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，它使得能夠在執(zhí)行對 圖像的編碼時(shí)準(zhǔn)確執(zhí)行對生成代碼量的預(yù)測。
背景技術(shù)：
迄今為止，就諸如MPEG2 (運(yùn)動(dòng)圖片專家組2)等之類的圖像編碼方法而言，維持主 觀圖像質(zhì)量以理想地分配代碼量是個(gè)大問題。例如，靜止圖像的理想代碼量分配是其中失真被(以固定的量化尺度(quantized scale))均勻地編碼的狀態(tài)。當(dāng)?shù)竭_(dá)該失真變得很大的代碼量時(shí)，能夠通過將失真向高頻分 量或復(fù)雜部分偏置來增強(qiáng)主觀圖像質(zhì)量。現(xiàn)在，例如，就國際公布W096/28937而言，公開了一種圖像信號編碼方法，其中通 過采用根據(jù)前饋方法的代碼量控制來使能適合于圖像質(zhì)量信號的局部性質(zhì)的控制，能夠提 高經(jīng)解碼圖像的圖像質(zhì)量。前饋方法用于通過針對多個(gè)量化尺度計(jì)算將以等長的增量生成 的代碼量，來在生成代碼量不超出目標(biāo)生成代碼量的范圍內(nèi)確定合適的量化尺度。另一方面，就諸如作為MPEG2的測試模型提議的TM5等之類的代碼量控制而言，通 過利用虛擬緩沖器的剩余量、在前一次編碼時(shí)的量化指標(biāo)和生成代碼量之間的關(guān)系執(zhí)行反 饋控制，來執(zhí)行代碼量控制。

發(fā)明內(nèi)容
順便提及，就根據(jù)靜止圖像的上述相關(guān)技術(shù)而言，為了找到用于實(shí)現(xiàn)接近于目標(biāo) 生成代碼量的整個(gè)畫面的均勻性，必須通過利用不同的量化尺度計(jì)算代碼量來多次執(zhí)行預(yù) 測，并且與用于計(jì)算的電路有關(guān)的成本增大。此外，就用上述TM5表示的反饋代碼量控制而言，不允許應(yīng)用在每次切換到不同 序列來提供適當(dāng)生成量的量化尺度。因此，與畫面的上部相比，畫面的下部失真增大，該失 真變得顯著可見，在進(jìn)入一序列時(shí)生成了過多的代碼量，代碼量必須被抑制，并且圖像質(zhì)量 的失真變得顯著?？梢酝ㄟ^預(yù)先知曉在利用某一值執(zhí)行量化時(shí)的生成代碼量來解決這樣的問題。例 如，在MPEG2的情況下，尤其是MPEG2幀內(nèi)(intra)的情況下，隨著DCT系數(shù)的頻率從低頻提 升到高頻，值越來越小。在自然圖像的情況下，這一點(diǎn)始終成立。因此，宏塊(macro block) 的代碼量和系數(shù)分布之間的相關(guān)性很強(qiáng)，并且可以單獨(dú)利用代碼量來進(jìn)行預(yù)測。然而，就H264/AVC而言，即使對于幀內(nèi)宏塊也存在畫面內(nèi)預(yù)測(通過從輸入圖像 中減去預(yù)測圖像而獲得的圖像，即差分圖像)等，并且在這樣的規(guī)則不成立的情況下，與 MPEG2中的DCT系數(shù)的分布相同的分布不被實(shí)現(xiàn)。因此，即使通過與和MPEG2兼容的方法相 同的方法也不能執(zhí)行對準(zhǔn)確的生成代碼量的估計(jì)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)希望提供一種使得能夠準(zhǔn)確地執(zhí)行對生成代碼量的預(yù)測的圖像編碼設(shè) 備和圖像編碼方法。
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本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是一種圖像編碼設(shè)備，包括第一編碼單元，被配置為利用固 定的量化參數(shù)來執(zhí)行對圖像數(shù)據(jù)的編碼以計(jì)算生成代碼量；第二編碼單元，被配置為利用 多個(gè)不同的量化參數(shù)并且針對所述量化參數(shù)中的每個(gè)量化參數(shù)來執(zhí)行對作為幀內(nèi)圖片的 圖像數(shù)據(jù)的所述圖像數(shù)據(jù)的編碼；代碼量控制單元，被配置為通過基于在所述第一編碼單 元處計(jì)算出的生成代碼量執(zhí)行對用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼量的量化參數(shù)和在采用該量化參 數(shù)時(shí)的生成代碼量的預(yù)測、并且根據(jù)在所述第二編碼單元處計(jì)算出的生成代碼量來校正該 預(yù)測出的生成代碼量來確定量化參數(shù)以使得校正后的生成代碼量實(shí)現(xiàn)所述目標(biāo)生成代碼 量；以及第三編碼單元，被配置為利用在所述代碼量控制單元處確定的量化參數(shù)來執(zhí)行對 所述圖像數(shù)據(jù)的編碼。根據(jù)上述配置，通過第一編碼單元利用固定的量化參數(shù)執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)的預(yù)編碼處 理來計(jì)算生成代碼量。此外，通過第二編碼單元利用多個(gè)不同的量化參數(shù)對作為幀內(nèi)圖片 (I圖片)的圖像數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行預(yù)編碼處理來計(jì)算生成代碼量。代碼量控制單元基于 通過第一編碼單元執(zhí)行預(yù)編碼處理而計(jì)算出的生成代碼量來執(zhí)行對用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代 碼量的量化參數(shù)和在采用該量化參數(shù)時(shí)的生成代碼量的預(yù)測，并且基于通過第二編碼單元 執(zhí)行預(yù)編碼處理而計(jì)算出的生成代碼量來校正該預(yù)測出的生成代碼量。例如，如果已經(jīng)通 過第一編碼單元編碼了 I圖片，則從在第二編碼單元處計(jì)算出的生成代碼量來計(jì)算在所預(yù) 測出的量化參數(shù)下的生成代碼量，并且該計(jì)算出的生成代碼量被取作在第一編碼單元處編 碼的I圖片的生成代碼量。此外，如果已經(jīng)在第一編碼單元處編碼了不同于I圖片的圖片， 則從在第二編碼單元處計(jì)算出的生成代碼量來計(jì)算高頻分量成本(cost)，根據(jù)與I圖片的 高頻分量成本的百分比來校正所預(yù)測出的生成代碼量，并且該校正后的生成代碼量被取作 不同于I圖片的圖片的生成代碼量。此外，通過代碼量控制單元，量化參數(shù)被確定以使得這 樣預(yù)測的與1個(gè)G0P(圖片組)相應(yīng)的生成代碼量實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼量。