèi)預(yù)編碼處理的處理結(jié)果的示圖；以及
圖13是圖示出非I圖片的生成代碼量計(jì)算處理的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面將描述實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例。在本發(fā)明中，生成代碼量通過預(yù)編碼單元來計(jì) 算，該預(yù)編碼單元用作利用固定量化參數(shù)對(duì)圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行預(yù)編碼處理的第一編碼單元。此 外，根據(jù)該預(yù)編碼單元，針對(duì)用于執(zhí)行時(shí)間方向的預(yù)測的圖片，來執(zhí)行關(guān)于宏塊是用于執(zhí)行 時(shí)間預(yù)測的塊還是用于執(zhí)行空間預(yù)測的塊的塊區(qū)分。代碼量控制單元基于預(yù)編碼單元處的 塊區(qū)分結(jié)果，來對(duì)用于執(zhí)行時(shí)間方向的預(yù)測的圖片計(jì)算用于執(zhí)行時(shí)間預(yù)測的塊與用于執(zhí)行 空間預(yù)測的塊之間的比率。此外，代碼量控制單元設(shè)置量化參數(shù)的偏移量，以使大的代碼量 被指派給所包括的要被參考的圖像多的圖片。此外，代碼量控制單元基于在預(yù)編碼單元處 生成的代碼量來確定量化參數(shù)，以使得在利用被偏移了該偏移量的量化參數(shù)執(zhí)行編碼時(shí)所 生成的代碼量實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)生成代碼量。用作第二編碼單元的主編碼單元利用作為被偏移了 所設(shè)置偏移量的所確定量化參數(shù)來對(duì)圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行編碼。這樣的操作被執(zhí)行，從而使得編 碼處理將被執(zhí)行，在其中生成代碼量等于或少于目標(biāo)生成代碼量并且圖像波動(dòng)較小。注意， 將根據(jù)下面的順序進(jìn)行描述。1.圖像編碼設(shè)備的配置2.圖像編碼設(shè)備的操作1.圖像編碼設(shè)備的配置圖1圖示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像編碼設(shè)備的配置。圖像編碼設(shè)備10包括 重排列處理單元11、預(yù)編碼單元20、內(nèi)預(yù)編碼單元30、代碼量控制單元40、延遲緩沖器50 以及主編碼單元60。預(yù)編碼單元20包括預(yù)測模式確定單元21、DCT (離散余弦變換)22、量化單元23、 逆量化單元24、IDCT (逆離散余弦變換)單元25、預(yù)測圖像生成單元26以及碼長計(jì)算單元
627。內(nèi)預(yù)編碼單元30包括畫面內(nèi)預(yù)測處理單元31、DCT單元32、量化單元33、逆量化 單元34、IDCT單元35、內(nèi)預(yù)測圖像生成單元36以及碼長計(jì)算單元37。此外，量化單元33由 多級(jí)量化單元33-1至33-n構(gòu)成，并且碼長計(jì)算單元37由多級(jí)碼長計(jì)算單元37_1至37_n 構(gòu)成。主編碼單元60包括預(yù)測處理單元61、DCT單元62、量化單元63、逆量化單元64、 IDCT單元65、預(yù)測圖像生成單元66以及可變長度編碼單元67。通過這樣的配置，重排列處理單元11例如根據(jù)GOP (圖片組)配置，來將輸入圖像 的圖像數(shù)據(jù)在圖片順序方面從顯示順序重排列為編碼順序。然后，重排列處理單元11將對(duì) 編碼順序進(jìn)行了重排列的圖像數(shù)據(jù)輸出給預(yù)編碼單元20、內(nèi)預(yù)編碼單元30和延遲緩沖器 50。用作第一編碼單元的預(yù)編碼單元20在已利用固定量化參數(shù)執(zhí)行了圖像數(shù)據(jù)的編 碼時(shí)執(zhí)行對(duì)生成代碼量的計(jì)算，并且將計(jì)算出的生成代碼量輸出給代碼量控制單元40。預(yù) 編碼單元20的預(yù)測模式確定單元21利用輸入圖像的圖像數(shù)據(jù)以及在后面將描述的預(yù)測圖 像生成單元26處生成的預(yù)測圖像數(shù)據(jù)來確定用于每個(gè)宏塊的預(yù)測模式。此外，預(yù)測模式確 定單元21使用所確定預(yù)測模式的預(yù)測圖像數(shù)據(jù)，來將指示相對(duì)于輸入圖像的圖像數(shù)據(jù)的 誤差的差分圖像數(shù)據(jù)輸出給DCT單元22。DCT單元22對(duì)差分圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行離散余弦變換以生成DCT系數(shù)，并且將其輸出給 量化單元23。量化單元23利用固定量化參數(shù)QP (ρ)來對(duì)DCT系數(shù)執(zhí)行量化，并將所生成的量化 數(shù)據(jù)輸出給逆量化單元24和碼長計(jì)算單元27。逆量化單元24對(duì)量化數(shù)據(jù)執(zhí)行逆量化以生成DCT系數(shù)，并將其輸出給IDCT單元 25。IDCT單元25對(duì)從逆量化單元24提供來的DCT系數(shù)執(zhí)行逆離散余弦變換，以生成 差分圖像數(shù)據(jù)，并且將其輸出給預(yù)測圖像生成單元26。預(yù)測圖像生成單元26利用差分圖像數(shù)據(jù)生成局部解碼圖像的圖像數(shù)據(jù)。此外，預(yù) 測圖像生成單元26利用輸入圖像的圖像數(shù)據(jù)來以宏塊為單位遞增地執(zhí)行當(dāng)前幀與時(shí)間上 相鄰的下一幀之間的運(yùn)動(dòng)估計(jì)。此外，預(yù)測圖像生成單元26基于運(yùn)動(dòng)估計(jì)結(jié)果對(duì)局部解碼 圖像執(zhí)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，以從局部解碼圖像生成預(yù)測圖像數(shù)據(jù)，并且將其輸出給預(yù)測模式確定 單元21。碼長計(jì)算單元27利用基于上下文的自適應(yīng)變長編碼(CAVLC)方法或基于上下文 的自適應(yīng)二進(jìn)制算術(shù)編碼(CABAC)方法來對(duì)量化數(shù)據(jù)執(zhí)行編碼，計(jì)算每個(gè)宏塊的生成代碼 量，并且將其輸出給代碼量控制單元40。CAVLC方法是比CABAC方法簡單的方法，并且CABAC方法是一種使得數(shù)據(jù)量相比 于CAVLC方法被減少的方法?，F(xiàn)在，將描述在預(yù)編碼單元20處采用可變長度編碼方法以簡 化處理并且在主編碼單元60處采用算術(shù)編碼方法以減少數(shù)據(jù)量的情況。通過可變長度編 碼，某個(gè)區(qū)域的信息被有效地編碼，并且通過算術(shù)編碼，區(qū)域可在不被標(biāo)識(shí)的情況下被有效 地編碼。