此外，如果基于高 頻分量成本將圖像數(shù)據(jù)判別為包括許多高頻分量，并且在根據(jù)在第二編碼單元處計(jì)算出的 生成代碼量來執(zhí)行校正的情況下，一旦在GOP內(nèi)關(guān)于是否根據(jù)在所述第二編碼單元處計(jì)算 出的生成代碼量執(zhí)行校正而執(zhí)行了切換，切換后的操作就被繼續(xù)直到GOP的最終的圖片為 止。通過第三編碼單元，利用通過預(yù)編碼處理而確定的量化參數(shù)來執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)的編碼。本發(fā)明的另一實(shí)施例是一種圖像編碼方法，包括以下步驟由第一編碼單元執(zhí)行 的第一編碼，利用固定的量化參數(shù)編碼圖像數(shù)據(jù)以計(jì)算生成代碼量；由第二編碼單元執(zhí)行 的第二編碼，利用多個(gè)不同的量化參數(shù)并且針對所述量化參數(shù)中的每個(gè)量化參數(shù)編碼作為 幀內(nèi)圖片的圖像數(shù)據(jù)的所述圖像數(shù)據(jù)，以計(jì)算生成代碼量；由代碼量控制單元通過基于在 所述第一編碼單元處計(jì)算出的生成代碼量執(zhí)行對用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼量的量化參數(shù)和 在采用該量化參數(shù)時(shí)的生成代碼量的預(yù)測、并且根據(jù)在所述第二編碼單元處計(jì)算出的生成 代碼量校正該預(yù)測出的生成代碼量以使得校正后的生成代碼量實(shí)現(xiàn)所述目標(biāo)生成代碼量， 來確定量化參數(shù)；以及由第三編碼單元執(zhí)行的第三編碼，利用在所述代碼量控制單元處確 定的量化參數(shù)編碼所述圖像數(shù)據(jù)。根據(jù)上述配置，由第一編碼單元計(jì)算在利用固定量化參數(shù)編碼圖像數(shù)據(jù)時(shí)的生成 代碼量。此外，由第二編碼單元計(jì)算在利用多個(gè)不同的量化參數(shù)并且針對每個(gè)量化參數(shù)編 碼作為幀內(nèi)圖片的圖像數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)時(shí)的生成代碼量。通過代碼量控制單元，基于在所 述第一編碼單元處計(jì)算出的生成代碼量來預(yù)測用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼量的量化參數(shù)和在
5采用該量化參數(shù)時(shí)的生成代碼量，并且根據(jù)在所述第二編碼單元處計(jì)算出的生成代碼量來 校正該預(yù)測出的生成代碼量。此外，量化參數(shù)被確定以使得校正后的生成代碼量實(shí)現(xiàn)目標(biāo) 生成代碼量。此外，通過第三編碼單元，利用在代碼量控制單元處確定的量化參數(shù)來執(zhí)行對 圖像數(shù)據(jù)的編碼。 因此，在第三編碼單元處執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)編碼之前，對生成代碼量的預(yù)測被準(zhǔn)確地 執(zhí)行，并且用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼量的量化參數(shù)被確定，并且因此，能夠在第三編碼單元處 執(zhí)行其中生成代碼量等于或小于目標(biāo)生成代碼量的編碼處理，因此圖像惡化較輕。


圖1是示出圖像編碼設(shè)備的配置的示圖2A到2C是示出量化矩陣的示圖3是示出圖像編碼設(shè)備的操作的流程圖4是示出基本量化參數(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(第1部分)；
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(第2部分)；
圖7是示出用于計(jì)算與1個(gè)GOP相應(yīng)的生成代碼量的處理的流程圖8是示出在采用預(yù)測量化參數(shù)時(shí)的I圖片生成代碼量計(jì)算處理的流程圖9是示出第二生成代碼量檢測處理的流程圖10是示出高頻分量成本計(jì)算操作的流程圖11是示出幀內(nèi)預(yù)編碼處理的處理結(jié)果的示圖；以及
圖12是示出在采用預(yù)測量化參數(shù)時(shí)的非I圖片的生成代碼量計(jì)算處理的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下將描述用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例。就本發(fā)明而言，通過用作第一編碼單元的 預(yù)編碼單元利用固定的量化參數(shù)執(zhí)行對圖像數(shù)據(jù)的預(yù)編碼處理來計(jì)算生成代碼量。此外， 通過用作第二編碼單元的幀內(nèi)預(yù)編碼單元利用多個(gè)不同的量化參數(shù)對作為幀內(nèi)圖片(I圖 片)的圖像數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行預(yù)編碼來計(jì)算生成代碼量。代碼量控制單元基于通過預(yù)編 碼單元執(zhí)行預(yù)編碼處理而計(jì)算出的生成代碼量，預(yù)測用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼量的量化參數(shù) 和在采用該量化參數(shù)時(shí)的生成代碼量。此外，代碼量控制單元根據(jù)由幀內(nèi)預(yù)編碼單元計(jì)算 出的生成代碼量，校正所預(yù)測出的生成代碼量，從而使得能夠準(zhǔn)確地執(zhí)行對生成代碼量的 預(yù)測。此外，代碼量控制單元確定量化參數(shù)，以使得校正后的生成代碼量實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼 量。用作第三編碼單元的主編碼單元利用所確定的量化參數(shù)來執(zhí)行對圖像數(shù)據(jù)的編碼，從 而使得能夠執(zhí)行其中生成代碼量等于或小于目標(biāo)生成代碼量的并且圖像惡化較輕的編碼 處理。應(yīng)注意，將根據(jù)如下順序來給出描述。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示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的圖像編碼設(shè)備的配置。圖像編碼設(shè)備10包括圖 像重新排列處理單元11、預(yù)編碼單元20、幀內(nèi)預(yù)編碼單元30、代碼量控制單元40、延遲緩沖