因此，當(dāng)從可變長度編碼預(yù)測算術(shù)編碼的代碼量時(shí)，可能產(chǎn)生極大誤差。然而，與 常見可變長度編碼相比，CAVLC可以通過自適應(yīng)地改變上下文來有效地對(duì)區(qū)域編碼而不用標(biāo)識(shí)該區(qū)域。因此，減少了誤差，并且通過根據(jù)CAVLC方法的編碼，可以估計(jì)出采用CABAC 方法時(shí)的生成代碼量。相應(yīng)地，也可以通過在碼長計(jì)算單元27處采用CAVLC方法來估計(jì)出 采用CABAC方法的主編碼單元60處的生成代碼量。注意，碼長計(jì)算單元27還可以通過采 用CAVLC方法來抑制電路規(guī)模。用作第三編碼單元的內(nèi)預(yù)編碼單元30利用多個(gè)不同量化參數(shù)對(duì)作為I圖片的所 有圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行編碼，并且針對(duì)每個(gè)量化參數(shù)計(jì)算生成代碼量以將其輸出給代碼量控制單 元40。內(nèi)預(yù)編碼單元30的畫面內(nèi)預(yù)測處理單元31生成指示輸入圖像的圖像數(shù)據(jù)與在內(nèi)預(yù) 測圖像生成單元36處生成的預(yù)測圖像數(shù)據(jù)之間的誤差的差分圖像數(shù)據(jù)，以將其輸出給DCT 單元32。DCT單元32對(duì)差分圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行離散余弦變換以生成DCT系數(shù)，并將其輸出給量 化單元33。量化單元33由多級(jí)構(gòu)成，例如量化單元33-1至33_9的九級(jí)。量化單元33_1至 33-9根據(jù)通過組合三個(gè)不同量化參數(shù)QP(iO)、QP(il)和QP(i2)與三個(gè)不同量化矩陣QMF、 QMN和QMS得到的九種條件來執(zhí)行量化。量化單元33-1至33_9將通過對(duì)DCT系數(shù)執(zhí)行量化 獲得的量化數(shù)據(jù)輸出給碼長計(jì)算單元37。此外，量化單元33選擇在量化單元33-1至33-9 處生成的量化數(shù)據(jù)之一，經(jīng)將其輸出給逆量化單元34。圖2A至2C例示出了量化矩陣QMF、QMN和QMS。圖2A圖示出了量化矩陣QMF。在 量化矩陣QMF中，所有矩陣值為相等的值。即是說，量化矩陣QMF是具有平坦特性(flat property)的量化矩陣。圖2B圖示出了量化矩陣QMN。在量化矩陣QMN中，高頻分量的矩 陣值大于低頻分量的矩陣值。即是說，量化矩陣QMN是具有一般特性的量化矩陣，在該一般 特性中，高頻分量的減少被執(zhí)行。圖2C圖示出了量化矩陣QMS。在量化矩陣QMS中，高頻分 量的矩陣值是比量化矩陣QMN更大的值。即是說，量化矩陣QMS是具有如下特性的量化矩 陣其中，與量化矩陣QMN相比，加強(qiáng)了高頻分量的減少。逆量化單元34對(duì)從量化單元33提供來的量化數(shù)據(jù)執(zhí)行逆量化，以生成DCT系數(shù) 數(shù)據(jù)，并將其輸出給IDCT單元35。IDCT單元35對(duì)從逆量化單元34提供來的DCT系數(shù)數(shù)據(jù)執(zhí)行逆離散余弦變換，以 生成差分圖像數(shù)據(jù)，并將其輸出給內(nèi)預(yù)測圖像生成單元36。內(nèi)預(yù)測圖像生成單元36使用差分圖像數(shù)據(jù)來生成局部解碼圖像的圖像數(shù)據(jù)。此 外，內(nèi)預(yù)測圖像生成單元36將局部解碼圖像的圖像數(shù)據(jù)作為預(yù)測圖像數(shù)據(jù)輸出給畫面內(nèi) 預(yù)測處理單元31。碼長計(jì)算單元37由多級(jí)構(gòu)成，例如由與量化單元33相對(duì)應(yīng)的碼長計(jì)算單元37_1 至37-9的九級(jí)構(gòu)成。碼長計(jì)算單元37-1至37-9利用與預(yù)編碼單元20的碼長計(jì)算單元27 相同的方法執(zhí)行編碼，以計(jì)算每個(gè)宏塊的生成代碼量，并將其輸出給代碼量控制單元40。代碼量控制單元40根據(jù)比特速率與GOP配置之間的關(guān)系來確定將指派給1 GOP 的目標(biāo)生成代碼量。代碼量控制單元40預(yù)測用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼量的量化參數(shù)，并且基 于在預(yù)編碼單元20處計(jì)算出的與1 GOP相當(dāng)?shù)纳纱a量來預(yù)測當(dāng)采用此量化參數(shù)時(shí)的 生成代碼量。即是說，代碼量控制單元40預(yù)測使得1 GOP的生成代碼量等于或少于目標(biāo)生 成代碼量并且最接近于目標(biāo)生成代碼量的量化參數(shù)，并且預(yù)測當(dāng)采用這種量化參數(shù)時(shí)的生 成代碼量。此外，代碼量控制單元40基于在內(nèi)預(yù)編碼單元30處計(jì)算出的生成代碼量，預(yù)測利用了所預(yù)測出的量化參數(shù)的生成代碼量。此外，代碼量控制單元40根據(jù)該預(yù)測出的生成 代碼量來確定用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼量的量化參數(shù)，以將其輸出給主編碼單元60。注意，在 下面的描述中，將用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼量的量化參數(shù)稱為基本量化參數(shù)。此外，針對(duì)用于執(zhí)行時(shí)間方向的預(yù)測的圖片，代碼量控制單元40計(jì)算用于執(zhí)行時(shí) 間預(yù)測的宏塊與用于執(zhí)行空間預(yù)測的宏塊之間的比率。代碼量控制單元40根據(jù)計(jì)算出的 比率來偏移量化參數(shù)以便將大的代碼量指派給所包括的將被參考的圖像多的圖片。具體 地，對(duì)于用于執(zhí)行時(shí)間方向的預(yù)測的宏塊的比例較高的圖片，量化參數(shù)被偏移以通過增加 分配給該圖片參考的圖片的代碼量來減小圖像質(zhì)量的惡化。此外，對(duì)于用于執(zhí)行空間方向 的預(yù)測的宏塊的比例較高的圖片，量化參數(shù)被偏移以便通過減少分配給該圖片的代碼量來 減小圖像質(zhì)量的惡化。此外，代碼量控制單元40確定量化參數(shù)，以使得利用經(jīng)偏移的量化 參數(shù)執(zhí)行編碼時(shí)的生成代碼量實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼量，并將用于實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)生成代碼量的該 經(jīng)偏移量化參數(shù)作為基本量化參數(shù)輸出給主編碼單元60。延遲緩沖器50將輸入圖像的圖像數(shù)據(jù)延遲用于在代碼量控制單元40處確定基本 量化參數(shù)的處理的時(shí)間，并將經(jīng)延遲的圖像數(shù)據(jù)輸出給主編碼單元60。