6器50和主編碼單元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)單元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和代碼長度 計(jì)算單元27。幀內(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、幀內(nèi)預(yù)測圖像生成單元36和代碼長度計(jì)算單元37。此外，量化單 元33由多級量化單元33-1到33-n構(gòu)成，并且代碼長度計(jì)算單元37由多級代碼長度計(jì)算 單元37-1到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和可變長度編碼單元67。在這樣的配置的情況下，圖像重新排列處理單元11根據(jù)例如G0P(圖片組)配置 將輸入圖像的圖像數(shù)據(jù)的圖片順序從顯示順序重新排列為編碼順序。隨后，圖像重新排列 處理單元11將以編碼順序重新排列的圖像數(shù)據(jù)輸出到預(yù)編碼單元20、幀內(nèi)預(yù)編碼單元30 和延遲緩沖器50。預(yù)編碼單元20執(zhí)行對當(dāng)利用固定的量化參數(shù)執(zhí)行了圖像數(shù)據(jù)編碼時(shí)的生成代碼 量的計(jì)算，并且將計(jì)算出的生成代碼量輸出到代碼量控制單元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)以及在隨后描述的預(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)來將指示出關(guān)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 到DCT單元22。DCT單元22對差分圖像執(zhí)行離散余弦變換以生成DCT系數(shù)，并且將此輸出到量化 單元23。量化單元23利用固定量化參數(shù)QP (ρ)來執(zhí)行對DCT系數(shù)的量化，并且將生成的經(jīng) 量化的數(shù)據(jù)輸出到逆量化單元24和代碼長度計(jì)算單元27。逆量化單元24對經(jīng)量化的數(shù)據(jù)執(zhí)行逆量化以生成DCT系數(shù)，并且將此輸出到IDCT 單元25。 IDCT單元25對從逆量化單元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)，并且將此輸出到預(yù)測圖像生成單元26。預(yù)測圖像生成單元26使用差分圖像數(shù)據(jù)來生成局部經(jīng)解碼圖像的圖像數(shù)據(jù)。此 外，預(yù)測圖像生成單元26使用輸入圖像的圖像數(shù)據(jù)來以宏塊為增量執(zhí)行當(dāng)前幀和下一時(shí) 間鄰接幀之間的運(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)果來執(zhí)行對局部經(jīng) 解碼圖像的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償以從局部經(jīng)解碼圖像的圖像數(shù)據(jù)生成預(yù)測圖像數(shù)據(jù)，并且將此輸出到 預(yù)測模式確定單元21。代碼長度計(jì)算單元27利用環(huán)境自適應(yīng)可變長度編碼(CAVLC)方法或環(huán)境自適應(yīng) 二進(jìn)制算術(shù)編碼(CABAC)方法來對經(jīng)量化的數(shù)據(jù)執(zhí)行編碼，針對每個(gè)宏塊計(jì)算生成代碼 量，并且將此輸出到代碼量控制單元40。CAVLC方法是比CABAC方法更簡單的方法，并且與CAVLC方法相比，CABAC方法是 數(shù)據(jù)量能夠被減小的方法。現(xiàn)在，將關(guān)于如下的情況給出描述其中，在預(yù)編碼單元20處采 用可變長度編碼方法來簡化處理，并且在主編碼單元60處采用算術(shù)編碼方法來減小數(shù)據(jù)量。對于可變長度編碼，某一區(qū)域的信息被有效地編碼，而對于算術(shù)編碼，區(qū)域能夠在不被 識(shí)別的情況下被有效地編碼。因此，當(dāng)根據(jù)可變長度編碼來預(yù)測算術(shù)編碼的代碼量時(shí)可能 引起大的誤差。然而，與一般的可變長度編碼相比，CAVLC能夠通過自適應(yīng)地改變環(huán)境來在 對區(qū)域進(jìn)行識(shí)別的情況下高效地編碼該區(qū)域。因此，誤差被減小，并且能夠通過根據(jù)CAVLC 方法的編碼來估計(jì)在采用CABAC方法時(shí)的生成代碼量。因此，也能夠通過在代碼長度計(jì)算 單元27處采用CAVLC方法來估計(jì)在采用CABAC方法的主編碼單元60處的生成代碼量。應(yīng) 注意，代碼長度計(jì)算單元27還能夠通過采用CAVLC方法來抑制電路規(guī)模。幀內(nèi)預(yù)編碼單元30在所有圖像數(shù)據(jù)作為I圖片的情況下使用多個(gè)不同的量化參 數(shù)執(zhí)行編碼，并且針對每一量化參數(shù)計(jì)算生成代碼量以將此輸出到代碼量控制單元40。幀 內(nèi)預(yù)編碼單元30的畫面內(nèi)預(yù)測處理單元31生成指示出輸入圖像的圖像數(shù)據(jù)與在幀內(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)，以將此輸出到DCT單 元32。DCT單元32對差分圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行離散余弦變換以生成DCT系數(shù)，并且將此輸出到 量化單元33。量化單元33由多個(gè)級構(gòu)成，例如，量化單元33-1到33_9的九級。量化單元33_1 到33-9通過將三個(gè)不同的量化參數(shù)0 (丨0)、0 (丨1)和QP(i2)與三個(gè)不同的量化矩陣QMF、 QMN和QMS進(jìn)行組合來根據(jù)九種情況執(zhí)行量化。量化單元33-1到33_9將通過對DCT系數(shù) 執(zhí)行量化而獲得的經(jīng)量化數(shù)據(jù)輸出到代碼長度計(jì)算單元37。此外，量化單元33選擇在量化 單元33-1到33-9處生成的經(jīng)量化數(shù)據(jù)中的一個(gè)，并且將此輸出到逆量化單元34。圖2A到2C例示出量化矩陣QMF、QMN和QMS。圖2A示出量化矩陣QMF。就量化 矩陣QMF而言，所有矩陣值是相等的值。也就是說，量化矩陣QMF是具有平坦特性的量化矩 陣。圖2B示出量化矩陣QMN。就量化矩陣QMN而言，高頻分量的矩陣值大于低頻分量的矩 陣值。也就是說，量化矩陣QMN是具有其中執(zhí)行對高頻分量的削減的一般特性的量化矩陣。 圖2C示出量化矩陣QMS。