用作第二編碼單元的主編碼單元60利用在代碼量控制單元40處確定的基本量化 參數(shù)來執(zhí)行對(duì)圖像數(shù)據(jù)的編碼。主編碼單元60的預(yù)測處理單元61根據(jù)由預(yù)編碼單元20 的預(yù)測模式確定單元21確定的圖片類型來選擇預(yù)測圖像數(shù)據(jù)。此外，預(yù)測處理單元61生 成指示所選預(yù)測圖像數(shù)據(jù)與在延遲緩沖器50處被延遲的輸入圖像的圖像數(shù)據(jù)之間的誤差 的差異圖像，并且將其輸出給DCT單元62。DCT單元62對(duì)差分圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行離散余弦變換以生成DCT系數(shù)，并將其輸出給量 化單元63。量化單元63使用在代碼量控制單元40處確定的量化參數(shù)，來對(duì)DCT系數(shù)執(zhí)行量 化，并將量化數(shù)據(jù)輸出給逆量化單元64和可變長度編碼單元67。逆量化單元64對(duì)量化數(shù)據(jù)執(zhí)行逆量化以生成DCT系數(shù)，并將其輸出給IDCT單元 65。IDCT單元65對(duì)從逆量化單元64提供來的DCT系數(shù)執(zhí)行逆離散余弦變換，以生成 差分圖像數(shù)據(jù)，并將其輸出給預(yù)測圖像生成單元66。預(yù)測圖像生成單元66使用差分圖像數(shù)據(jù)來生成局部解碼圖像的圖像數(shù)據(jù)。此外， 預(yù)測圖像生成單元66使用來自延遲緩沖器50的圖像數(shù)據(jù)來以宏塊為遞增單位，執(zhí)行當(dāng)前 幀與下一時(shí)間上相鄰的幀之間的運(yùn)動(dòng)估計(jì)。此外，預(yù)測圖像生成單元66基于運(yùn)動(dòng)估計(jì)結(jié)果 來對(duì)局部解碼圖像執(zhí)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償以生成預(yù)測圖像，并將其輸出給預(yù)測處理單元61。可變長度編碼單元67通過CAVLC方法或CABAC方法來對(duì)量化數(shù)據(jù)執(zhí)行編碼以生 成編碼流，并輸出這些編碼流?？勺冮L度編碼單元67為了減少數(shù)據(jù)量例如利用CABAC方法 對(duì)量化數(shù)據(jù)執(zhí)行編碼，以生成編碼流。2.圖像編碼設(shè)備的操作接下來，將描述圖像編碼設(shè)備的操作。圖3是圖示出圖像編碼設(shè)備的操作的流程 圖。在步驟ST1，圖像編碼設(shè)備10執(zhí)行圖片類型的確定以及圖像重排列。圖像編碼設(shè) 備10例如根據(jù)GOP(圖片組)配置來確定輸入圖像的圖片類型。此外，圖像編碼設(shè)備10在 圖像重排列處理單元11處將輸入圖像的圖像數(shù)據(jù)從顯示順序重排列為編碼順序，并且前
9進(jìn)到步驟ST2。在步驟ST2，圖像編碼設(shè)備10執(zhí)行預(yù)編碼處理。圖像編碼設(shè)備10在預(yù)編碼單元 20處利用所確定的圖片類型來對(duì)輸入圖像的圖像數(shù)據(jù)編碼以計(jì)算生成代碼量，并且前進(jìn)到 步驟ST3。在步驟ST3，圖像編碼設(shè)備10辨別生成代碼量是否達(dá)到了相當(dāng)于IGOP的量。如果 在預(yù)編碼單元20處計(jì)算出的生成代碼量已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)于IGOP的量，則圖像編碼設(shè)備10 前進(jìn)到步驟ST6，并且如果生成代碼量未達(dá)到相當(dāng)于IGOP的量，則返回步驟ST2。在步驟ST4，圖像編碼設(shè)備10執(zhí)行內(nèi)預(yù)編碼處理。圖像編碼設(shè)備10在內(nèi)預(yù)編碼單 元30處將輸入圖像的圖像數(shù)據(jù)編碼為I圖片以計(jì)算生成代碼量，并且前進(jìn)到步驟ST5。此 外，圖像編碼設(shè)備10在內(nèi)預(yù)編碼處理中利用多個(gè)不同量化參數(shù)和多個(gè)不同量化矩陣來并 行地執(zhí)行編碼，以計(jì)算生成代碼量。在步驟ST5，圖像編碼設(shè)備10辨別生成代碼量是否達(dá)到了相當(dāng)于IGOP的量。如果 在內(nèi)預(yù)編碼單元30處計(jì)算出的生成代碼量已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)于IGOP的量，則圖像編碼設(shè)備 10前進(jìn)到步驟ST6。此外，如果生成代碼量未達(dá)到相當(dāng)于IGOP的量，則圖像編碼設(shè)備10返 回步驟ST4。在步驟ST6，圖像編碼設(shè)備10執(zhí)行將在主編碼處理中使用的基本量化參數(shù)確定處 理。圖像編碼設(shè)備10在代碼量控制單元40處從通過執(zhí)行預(yù)編碼處理獲得的生成代碼量以 及通過執(zhí)行內(nèi)預(yù)編碼處理獲得的生成代碼量中來確定將用于主編碼處理的基本量化參數(shù)。在步驟ST7，圖像編碼設(shè)備10執(zhí)行主編碼處理。圖像編碼設(shè)備10使用在步驟ST6 確定的基本量化參數(shù)來在主編碼單元60處對(duì)輸入圖像的圖像數(shù)據(jù)編碼。接下來，描述將用于主編碼處理的基本量化參數(shù)確定處理。在基本量化參數(shù)確定 處理中，基于在預(yù)編碼單元20處計(jì)算出的生成代碼量來預(yù)測用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼量的 量化參數(shù)以及采用該量化參數(shù)時(shí)的生成代碼量。此外，根據(jù)在內(nèi)預(yù)編碼單元30處計(jì)算出的 生成代碼量來校正該預(yù)測出的生成代碼量。當(dāng)目標(biāo)生成代碼量未被與IGOP相當(dāng)?shù)慕?jīng)校正 生成代碼量實(shí)現(xiàn)時(shí)，則通過改變預(yù)測出的量化參數(shù)的參數(shù)值來執(zhí)行生成代碼量的預(yù)測及其 校正。當(dāng)目標(biāo)生成代碼量被與IGOP相當(dāng)?shù)慕?jīng)校正生成代碼量實(shí)現(xiàn)時(shí)，將此時(shí)的量化參數(shù)當(dāng) 作基本量化參數(shù)。圖4例示出了圖示出將用于主編碼處理的基本量化參數(shù)確定處理的流程圖。在步 驟STl 1，代碼量控制單元40執(zhí)行量化參數(shù)的預(yù)測。代碼量控制單元40基于在預(yù)編碼單元 20處計(jì)算出的生成代碼量來預(yù)測用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼量的量化參數(shù)，并且前進(jìn)到步驟 ST12。圖5和圖6是描述用于計(jì)算量化參數(shù)以及生成代碼量的處理的示圖。代碼量控制 單元40根據(jù)在預(yù)編碼單元20處執(zhí)行編碼時(shí)的生成代碼量BT (ρ)，利用固定量化參數(shù)QP (ρ) 將宏塊分成組。此外，如圖5所示，從預(yù)先為每組提供的指示量化參數(shù)與生成代碼量之間的 關(guān)系的多條預(yù)測曲線中選擇相應(yīng)組的預(yù)測曲線，例如預(yù)測曲線CB。此外，如圖6所示，利用 所選預(yù)測曲線CB來預(yù)測其生成代碼量等于或小于目標(biāo)生成代碼量BT(t)并且最接近該目 標(biāo)生成代碼量BT (t)的量化參數(shù)。在步驟ST12，代碼量控制單元40計(jì)算與IGOP相當(dāng)?shù)纳纱a量。代碼量控制單 元40根據(jù)在內(nèi)預(yù)編碼單元30處計(jì)算出的生成代碼量來校正在步驟STll中預(yù)測出的生成算與IGOP相當(dāng)?shù)慕?jīng)校正的生成代碼量，然后前進(jìn)到步驟ST13。在步驟ST13，代碼量控制單元40辨別與IGOP相當(dāng)?shù)纳纱a量是否大于目標(biāo)生 成代碼量。當(dāng)生成代碼量不大于目標(biāo)生成代碼量時(shí)，代碼量控制單元40前進(jìn)到步驟ST14， 而當(dāng)生成代碼量大于目標(biāo)生成代碼量時(shí)，前進(jìn)到步驟ST15。在步驟ST14，代碼量控制單元40從預(yù)測出的量化參數(shù)確定基本量化參數(shù)。當(dāng)生成 代碼量與目標(biāo)生成代碼量之間的差值較小時(shí)，例如，當(dāng)該差異小于將預(yù)測出的量化參數(shù)的 值例如減小1時(shí)的生成代碼量的增加量時(shí)，代碼量控制單元40將該預(yù)測出的量化參數(shù)當(dāng)作 基本量化參數(shù)，并且結(jié)束處理。此外，當(dāng)生成代碼量與目標(biāo)生成代碼量之間的差異較大時(shí)， 代碼量控制單元40減小預(yù)測出的量化參數(shù)的值以便減小該差異，并且將其當(dāng)作基本量化 參數(shù)。在步驟ST15，代碼量控制單元40增加預(yù)測出的量化參數(shù)的值。代碼量控制單元40 根據(jù)生成代碼量與目標(biāo)生成代碼量之間的差異來確定增量，增加預(yù)測出的量化參數(shù)的值， 并且前進(jìn)到步驟ST16。在步驟ST16，代碼量控制單元40計(jì)算與IGOP相當(dāng)?shù)纳纱a量。代碼量控制單 元40使用在步驟ST15中更新過的量化參數(shù)來以與步驟ST12相同的方式計(jì)算與IGOP相當(dāng) 的生成代碼量，并且前進(jìn)到步驟ST17。在步驟ST17，代碼量控制單元40辨別目標(biāo)生成代碼量是否是可實(shí)現(xiàn)的。如果辨別 出目標(biāo)生成代碼量是不可實(shí)現(xiàn)的，則代碼量控制單元40返回步驟ST13，而如果辨別出目標(biāo) 生成代碼量是可實(shí)現(xiàn)的，則將在步驟ST15中更新過的量化參數(shù)當(dāng)作基本量化參數(shù)，并結(jié)束 處理。例如，當(dāng)采用在步驟ST15中更新過的量化參數(shù)時(shí)的生成代碼量等于或小于目標(biāo)生成 代碼量，并且當(dāng)采用比在步驟ST15中更新過的量化參數(shù)小1的量化參數(shù)時(shí)的生成代碼量超 過目標(biāo)生成代碼量時(shí)，代碼量控制單元40辨別出目標(biāo)生成代碼量是可實(shí)現(xiàn)的，并且將更新 后的量化參數(shù)當(dāng)作基本量化參數(shù)。這樣，基本量化參數(shù)可被確定，從而目標(biāo)生成代碼量可被實(shí)現(xiàn)。注意，基本量化參 數(shù)確定處理不限于圖4中的流程圖所示的處理。例如，根據(jù)生成代碼量與目標(biāo)生成代碼量 之間的差異來設(shè)置量化參數(shù)的增量或減量以再次計(jì)算生成代碼量。此外，當(dāng)生成代碼量與 目標(biāo)生成代碼量之間的差異較小時(shí)，使得可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼量的量化參數(shù)可以通過將 量化參數(shù)每次遞增或遞減1而被搜索到。圖7是例示出與IGOP相當(dāng)?shù)纳纱a量計(jì)算處理的流程圖。在步驟ST20，代碼 量控制單元40執(zhí)行量化參數(shù)偏移量設(shè)置處理。這里，包括許多用于執(zhí)行時(shí)間預(yù)測的中間宏 塊(inter macro block)的圖片常常參考另一圖片，并且包括許多用于執(zhí)行空間預(yù)測的內(nèi) 宏塊(intra macro block)的圖片很少參考另一圖片。在參考另一圖片的情況中，與增加 用于參考另一圖片的一側(cè)的生成代碼量的情況相比，分派大的生成代碼量以提高將被參考 的圖片的圖像質(zhì)量可以有效地提高圖像質(zhì)量。因此，對(duì)于作為非I圖片的P圖片或B圖片， 代碼量控制單元40設(shè)置量化參數(shù)的偏移量以便將大的代碼量分派給所包括的將被參考的 圖像多的圖片。圖8是圖示出量化參數(shù)偏移量設(shè)置處理的流程圖。在步驟ST31，代碼量控制單元 40辨別圖片是否是I圖片。當(dāng)圖片不是I圖片時(shí)，代碼量控制單元40前進(jìn)到步驟ST32，并 且當(dāng)圖片是I圖片時(shí)，前進(jìn)到步驟ST38。
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在步驟ST32，代碼量控制單元40計(jì)算宏塊比率MBR。代碼量控制單元40利用圖 片內(nèi)的內(nèi)宏塊數(shù)MBNintra和中間宏塊數(shù)MBNinter來根據(jù)表達(dá)式(1)計(jì)算宏塊比率MBR，并 且前進(jìn)到步驟ST33。MBR = MBNintra/MBNinter. . . (1)在步驟ST33，代碼量控制單元40辨別比率MBR是否小于閾值THra。當(dāng)比率MBR 不小于閾值THra時(shí)，代碼量控制單元40前進(jìn)到步驟ST34，而當(dāng)比率MBR小于閾值THra時(shí)， 前進(jìn)到步驟ST35。在步驟ST34，代碼量控制單元40辨別比率MBR是否小于閾值THrb。當(dāng)比率MBR 小于閾值THrb (THra < THrb)時(shí)，代碼量控制單元40前進(jìn)到步驟ST36，而當(dāng)比率MBR不小 于閾值THrb時(shí)，前進(jìn)到步驟ST37。在步驟ST35，由于中間宏塊的數(shù)目的比例較高，代碼量控制單元40將量化參數(shù)偏 移偏移量“Va(例如5)，，以便將大的代碼量分派給將被參考的圖片，并且結(jié)束偏移處理。在步驟ST36，由于中間宏塊的數(shù)目的比例與步驟ST35的情況相比較低，因此代碼 量控制單元40設(shè)置比步驟ST35中的偏移量小的偏移量“Vb ( < Va，例如3) ”，并且結(jié)束偏