就量化矩陣QMS而言，與量化矩陣QMN相比，高頻分量的矩陣值是 更大的值。也就是說，量化矩陣QMS是具有其中與量化矩陣QMN相比進(jìn)一步增大對高頻分 量的削減的特性的量化矩陣。逆量化單元34對從量化單元33提供來的經(jīng)量化數(shù)據(jù)執(zhí)行逆量化以生成DCT系數(shù) 數(shù)據(jù)，并將此輸出到IDCT單元35。IDCT單元35對從逆量化單元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)，并且將此輸出到幀內(nèi)預(yù)測圖像生成單元36。幀內(nèi)預(yù)測圖像生成單元36使用差分圖像數(shù)據(jù)來生成局部經(jīng)解碼圖像的圖像數(shù) 據(jù)。此外，幀內(nèi)預(yù)測圖像生成單元36將局部經(jīng)解碼圖像的圖像數(shù)據(jù)作為預(yù)測圖像數(shù)據(jù)輸出 到畫面內(nèi)預(yù)測處理單元31。代碼長度計(jì)算單元37由多個(gè)級構(gòu)成，例如，對應(yīng)于量化單元33的代碼長度計(jì)算單 元37-1到37-9的九級。代碼長度計(jì)算單元37-1到37_9使用與預(yù)編碼單元20的代碼長 度計(jì)算單元27相同的方法來執(zhí)行編碼以針對每個(gè)宏塊計(jì)算生成代碼量，并且將此輸出到 代碼量控制單元40。代碼量控制單元40從比特速率和GOP配置之間的關(guān)系確定將被指派給1個(gè)GOP 的目標(biāo)生成代碼量。代碼量控制單元40基于在預(yù)編碼單元20處計(jì)算出的與1個(gè)GOP相應(yīng)
8的生成代碼量，預(yù)測用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼量的量化參數(shù)以及當(dāng)采用該量化參數(shù)時(shí)的生成 代碼量。也就是說，代碼量控制單元40預(yù)測其中1個(gè)GOP的生成代碼量等于或小于目標(biāo)生 成代碼量并且最緊密地接近目標(biāo)生成代碼量的量化參數(shù)，以及當(dāng)采用該量化參數(shù)時(shí)的生成 代碼量。此外，代碼量控制單元40根據(jù)在幀內(nèi)預(yù)編碼單元30處計(jì)算出的生成代碼量來校 正所預(yù)測的生成代碼量。此外，代碼量控制單元40從校正后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)以將此輸出到主編碼單元60。應(yīng)注意，在以下描述中，用于實(shí)現(xiàn) 目標(biāo)生成代碼量的量化參數(shù)將被稱作基本量化參數(shù)。延遲緩沖器50將輸入圖像的圖像數(shù)據(jù)延遲在代碼量控制單元40處確定出基本量 化參數(shù)的處理所使用的時(shí)間，并且將經(jīng)延遲的圖像數(shù)據(jù)輸出到主編碼單元60。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所確定的圖片類型選擇預(yù)測圖像數(shù)據(jù)。此外，預(yù)測處理單元61生成指示出所選擇的預(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)之間的誤差的差分圖像，并 且將此輸出到DCT單元62。DCT單元62對差分圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行離散余弦變換以生成DCT系數(shù)，并且將此輸出到 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)來執(zhí)行對DCT系數(shù)的量 化，并且將經(jīng)量化的數(shù)據(jù)輸出到逆量化單元64和可變長度編碼單元67。逆量化單元64對經(jīng)量化的數(shù)據(jù)執(zhí)行逆量化以生成DCT系數(shù)，并且將此輸出到IDCT 單元65。IDCT單元65對從逆量化單元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)，并且將此輸出到預(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)來生成局部經(jīng)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)來以宏塊為增量執(zhí)行當(dāng)前幀 與下一時(shí)間鄰接幀之間的運(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)果來執(zhí)行 對局部經(jīng)解碼圖像的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償以生成預(yù)測圖像，并且將此輸出到預(yù)測處理單元61?？勺冮L度編碼單元67用CAVLC方法或CABAC方法來對經(jīng)量化的數(shù)據(jù)執(zhí)行編碼以 生成經(jīng)編碼的流，并且輸出這些流?？勺冮L度編碼單元67例如利用CABAC方法來執(zhí)行對經(jīng) 量化數(shù)據(jù)的編碼以減小數(shù)據(jù)量，從而生成經(jīng)編碼的流。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)行對圖片類型的確定以及圖像重新排列。圖像編 碼設(shè)備10例如根據(jù)G0P(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在圖像重新排列處理單元11處將輸入圖像的圖像數(shù)據(jù)從顯示順序重新排列為編碼順 序，并且前進(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編碼輸入圖像的圖像數(shù)據(jù)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判別生成代碼量是否到達(dá)了與1個(gè)GOP相應(yīng)的量。如果在預(yù)編碼單元20處計(jì)算出的生成代碼量到達(dá)了與1個(gè)GOP相應(yīng)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尚未到達(dá)與1個(gè)GOP相應(yīng)的量，則返回到步驟ST2。在步驟ST4，圖像編碼設(shè)備10執(zhí)行幀內(nèi)預(yù)編碼處理。圖像編碼設(shè)備10在幀內(nèi)預(yù) 編碼單元30處編碼作為I圖片的輸入圖像的圖像數(shù)據(jù)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在幀內(nèi)預(yù)編碼處理中利用多個(gè)不同的量化參數(shù)以及多個(gè)不同 的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判別生成代碼量是否到達(dá)了與1個(gè)GOP相應(yīng)的量。 如果在幀內(nèi)預(yù)編碼單元30處計(jì)算出的生成代碼量到達(dá)了與1個(gè)GOP相應(yīng)的量，則圖像編碼 設(shè)備10前進(jìn)到步驟ST6。此外，如果生成代碼量尚未到達(dá)與1個(gè)GOP相應(yīng)的量，則圖像編碼 設(shè)備10返回到步驟ST4。在步驟ST6，圖像編碼設(shè)備10執(zhí)行要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)編碼處理而獲得的生成代碼量 和通過執(zhí)行幀內(nèi)預(yù)編碼處理而獲得的生成代碼量來確定將被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 中確定的基本量化參數(shù)來在主編碼單元60處編碼輸入圖像的圖像數(shù)據(jù)。接下來，將描述將被用于主編碼處理的基本量化參數(shù)確定處理。通過基本量化參 數(shù)確定處理，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)以及在采用該量化參數(shù)時(shí)的生成代碼量。此外，根據(jù)在幀內(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)生成代碼量不是由與1個(gè)GOP 相應(yīng)的經(jīng)校正的生成代碼量來實(shí)現(xiàn)的時(shí)，通過改變所預(yù)測出的量化參數(shù)的參數(shù)值來執(zhí)行對 生成代碼量的預(yù)測以及對它的校正。當(dāng)目標(biāo)生成代碼量是由與1個(gè)GOP相應(yīng)的經(jīng)校正的生 成代碼量來實(shí)現(xiàn)的時(shí)，取此時(shí)的量化參數(shù)作為基本量化參數(shù)。圖4例示出示出了將被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)行對量化參數(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處利用固定量化參數(shù)QP(P)來執(zhí)行編碼時(shí)的生成代碼量 BT(p)，將宏塊分成組。此外，例如圖5所示，從預(yù)先為每個(gè)組提供的指示出量化參數(shù)和生成 代碼量之間關(guān)系的多條預(yù)測曲線中，選出相應(yīng)組的預(yù)測曲線，例如預(yù)測曲線CB。此外，例如 圖6所示，利用所選出的預(yù)測曲線CB來預(yù)測生成代碼量等于或小于目標(biāo)生成代碼量BT (t) 并且最緊密地接近目標(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1個(gè)GOP相應(yīng)的生成代碼量。代碼量控制 單元40根據(jù)在幀內(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 生成代碼量，并且計(jì)算與1個(gè)GOP相應(yīng)的經(jīng)校正的生成代碼量，并且前進(jìn)到步驟ST13。在步驟ST13，代碼量控制單元40判別與1個(gè)GOP相應(yīng)的生成代碼量是否大于目 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，并且當(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從所預(yù)測的量化參數(shù)來確定基本量化參數(shù)。當(dāng)生 成代碼量和目標(biāo)生成代碼量之間的差較小時(shí)，例如，當(dāng)該差小于在將所預(yù)測出的量化參數(shù) 的值減小例如1時(shí)生成代碼量的增長時(shí)，代碼量控制單元40取所預(yù)測出的量化參數(shù)作為基 本量化參數(shù)，并且結(jié)束處理。此外，當(dāng)生成代碼量和目標(biāo)生成代碼量之間的差較大時(shí)，代碼 量控制單元40減小所預(yù)測出的量化參數(shù)的值以減小該差，并且取此量化參數(shù)作為基本量 化參數(shù)。在步驟ST15，代碼量控制單元40增大所預(yù)測出的量化參數(shù)的值。代碼量控制單 元40根據(jù)生成代碼量和目標(biāo)生成代碼量之間的差來確定增量，增大所預(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1個(gè)GOP相應(yīng)的生成代碼量。代碼量控制 單元40使用在步驟ST15更新了的量化參數(shù)來以與步驟ST12中的方式相同的方式計(jì)算與 1個(gè)GOP相應(yīng)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判別目標(biāo)生成代碼量是否可實(shí)現(xiàn)。如果判別出目 標(biāo)生成代碼量是不可實(shí)現(xiàn)的，則代碼量控制單元40返回到步驟ST13，并且如果判別出目標(biāo) 生成代碼量是可實(shí)現(xiàn)的，則取在步驟ST15更新了的量化參數(shù)作為基本量化參數(shù)，并且結(jié)束 處理。例如，當(dāng)在采用在步驟ST15更新了的量化參數(shù)時(shí)的生成代碼量等于或小于目標(biāo)生成 代碼量，并且在采用比在步驟ST15更新了的量化參數(shù)小1的量化參數(shù)時(shí)的生成代碼量超出 目標(biāo)生成代碼量時(shí)，代碼量控制單元40判別目標(biāo)生成代碼量是可實(shí)現(xiàn)的，并且取更新后的 量化參數(shù)作為基本量化參數(shù)。因此，基本量化參數(shù)能夠被確定，藉此目標(biāo)生成代碼量能夠被實(shí)現(xiàn)。應(yīng)注意，基本 量化參數(shù)確定處理并不受限于圖4的流程圖中示出的處理。例如，根據(jù)生成代碼量和目標(biāo) 生成代碼量之間的差來設(shè)定量化參數(shù)的增量或減量以再次計(jì)算生成代碼量。此外，當(dāng)生成 代碼量和目標(biāo)生成代碼量之間的差較小時(shí)，可以通過每次將量化參數(shù)增大或減小1來搜索 憑借其能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)生成代碼量的量化參數(shù)。圖7是例示出與1個(gè)GOP相應(yīng)的生成代碼量計(jì)算處理的流程圖。