移量設(shè)置處理。在步驟ST37，由于中間宏塊的數(shù)目的比例與步驟ST36的情況相比較低，因此代碼 量控制單元40設(shè)置比步驟ST36中的偏移量小的偏移量“Vc( < Vb，例如1)，并且結(jié)束偏移
量設(shè)置處理。在步驟ST38，由于圖片是I圖片，因此代碼量控制單元40將偏移量設(shè)為“0”，并且 結(jié)束偏移量設(shè)置處理。此外，對(duì)于偏移量，可以根據(jù)要應(yīng)用的量化參數(shù)來改變上限。如從圖5可清楚的， 當(dāng)量化參數(shù)較小時(shí)，在偏移量化參數(shù)時(shí)生成代碼量的改變較大，而當(dāng)量化參數(shù)較大時(shí)，在偏 移量化參數(shù)時(shí)生成代碼量的改變較小。因此，例如，如果偏移量的上限是根據(jù)量化參數(shù)較小 時(shí)的生成代碼量的改變來設(shè)置的，則當(dāng)量化參數(shù)較大時(shí)，即使將量化參數(shù)偏移為上限，生成 代碼量也不會(huì)顯著地改變。因此，當(dāng)量化參數(shù)較大時(shí)，上限增加，而當(dāng)量化參數(shù)較小時(shí)，上限 減小。例如，當(dāng)量化參數(shù)較大時(shí)，上限被設(shè)為“8”，而當(dāng)量化參數(shù)較小時(shí)，上限被設(shè)為“5”。因 此，例如即使量化參數(shù)較大，根據(jù)量化參數(shù)來設(shè)置偏移量的上限也使得能夠顯著地改變生 成代碼量。因此，對(duì)于用于執(zhí)行時(shí)間方向的預(yù)測的圖片，例如，當(dāng)用于執(zhí)行空間預(yù)測的塊的數(shù) 目與用于執(zhí)行時(shí)間預(yù)測的塊的數(shù)目的比例等于或小于第一閾值時(shí)，則執(zhí)行偏移量的設(shè)置以 減小將分派給該圖片的代碼量。此外，當(dāng)用于執(zhí)行空間預(yù)測的塊的數(shù)目與用于執(zhí)行時(shí)間預(yù) 測的塊的數(shù)目的比例等于或大于比第一閾值大的第二閾值時(shí)，則偏移被設(shè)置為比比例等于 或小于第一閾值時(shí)的偏移量小。在步驟ST21，代碼量控制單元40偏移預(yù)測出的量化參數(shù)，以利用偏移后的量化參 數(shù)來計(jì)算I圖片的生成代碼量，并且前進(jìn)到步驟ST22。注意，由于I圖片的偏移量為“0”， 因此代碼量控制單元40利用該預(yù)測出的量化參數(shù)來計(jì)算I圖片的生成代碼量。在步驟ST22，代碼量控制單元40辨別下一圖片是否是I圖片。當(dāng)下一圖片不是I 圖片時(shí)，代碼量控制單元40前進(jìn)到步驟ST23，而當(dāng)下一圖片是I圖片時(shí)，結(jié)束與IGOP相當(dāng) 的生成代碼量計(jì)算處理。
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在步驟ST23，代碼量控制單元40偏移預(yù)測出的量化參數(shù)，以利用偏移后的量化參 數(shù)來計(jì)算非I圖片，即P圖片或B圖片的生成代碼量，并前進(jìn)到步驟ST22。接下來，將描述用于計(jì)算I圖片的生成代碼量的處理以及用于計(jì)算非I圖片的生 成代碼量的處理。圖9是圖示出I圖片的生成代碼量計(jì)算處理的流程圖。在步驟ST41，代碼量控制 單元40預(yù)測第一生成代碼量。代碼量控制單元40預(yù)測采用預(yù)測出的量化參數(shù)時(shí)的生成代 碼量，將其當(dāng)作第一生成代碼量，并且前進(jìn)到步驟ST44。例如，如圖6所示，代碼量控制單元 40使用所選預(yù)測曲線CB來預(yù)測使得生成代碼量具有等于或小于目標(biāo)生成代碼量BT (t)并 且最接近該目標(biāo)生成代碼量的值的量化參數(shù)，并且預(yù)測當(dāng)采用該預(yù)測出的量化參數(shù)時(shí)的生 成代碼量。即是說，代碼量控制單元40將預(yù)測出的量化參數(shù)QP(t)的生成代碼量BT(pt) 當(dāng)作第一生成代碼量，并且前進(jìn)到步驟ST44。注意，量化參數(shù)QP (ρ)應(yīng)當(dāng)預(yù)先被設(shè)置為較小 值，以使得利用量化參數(shù)QP(P)執(zhí)行編碼時(shí)的生成代碼量變得大于目標(biāo)生成代碼量。如果 這樣設(shè)置量化參數(shù)QP(P)，則基本量化參數(shù)可被設(shè)置來減小等于或小于目標(biāo)生成代碼量并 且最接近該目標(biāo)生成代碼量的生成代碼量。在步驟ST44，代碼量控制單元40檢測第二生成代碼量。代碼量控制單元40從利 用量化參數(shù)QP(iO)至QP(i2)執(zhí)行編碼時(shí)的生成代碼量BT(iO)、BT(il)和BT(i2)中檢測 量化參數(shù)QP (t)中的生成代碼量，并將其當(dāng)作第二生成代碼量。圖10是圖示出第二生成代碼量檢測處理的流程圖。在步驟ST81，代碼量控制單元 40從在內(nèi)預(yù)編碼處理中采用的量化參數(shù)中檢測與預(yù)測出的量化參數(shù)最接近的量化參數(shù)。代 碼量控制單元40例如從量化參數(shù)QP(i0)至QP(i2)中檢測與量化參數(shù)QP(t)最接近的量 化參數(shù)，將其作為量化參數(shù)QP (ia)，并前進(jìn)到步驟ST82。在步驟ST82，代碼量控制單元40從在內(nèi)預(yù)編碼處理中采用的量化參數(shù)中檢測與 預(yù)測出的量化參數(shù)第二接近的量化參數(shù)。代碼量控制單元40例如從量化參數(shù)QP (i0)至 QP ( 2)中檢測與量化參數(shù)QP (t)第二接近的量化參數(shù)，將其當(dāng)作量化參數(shù)QP (ib)，并且前 進(jìn)到步驟ST83。在步驟ST83，代碼量控制單元40計(jì)算預(yù)測出的量化參數(shù)的生成代碼量。代碼量控 制單元40使用采用量化參數(shù)QP (ia)時(shí)的生成代碼量BT (ia)以及采用量化參數(shù)QP (ib)時(shí) 的生成代碼量BT(ib)來執(zhí)行插值處理。代碼量控制單元40執(zhí)行線性插值、曲線插值等作 為插值處理來計(jì)算預(yù)測出的量化參數(shù)QP (t)的生成代碼量BT (it)。如圖6所示，代碼量控制單元40例如利用與量化參數(shù)QP (t)最接近的量化參數(shù) QP (il)的生成代碼量BT (il)以及與量化參數(shù)QP (t)第二接近的量化參數(shù)QP (iO)的生成代 碼量BT(iO)來執(zhí)行插值處理。代碼量控制單元40通過插值處理來計(jì)算預(yù)測出的量化參數(shù) QP (t)的生成代碼量BT (it)。代碼量控制單元40由此來檢測預(yù)測出的量化參數(shù)QP (t)的生成代碼量BT (it)，并 且從圖8中的步驟ST44前進(jìn)到步驟ST45。在步驟ST45，代碼量控制單元40計(jì)算校正系數(shù)。代碼量控制單元40利用從預(yù)編 碼處理結(jié)果檢測到的第一生成代碼量BT(pt)以及從內(nèi)預(yù)編碼處理結(jié)果檢測到的第二生成 代碼量BT(it)來執(zhí)行表達(dá)式(1)的計(jì)算，以計(jì)算出校正系數(shù)C(i)，并且前進(jìn)到步驟ST46。C(i) = BT (it)/BT (pt) · · . (2) 13