在步驟ST21，代 碼量控制單元40利用所預(yù)測出的量化參數(shù)來計(jì)算I圖片的生成代碼量，并且前進(jìn)到步驟 ST22。在步驟ST22，代碼量控制單元40判別下一圖片是否是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，并且當(dāng)下一圖片是I圖片時(shí)，結(jié)束與1個(gè)GOP 相應(yīng)的生成代碼量計(jì)算處理。在步驟ST23，代碼量控制單元40使用預(yù)測出的量化參數(shù)來計(jì)算非I圖片(即P圖 片或B圖片)的生成代碼量，并且返回到步驟ST22。接下來，將描述用于利用所預(yù)測出的量化參數(shù)來預(yù)測I圖片的生成代碼量以及非 I圖片的生成代碼量的處理。在利用所預(yù)測出的量化參數(shù)來預(yù)測I圖片的生成代碼量的情況下，代碼量控制單 元40基于預(yù)編碼處理的生成代碼量來預(yù)測在采用所預(yù)測出的量化參數(shù)時(shí)的生成代碼量。 該預(yù)測出的生成代碼量將被稱作第一生成代碼量。此外，代碼量控制單元40從在幀內(nèi)預(yù)編 碼處理中獲得的生成代碼量來計(jì)算在采用所預(yù)測出的量化參數(shù)時(shí)的生成代碼量。該計(jì)算出 的生成代碼量將被稱作第二生成代碼量。代碼量控制單元40從第一生成代碼量和第二生
11成代碼量計(jì)算校正系數(shù)。此外，代碼量控制單元40用計(jì)算出的校正系數(shù)來校正第一生成代 碼量，并且取校正后的第一生成代碼量作為在采用所預(yù)測出的量化參數(shù)時(shí)I圖片的生成代 碼量。此外，代碼量控制單元40計(jì)算指示出I圖片中的高頻分量狀態(tài)的高頻分量成本，并 且使用計(jì)算出的高頻分量成本來執(zhí)行對第一生成代碼量的校正。在利用所預(yù)測出的量化參數(shù)來預(yù)測非I圖片的生成代碼量的情況下，代碼量控制 單元40基于預(yù)編碼處理的生成代碼量來預(yù)測在采用所預(yù)測出的量化參數(shù)時(shí)的生成代碼 量。該預(yù)測出的生成代碼量將被稱作第三生成代碼量。此外，代碼量控制單元40計(jì)算非I 圖片中的校正系數(shù)，使用該校正系數(shù)來執(zhí)行對第三生成代碼量的校正，并且取校正后的第 三生成代碼量作為在采用所預(yù)測出的量化參數(shù)時(shí)的非I圖片的生成代碼量。圖8是示出在采用所預(yù)測出的量化參數(shù)時(shí)對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 在采用所預(yù)測出的量化參數(shù)時(shí)的生成代碼量，取此生成代碼量作為第一生成代碼量，并且 前進(jìn)到步驟ST44。例如，如圖6所示，代碼量控制單元40使用所選出的預(yù)測曲線CB來預(yù)測 憑借其生成代碼量的值等于或小于目標(biāo)生成代碼量BT (t)并且最緊密地接近目標(biāo)生成代 碼量BT(t)的量化參數(shù)，并且預(yù)測在采用該預(yù)測出的量化參數(shù)時(shí)的生成代碼量。也就是說， 代碼量控制單元40取所預(yù)測量化參數(shù)QP (t)的生成代碼量BT (pt)作為第一生成代碼量， 并且前進(jìn)到步驟ST44。應(yīng)注意，量化參數(shù)QP(P)應(yīng)當(dāng)被預(yù)先設(shè)定為較小的值以使得在利用 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)定量化參 數(shù)QP(P)，則基本量化參數(shù)能夠被設(shè)定以減小等于或小于目標(biāo)生成代碼量并且最緊密地接 近目標(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從在 利用量化參數(shù)QP(iO)到QP(i2)執(zhí)行編碼時(shí)的生成代碼量BT(iO)、BT(il)和BT(i2)檢測 量化參數(shù)QP (t)下的生成代碼量BT (it)，并且取此作為第二生成代碼量。圖9是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 從在幀內(nèi)預(yù)編碼處理中所采用的量化參數(shù)中檢測最緊密地接近所預(yù)測出的量化參數(shù)的量 化參數(shù)。代碼量控制單元40例如從量化參數(shù)QP(i0)到QP(i2)中檢測最緊密地接近量化 參數(shù)QP (t)的量化參數(shù)，并且取此作為量化參數(shù)QP (ia)，并且前進(jìn)到步驟ST82。在步驟ST82，代碼量控制單元40從在幀內(nèi)預(yù)編碼處理中所采用的量化參數(shù)中檢 測第二最緊密地接近所預(yù)測出的量化參數(shù)的量化參數(shù)。代碼量控制單元40例如從量化參 數(shù)QP(iO)到QP(i2)中檢測第二最緊密地接近量化參數(shù)QP(t)的量化參數(shù)，并且取此作為 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)算所預(yù)測出的量化參數(shù)的生成代碼量。代碼 量控制單元40使用在采用量化參數(shù)QP (ia)時(shí)的生成代碼量BT (ia)以及在采用量化參數(shù) QP(ib)時(shí)的生成代碼量BT(ib)來執(zhí)行內(nèi)插處理。代碼量控制單元40執(zhí)行作為內(nèi)插處理的 線性內(nèi)插、曲線內(nèi)插等以計(jì)算所預(yù)測出的量化參數(shù)QP(t)的生成代碼量BT(it)。例如，如圖6所示，代碼量控制單元40使用最緊密地接近量化參數(shù)QP(t)的量 化參數(shù)QP(il)的生成代碼量BT(il)以及第二最緊密地接近量化參數(shù)QP(t)的量化參數(shù) QP(iO)的生成代碼量BT(iO)來執(zhí)行內(nèi)插處理。代碼量控制單元40通過內(nèi)插處理來計(jì)算所
12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這樣檢測所預(yù)測出的量化參數(shù)QP (t)的生成代碼量BT (it)，并 且在圖8中從步驟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使用從預(yù)編 碼處理結(jié)果檢測出的第一生成代碼量BT(pt)和從幀內(nèi)預(yù)編碼處理結(jié)果檢測出的第二生成 代碼量BT(it)來執(zhí)行表達(dá)式(1)的計(jì)算以計(jì)算校正系數(shù)C(i)，并且前進(jìn)到步驟ST46。C (i) = BT (it) /BT (pt)... (1)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 示出I圖片中的高頻分量的狀態(tài)的高頻分量成本H(i)。圖10是示出高頻分量成本計(jì)算操作的流程圖。此外，圖11示出幀內(nèi)預(yù)編碼處理 的處理結(jié)果。在圖10中，在步驟ST91，代碼量控制單元40選擇幀內(nèi)預(yù)編碼處理中的量化參數(shù) 的最小值。例如，如圖11所示，就幀內(nèi)預(yù)編碼處理而言，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)， 并且前進(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)和從高頻到低頻的量 化步長平坦的量化矩陣時(shí)的生成代碼量。例如，量化矩陣QMF將是矩陣值為固定值并且從 高頻到低頻的量化步長平坦的矩陣。量化矩陣QMN將是其中高頻的矩陣值是比低頻的矩陣 值更大的值并且與低頻相比高頻被粗略地量化的矩陣。量化矩陣QMS將是這樣的矩陣其 中高頻的矩陣值與量化矩陣QMN相比是更大的值，并且量化是在與量化矩陣QMN相比高頻 分量的削減為陡峭的狀態(tài)中執(zhí)行的。在這種情況下，當(dāng)量化參數(shù)QP (iO)被選擇為為最小的 量化參數(shù)時(shí)，代碼量控制單元40選擇在采用量化參數(shù)QP (iO)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選擇在采用最小的量化參數(shù)和用于與低頻相比 粗略地量化高頻的常用量化矩陣時(shí)的生成代碼量。例如，代碼量控制單元40選擇在采用量 化參數(shù)QP ( 0)和量化矩陣QMN時(shí)的生成代碼量BT ( ΟΝ)，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(2)的計(jì)算來計(jì)算高頻分量成本H (i)。H(i) = BT(iOF)/BT(iON). . . (2)當(dāng)這樣計(jì)算了高頻分量成本時(shí)，代碼量控制單元40在圖8中從步驟ST46前進(jìn)到 步驟ST48，并且執(zhí)行對所預(yù)測出的第一生成代碼量的校正。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(3)的計(jì)算以計(jì)算經(jīng)校正的生成代碼量 BT(itc)。BT(itc) = BT(pt) XC(i) XMt. . . (3)當(dāng)這樣執(zhí)行圖8中的處理時(shí)，根據(jù)使用多個(gè)不同的量化參數(shù)和多個(gè)不同的量化矩 陣的幀內(nèi)預(yù)編碼處理的處理結(jié)果來校正了從使用固定量化參數(shù)的預(yù)編碼處理結(jié)果預(yù)測出 的生成代碼量。因此，能夠提高I圖片的生成代碼量的預(yù)測準(zhǔn)確性。接下來，將利用圖12所示的流程圖來描述在采用所預(yù)測出的量化參數(shù)時(shí)的非I圖 片的生成代碼量計(jì)算處理。在步驟STl 11，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)當(dāng)在預(yù)編碼單元20處利用固定的量化參數(shù)QP (ρ)執(zhí)行編碼時(shí)的生成代碼 量BT (ρ)將宏塊分成組。此外，代碼量控制單元40從預(yù)先針對每個(gè)組提供的指示出量化參 數(shù)和生成代碼量之間關(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取通過使用所選出的預(yù)測曲線在量化參數(shù)QP (t)下已經(jīng)預(yù)測出的生成代碼量BT (ut) 作為第三生成代碼量，并且前進(jìn)到步驟ST112。在步驟ST112，代碼量控制單元40計(jì)算非I圖片的高頻分量成本。代碼量控制單 元40執(zhí)行與在以上圖10中示出的高頻分量成本計(jì)算相同的處理以計(jì)算非I圖片的高頻分 量成本H(U)。在這種情況下，利用表達(dá)式(4)來執(zhí)行對高頻分量成本H(u)的計(jì)算。H (u) = BT (iOFu) /BT (iONu)... (4)應(yīng)注意，在表達(dá)式(4)中，生成代碼量BT(iOFu)和BT(iONu)是當(dāng)使得用于計(jì)算高 頻分量成本的非I圖片的圖像數(shù)據(jù)像I圖片那樣經(jīng)歷幀內(nèi)預(yù)編碼處理時(shí)的生成代碼量。以這種方式，在圖12中的步驟ST112計(jì)算了高頻分量成本之后，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(5)的計(jì)算，以計(jì)算對應(yīng)于非I圖片的校正系數(shù)C(ic)，并且前進(jìn)到步驟ST115。C(ic) = C(i) XH(i)/H(u). . . (5)在步驟ST115，代碼量控制單元40執(zhí)行對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)執(zhí)行表達(dá)式(6)的計(jì)算以計(jì)算經(jīng)過校正的 生成代碼量BT (utc)。BT(Utc) = BT(ut) XC(ic). . . (6)當(dāng)這樣執(zhí)行圖12中的處理時(shí)，根據(jù)使用多個(gè)不同的量化參數(shù)和多個(gè)不同的量化 矩陣的幀內(nèi)預(yù)編碼處理的處理結(jié)果校正了從使用固定量化參數(shù)的預(yù)編碼處理結(jié)果預(yù)測出 的生成代碼量。因此，能夠提高非I圖片的生成代碼量的預(yù)測準(zhǔn)確性。例如如上所述，通過代碼量控制單元40，基于通過在預(yù)編碼單元20處執(zhí)行預(yù)編碼 而計(jì)算出的生成代碼量，預(yù)測了用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼量的量化參數(shù)以及在采用該量化參 數(shù)時(shí)的生成代碼量。此外，根據(jù)通過在幀內(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，校正了所預(yù)測出的生成代碼量。此外，通過代碼量控制單元40，量化參數(shù)被確定以使 得校正后的生成代碼量實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼量。因此，例如，在宏塊的生成代碼量和量化參數(shù) 之間的關(guān)系隨圖像而改變的情況下，因該改變引起的生成代碼量的預(yù)測誤差被根據(jù)通過在 幀內(nèi)預(yù)編碼單元30處執(zhí)行預(yù)編碼而計(jì)算出的生成代碼量校正。