在步驟ST46，代碼量控制單元40計(jì)算高頻分量成本。代碼量控制單元40計(jì)算指 示I圖片中的高頻分量的狀態(tài)的高頻分量成本H(i)。圖11是圖示出高頻分量成本計(jì)算操作的流程圖。此外，圖12圖示出了內(nèi)預(yù)編碼 處理的處理結(jié)果。在圖11中，在步驟ST91，代碼量控制單元40選擇內(nèi)預(yù)編碼處理中的量化參數(shù)的 最小值。例如，如圖12所示，在內(nèi)預(yù)編碼處理中，如果量化參數(shù)QP(iO)、QP(il)和QP(i2) (QP (i0) <QP(il) <QP(i2))被采用，則代碼量控制單元40選擇量化參數(shù)QP (iO)，并前進(jìn) 到步驟ST92。在步驟ST92，代碼量控制單元40選擇當(dāng)采用最小量化參數(shù)時(shí)的生成代碼量，并且 選擇從高頻到低頻的量化步階(quantizing step)較平坦的量化矩陣。例如，量化矩陣QMF 將是這樣的矩陣其矩陣值是固定值，并且從高頻到低頻的量化步階較平坦。量化矩陣QMN 將是這樣的矩陣，其中，高頻的矩陣值是大于低頻的矩陣值的值，并且與低頻相比而言，高 頻粗略地被量化。量化矩陣QMS將是這樣的矩陣，其中，高頻的矩陣值是比量化矩陣QMN更 大的值，并且量化是在與量化矩陣QMN相比高頻分量的減小更急劇的狀態(tài)中執(zhí)行的。在此 情況中，由于量化參數(shù)QP( 0)被選為最小的量化參數(shù)，因此代碼量控制單元40選擇采用量 化參數(shù)QP ( 0)和量化矩陣QMF時(shí)的生成代碼量BT (iOF)，并且前進(jìn)到步驟ST93。在步驟ST93，代碼量控制單元40選擇當(dāng)采用最小量化參數(shù)以及與低頻相比用于 粗略地量化高頻的一般量化矩陣時(shí)的生成代碼量。例如，代碼量控制單元40選擇當(dāng)采用量 化參數(shù)QP ( 0)和量化矩陣QMN時(shí)的生成代碼量BT ( 0Ν)，并且前進(jìn)到步驟ST94。在步驟ST94，代碼量控制單元40計(jì)算高頻分量成本。代碼量控制單元40執(zhí)行表 達(dá)式(3)的計(jì)算以計(jì)算高頻分量成本H(i)。H(i) = BT(iOF)/BT(iON). . . (3)當(dāng)如此計(jì)算高頻成本時(shí)，代碼量控制單元40從圖9的步驟ST46前進(jìn)到步驟ST48， 并且執(zhí)行對(duì)經(jīng)預(yù)測的第一生成代碼量的計(jì)算。代碼量控制單元40利用第一生成代碼量 BT(pt)和校正系數(shù)C (i)來執(zhí)行表達(dá)式(4)的計(jì)算，以計(jì)算經(jīng)校正的生成代碼量BT (itc)。BT (itc) = BT (pt) X C ⑴· · · (4)當(dāng)如此執(zhí)行圖9中的處理時(shí)，根據(jù)利用多個(gè)不同量化參數(shù)和多個(gè)不同量化矩陣的 內(nèi)預(yù)編碼處理的處理結(jié)果來校正從利用固定量化參數(shù)的預(yù)編碼處理的結(jié)果預(yù)測出的生成 代碼量。因此，可以提高I圖片的生成代碼量的預(yù)測精確度。接下來，將利用圖13所示的流程圖描述當(dāng)采用預(yù)測出的量化參數(shù)時(shí)的非I圖片生 成代碼量計(jì)算處理。在步驟ST111，代碼量控制單元40檢測第三生成代碼量。代碼量控制 單元40根據(jù)在預(yù)編碼單元20處利用固定量化參數(shù)QP(P)執(zhí)行編碼時(shí)的生成代碼量BT(p) 來將宏塊分成組。此外，代碼量控制單元40從預(yù)先為每組提供的指示量化參數(shù)與生成代碼 量之間的關(guān)系的多條預(yù)測曲線中選擇相應(yīng)組的預(yù)測曲線。此外，代碼量控制單元40將利用 所選預(yù)測曲線的量化參數(shù)QP(t)中的已預(yù)測出的生成代碼量BT(Ut)當(dāng)作第三生成代碼量， 并且前進(jìn)到步驟ST112。在步驟ST112，代碼量控制單元40非I圖片中的高頻分量成本。代碼量控制單元 40執(zhí)行與上面圖11所示的高頻分量成本計(jì)算相同的處理，以計(jì)算出非I圖片中的高頻成本 H(U)。在此情況中，高頻分量H(U)的計(jì)算利用表達(dá)式(5)來執(zhí)行。
H (u) = BT (iOFu) /BT (iONu)... (5)注意，在表達(dá)式(5)中，生成代碼量BT(iOFu)和BT(iONu)是使用于計(jì)算高頻分量 成本的非I圖片的圖像數(shù)據(jù)作為I圖片經(jīng)過內(nèi)預(yù)編碼處理時(shí)的生成代碼量。以這種方式，在圖13中的步驟ST112計(jì)算出高頻成本之后，代碼量控制單元40前 進(jìn)到步驟ST113以計(jì)算校正系數(shù)。代碼量控制單元40利用在I圖片處理中計(jì)算出的校正 系數(shù)C(i)和高頻分量成本H(i)以及在步驟ST112中計(jì)算出的高頻分量成本H(U)來執(zhí)行 表達(dá)式(6)的計(jì)算，以計(jì)算出與非I圖片相對(duì)應(yīng)的校正系數(shù)C(ic)，并且前進(jìn)到步驟ST115。C(ic) = C(i) XH(i)/H(u). . · (6)在步驟ST115，代碼量控制單元40執(zhí)行第三生成代碼量的校正。代碼量控制單元 40利用生成代碼量BT (ut)和校正系數(shù)C(ic)來執(zhí)行表達(dá)式(7)的計(jì)算，以計(jì)算出經(jīng)校正的 生成代碼量BT (utc)。BT(utc) = BT(ut) XC(ic). . . (7)當(dāng)如此執(zhí)行圖13中的處理時(shí)，從利用固定量化參數(shù)的預(yù)編碼處理的結(jié)果預(yù)測出 的生成代碼量根據(jù)利用多個(gè)不同量化參數(shù)和多個(gè)不同量化矩陣的內(nèi)預(yù)編碼處理的處理結(jié) 果而得到了校正。因此，可以提高非I圖片的生成代碼量的預(yù)測精確度。如上所述，執(zhí)行對(duì)預(yù)測出的量化矩陣的偏移處理，并且以用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼 量的經(jīng)偏移量化參數(shù)作為基本量化參數(shù)來在主編碼單元60處執(zhí)行編碼。當(dāng)以這種方式執(zhí) 行編碼時(shí)，大的代碼量被分派給包括被參考的圖像多的圖片。因此，與不執(zhí)行偏移處理的情 況相比，可以減少圖像質(zhì)量的波動(dòng)，并且可以減少僅一幀圖像的圖像質(zhì)量惡化的現(xiàn)象，或者 可以減少配音時(shí)的圖像質(zhì)量惡化。此外，在將同一量化參數(shù)應(yīng)用于在圖片之間具有相關(guān)性的連續(xù)圖像的情況中，不 將大的代碼量分派給將被參考的圖片，因此，減弱了通過執(zhí)行時(shí)間方向的預(yù)測獲得的優(yōu)點(diǎn)。 也就是說，這可能引起主觀圖像質(zhì)量的惡化。這種情況中，執(zhí)行量化參數(shù)偏移處理，并且增 加分派給將被參考的圖片的代碼量，從而與應(yīng)用同一量化參數(shù)的情況相比，可以減小將被 參考的圖片的圖像質(zhì)量的惡化。因此，可以在執(zhí)行編碼處理的同時(shí)抑制圖像質(zhì)量的惡化和 波動(dòng)。例如，對(duì)于場景改變之后的圖片，當(dāng)內(nèi)宏塊的比例較大時(shí)，大的代碼量被分派給該圖 片(與具有小的內(nèi)宏塊比率的圖片相比)。因此，可以防止場景改變之后的圖像質(zhì)量相對(duì)于 場景改變之前惡化。此外，還可以減少配音時(shí)的圖像質(zhì)量的惡化。此外，通過代碼量控制單元40，用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼量的量化參數(shù)以及采用該 量化參數(shù)時(shí)的生成代碼量基于通過在預(yù)編碼單元20處執(zhí)行預(yù)編碼計(jì)算出的生成代碼量來 預(yù)測。此外，預(yù)測出的生成代碼量根據(jù)通過在內(nèi)預(yù)編碼單元30處執(zhí)行預(yù)編碼而計(jì)算出的生 成代碼量而得到校正。此外，通過代碼量控制單元40，量化參數(shù)被確定為使得校正之后的生 成代碼量實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼量。因此，例如，在宏塊的生成代碼量與量化參數(shù)之間的關(guān)系根 據(jù)圖像而改變的情況中，由于這種改變導(dǎo)致的生成代碼量的預(yù)測誤差根據(jù)在內(nèi)預(yù)編碼單元 30處執(zhí)行預(yù)編碼而計(jì)算出的生成代碼量而得到校正。因此，即使在宏塊的生成代碼量與量 化參數(shù)之間的關(guān)系根據(jù)圖像而改變的情況中，也可以精確地執(zhí)行生成代碼量的預(yù)測。例如，在通過執(zhí)行預(yù)編碼處理來執(zhí)行生成代碼量的預(yù)測，并且從該預(yù)測結(jié)果確定 主編碼的量化參數(shù)的情況中，作為生成預(yù)測誤差的原因，當(dāng)高頻分量的數(shù)目小于估計(jì)時(shí)，生 成代碼量的下降方式改變，并且實(shí)際生成代碼量的數(shù)目變得小于預(yù)測。特別地，當(dāng)預(yù)編碼處
15理中的被固定的量化參數(shù)Q(P)與對(duì)應(yīng)于目標(biāo)生成代碼量的量化參數(shù)QP(t)之間的差異較 大時(shí)，誤差往往變大。為了校正該誤差，代碼量控制單元40利用通過針對(duì)I圖片的內(nèi)預(yù)編 碼處理獲得的生成代碼量。內(nèi)預(yù)編碼單元30應(yīng)用多個(gè)不同量化參數(shù)，因此，與預(yù)編碼單元 20相比，可以獲得與預(yù)測出的量化參數(shù)接近的量化參數(shù)的生成代碼量。因此，在I圖片的預(yù) 測中，預(yù)測出的生成代碼量根據(jù)在內(nèi)預(yù)編碼單元30處計(jì)算出的生成代碼量而得到校正。此外，對(duì)于非I圖片，不允許獲得誤差。然而，該誤差由于圖片中的高頻分量的狀 態(tài)而波動(dòng)，因此，從每個(gè)圖片獲得高頻分量的狀態(tài)，并且根據(jù)每個(gè)圖片與I圖片的高頻分量 的狀態(tài)的差異來校正非I圖片的生成代碼量。因此，即使高頻的狀態(tài)與獲取預(yù)測曲線時(shí)的高頻的狀態(tài)不同，也可以根據(jù)圖片的 高頻分量的狀態(tài)來校正生成代碼量，因此，可以以更精確的方式來推測生成代碼量。因此， 例如，可以精確地執(zhí)行與IGOP相當(dāng)?shù)纳纱a量的預(yù)測。此外，如果主編碼單元60已利用在代碼量控制單元40處確定的基本量化參數(shù)對(duì) 圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行了編碼，則可從主編碼單元60輸出這樣的編碼數(shù)據(jù)，該編碼數(shù)據(jù)的生成代碼 量等于或小于目標(biāo)生成代碼量并且圖像具有極小的惡化。此外，在本說明書中描述的一系列處理可由硬件、軟件或兩者的組合配置來執(zhí)行。 在通過軟件執(zhí)行處理的情況中，記錄有處理序列的程序可以通過被安裝在封裝在專用硬件 中的計(jì)算機(jī)內(nèi)的存儲(chǔ)器中而被執(zhí)行，或者可以通過被安裝在能夠執(zhí)行各種類型的處理的通 用計(jì)算機(jī)中而被執(zhí)行。例如，程序可以預(yù)先被記錄在作為記錄介質(zhì)的硬盤或ROM(只讀存儲(chǔ)器)中，或者 可以暫時(shí)地或永久地被存儲(chǔ)(記錄)在可移除介質(zhì)中，可移除介質(zhì)例如是軟盤、CD-ROM(致 密盤只讀存儲(chǔ)器)、MO (磁光)盤、DVD (數(shù)字通用盤)、磁盤、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等。這樣的可移 除介質(zhì)可以作為所謂的套裝軟件來提供。注意，程序除了可從如上所述的可移除記錄介質(zhì)被安裝在計(jì)算機(jī)中以外，還可以 從下載站點(diǎn)無線地或經(jīng)由諸如LAN(局域網(wǎng))、因特網(wǎng)等之類的網(wǎng)絡(luò)通過電纜被傳送到計(jì)算 機(jī)。計(jì)算機(jī)可以接收如此被傳送以便被安裝在諸如內(nèi)置硬盤等之類的記錄介質(zhì)中的程序。本申請(qǐng)包含與2009年7月27日向日本專利局提交的日本優(yōu)先專利申請(qǐng)JP 2009-173908中公開的主題有關(guān)的主題，該申請(qǐng)的全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。注意，本發(fā)明不以被局限于上面的本發(fā)明的實(shí)施例的方式來解釋。在本發(fā)明的實(shí) 施例中，本發(fā)明以例示模式被公開，并且顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明的本質(zhì) 和精神的情況下構(gòu)想出各種修改或變更。即是說，為了理解本發(fā)明的本質(zhì)和精神，應(yīng)當(dāng)參考 權(quán)利要求書。
1權(quán)利要求
一種圖像編碼設(shè)備，包括第一編碼單元，被配置為執(zhí)行對(duì)利用固定量化參數(shù)執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)的編碼時(shí)的生成代碼量的計(jì)算，并且對(duì)用于執(zhí)行時(shí)間方向的預(yù)測的圖片執(zhí)行關(guān)于宏塊是用于執(zhí)行時(shí)間預(yù)測的塊還是用于執(zhí)行空間預(yù)測的塊的塊區(qū)分；代碼量控制單元，被配置為基于所述第一編碼單元處的塊區(qū)分結(jié)果，根據(jù)用于執(zhí)行時(shí)間方向的預(yù)測的圖片的所述用于執(zhí)行時(shí)間預(yù)測的塊與所述用于執(zhí)行空間預(yù)測的塊之間的比例，來設(shè)置量化參數(shù)的偏移量，以使得大的代碼量被指派給所包括的被參考的圖像多的圖片，并且基于在所述第一編碼單元處計(jì)算出的生成代碼量來確定量化參數(shù)，以使得在利用被偏移了該偏移量的量化參數(shù)執(zhí)行編碼時(shí)的生成代碼量實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼量；以及第二編碼單元，被配置為利用用于實(shí)現(xiàn)所述目標(biāo)生成代碼量的經(jīng)偏移的量化參數(shù)來對(duì)所述圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行編碼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像編碼設(shè)備，其中，對(duì)于所述用于執(zhí)行時(shí)間方向的預(yù)測的 圖片，當(dāng)所述用于執(zhí)行空間預(yù)測的塊的數(shù)目相對(duì)所述用于執(zhí)行時(shí)間預(yù)測的塊的數(shù)目的比例 等于或小于第一閾值時(shí)，所述代碼量控制單元設(shè)置偏移量以減少將被指派給該圖片的代碼 量，并且其中，對(duì)于所述用于執(zhí)行時(shí)間方向的預(yù)測的圖片，當(dāng)所述用于執(zhí)行空間預(yù)測的塊 的數(shù)目相對(duì)所述用于執(zhí)行時(shí)間預(yù)測的塊的數(shù)目的比例等于或大于比所述第一閾值大的第 二閾值時(shí)，所述代碼量控制單元設(shè)置比所述比例等于或小于所述第一閾值時(shí)的偏移量小的偏移量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像編碼設(shè)備，還包括第三編碼單元，被配置為以所述圖像數(shù)據(jù)作為幀內(nèi)圖片的圖像數(shù)據(jù)，利用多個(gè)不同量 化參數(shù)來針對(duì)所述量化參數(shù)中的每個(gè)量化參數(shù)執(zhí)行編碼，以計(jì)算生成代碼量，其中，所述代碼量控制單元執(zhí)行基于在所述第一編碼單元處計(jì)算出的生成代碼量對(duì)使 用實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼量的量化參數(shù)時(shí)的生成代碼量以及所述經(jīng)偏移量化參數(shù)的預(yù)測，根據(jù) 在所述第三編碼單元處計(jì)算出的生成代碼量來校正該預(yù)測出的生成代碼量，并且確定量化 參數(shù)以使得校正之后的生成代碼量實(shí)現(xiàn)所述目標(biāo)生成代碼量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像編碼設(shè)備，其中，所述代碼量控制單元根據(jù)基于在所述 第一編碼單元處計(jì)算出的生成代碼量的用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼量的量化參數(shù)來執(zhí)行對(duì)所 述偏移量的上限的設(shè)置，并且當(dāng)偏移量化參數(shù)時(shí)生成代碼量的改變較小時(shí)，將所述偏移量 的上限設(shè)得較大，并且當(dāng)生成代碼量的改變較大時(shí)，將所述偏移量的上限設(shè)得較小。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像編碼設(shè)備，其中，所述代碼量控制單元從在所述第一編 碼單元和所述第三編碼單元處計(jì)算出的一個(gè)圖片組的生成代碼量中確定所述一個(gè)圖片組 的量化參數(shù)。
6.一種圖像編碼方法，包括以下步驟通過第一編碼單元計(jì)算利用固定量化參數(shù)執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)的編碼時(shí)的生成代碼量；通過所述第一編碼單元對(duì)用于執(zhí)行時(shí)間方向的預(yù)測的圖片執(zhí)行關(guān)于宏塊是用于執(zhí)行 時(shí)間預(yù)測的塊還是用于執(zhí)行空間預(yù)測的塊的塊區(qū)分；通過代碼量控制單元，基于所述第一編碼單元處的塊區(qū)分結(jié)果，根據(jù)用于執(zhí)行時(shí)間方 向的預(yù)測的圖片的所述用于執(zhí)行時(shí)間預(yù)測的塊與所述用于執(zhí)行空間預(yù)測的塊之間的比例，來設(shè)置量化參數(shù)的偏移量，以使得大的代碼量被指派給所包括的被參考的圖像多的圖片；通過所述代碼量控制單元，基于在所述第一編碼單元處計(jì)算出的生成代碼量來確定量 化參數(shù)，以使得在利用被偏移了該偏移量的量化參數(shù)執(zhí)行編碼時(shí)的生成代碼量實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生 成代碼量；以及通過第二編碼單元利用用于實(shí)現(xiàn)所述目標(biāo)生成代碼量的經(jīng)偏移的量化參數(shù)來對(duì)所述 圖像數(shù)據(jù)編碼。
全文摘要
公開了一種圖像編碼設(shè)備和圖像編碼方法。一種圖像編碼設(shè)備包括第一編碼單元，用于計(jì)算在利用固定量化參數(shù)對(duì)圖像數(shù)據(jù)編碼時(shí)的生成代碼量，并且對(duì)用于預(yù)測時(shí)間方向的圖片進(jìn)行關(guān)于宏塊是用于執(zhí)行時(shí)間預(yù)測的塊還是用于執(zhí)行空間預(yù)測的塊的塊區(qū)分；代碼量控制單元，用于基于塊區(qū)分結(jié)果根據(jù)用于時(shí)間預(yù)測的塊與用于空間預(yù)測的塊之間的比例，來設(shè)置量化參數(shù)的偏移量以使得大的代碼量被指派給所包括的將被參考的圖像多的圖片，并且基于在第一編碼單元處計(jì)算出的生成代碼量來確定量化參數(shù)；以及第二編碼單元，用于利用用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼量的經(jīng)偏移的量化參數(shù)來對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。
文檔編號(hào)H04N7/50GK101969555SQ20101023391
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月27日
發(fā)明者小籔恭平, 渕江孝明 申請(qǐng)人:索尼公司