因此，即使在宏塊的生成代 碼量和量化參數(shù)之間的關(guān)系隨圖像而改變的情況下，仍能夠準(zhǔn)確地執(zhí)行對生成代碼量的預(yù) 測。例如，在通過執(zhí)行預(yù)編碼處理來執(zhí)行對生成代碼量的預(yù)測，并且從預(yù)測結(jié)果來確 定主編碼的量化參數(shù)的情況下，作為產(chǎn)生預(yù)測誤差的原因，當(dāng)高頻分量的數(shù)目小于估計(jì)值 時(shí)，生成代碼量的下降方式改變，并且實(shí)際的生成代碼量的數(shù)量變得小于預(yù)測值。具體地， 當(dāng)在預(yù)編碼處理中固定的量化參數(shù)(P)與對應(yīng)于目標(biāo)生成代碼量的量化參數(shù)QP(t)之間的 差較大時(shí)，誤差傾向于變大。為了校正該誤差，代碼量控制單元40利用通過對I圖片的幀 內(nèi)預(yù)編碼處理而獲得的生成代碼量。幀內(nèi)預(yù)編碼單元30應(yīng)用多個(gè)不同的量化參數(shù)，并且因 此，與預(yù)編碼單元20相比能夠獲得更緊密地接近所預(yù)測出的量化參數(shù)的量化參數(shù)的生成代碼量。因此，就對I圖片的預(yù)測而言，所預(yù)測出的生成代碼量根據(jù)在幀內(nèi)預(yù)編碼單元30 處計(jì)算出的生成代碼量而被校正。此外，關(guān)于非I圖片，不允許獲得誤差。然而，此誤差由于圖片內(nèi)的高頻分量的狀 態(tài)而波動(dòng)，并且因此，高頻分量的狀態(tài)被從每個(gè)圖片獲得，并且非I圖片的生成代碼量被根 據(jù)每個(gè)圖片關(guān)于I圖片中的高頻分量的狀態(tài)的差別而校正。這樣，即使在高頻分量的狀態(tài)與在獲得預(yù)測曲線時(shí)的高頻分量狀態(tài)不同的情況 下，也能夠根據(jù)圖片的高頻分量狀態(tài)來校正生成代碼量，并且因此能夠以更準(zhǔn)確的方式預(yù) 測生成代碼量。因此，例如，能夠準(zhǔn)確地執(zhí)行對與1個(gè)GOP相應(yīng)的生成代碼量的預(yù)測。此外，在主編碼單元60利用在代碼量控制單元40處確定的基本量化參數(shù)執(zhí)行了 圖像數(shù)據(jù)編碼的情況下，圖像幾乎不惡化的、生成代碼量等于或小于目標(biāo)生成代碼量的經(jīng) 編碼數(shù)據(jù)能夠從主編碼單元60被輸出。應(yīng)注意，在高頻分量的數(shù)目較小的情況下，例如，當(dāng)在采用量化矩陣QMF時(shí)的生成 代碼量與在采用量化矩陣QMN時(shí)的生成代碼量之間的差較大時(shí)，通過執(zhí)行預(yù)編碼處理能夠 準(zhǔn)確地預(yù)測生成代碼量。因此，當(dāng)基于高頻分量成本判別出圖像數(shù)據(jù)包括許多高頻分量時(shí)， 代碼量控制單元40可以根據(jù)在幀內(nèi)預(yù)編碼單元30處計(jì)算出的生成代碼量來校正所預(yù)測出 的生成代碼量。例如，當(dāng)在采用量化矩陣QMF時(shí)的生成代碼量相比于在采用量化矩陣QMN 時(shí)的生成代碼量的百分比由于圖像的性質(zhì)改變等而增大并且高頻分量成本超出預(yù)定的設(shè) 定值時(shí)，代碼量控制單元40可以根據(jù)在幀內(nèi)預(yù)編碼單元30處計(jì)算出的生成代碼量來執(zhí)行 校正。在這種情況下，例如在GOP內(nèi)，重復(fù)地切換要根據(jù)在幀內(nèi)預(yù)編碼單元30處計(jì)算出的 生成代碼量來進(jìn)行校正的圖片和不要校正的圖片可能導(dǎo)致圖像質(zhì)量的惡化。因此，如果在 GOP內(nèi)執(zhí)行了關(guān)于是否根據(jù)在幀內(nèi)預(yù)編碼單元30處計(jì)算出的生成代碼量來校正所預(yù)測出 的生成代碼量的切換，則切換后的操作被繼續(xù)直到GOP的最終的圖片為止。這樣，能夠防止 由于在GOP內(nèi)重復(fù)地切換要根據(jù)在幀內(nèi)預(yù)編碼單元30處計(jì)算出的生成代碼量來進(jìn)行校正 的圖片和不要校正的圖片所致的圖像質(zhì)量惡化。此外，可以通過硬件、軟件或二者的組合配置來執(zhí)行本說明書中描述的一系列處 理。在通過軟件執(zhí)行處理的情況下，可以通過將記錄了處理序列的程序安裝在計(jì)算機(jī)內(nèi)的 容宿于專用硬件中的存儲(chǔ)器中來執(zhí)行該程序，或者可以通過將該程序安裝在能夠執(zhí)行各種 類型的處理的通用計(jì)算機(jī)中來執(zhí)行該程序。例如，程序可以被預(yù)先記錄在用作記錄介質(zhì)的硬盤或ROM(只讀存儲(chǔ)器)中，或者 可以被臨時(shí)地或永久地存儲(chǔ)(記錄)在諸如軟盤、CD-ROM(緊致盤只讀存儲(chǔ)器)、M0(磁光) 盤、DVD (數(shù)字多功能盤)、磁盤、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等之類的可移動(dòng)介質(zhì)中。這樣的可移動(dòng)介質(zhì) 可以作為所謂的套裝軟件而提供。應(yīng)注意，除了從諸如上述介質(zhì)之類的可移動(dòng)記錄介質(zhì)被安裝到計(jì)算機(jī)中之外，程 序可以無線地或者經(jīng)由諸如LAN(局域網(wǎng))、因特網(wǎng)等之類的網(wǎng)絡(luò)通過線纜從下載站點(diǎn)被傳 輸?shù)接?jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)能夠接收這樣傳輸?shù)某绦蛞詫⑵浒惭b到諸如內(nèi)置硬盤等之類的記錄介 質(zhì)上。本申請包含與2009年7月27日遞交到日本專利局的日本在先專利申請JP 2009-173909中公開的主題有關(guān)的主題，該日本在先專利申請的全部內(nèi)容通過引用而被結(jié) 合于此。
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應(yīng)注意，不以受限于本發(fā)明的上述實(shí)施例的方式來解釋本發(fā)明。通過本發(fā)明的實(shí) 施例，以例示模式公開了本發(fā)明，并且顯然本領(lǐng)域中的技術(shù)人員能夠想到各種修改或變更 而不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和精神。也就是說，為了理解本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和精神，應(yīng)當(dāng)參考權(quán)利要 求。
權(quán)利要求
一種圖像編碼設(shè)備，包括第一編碼單元，被配置為利用固定的量化參數(shù)來執(zhí)行對圖像數(shù)據(jù)的編碼以計(jì)算生成代碼量；第二編碼單元，被配置為利用多個(gè)不同的量化參數(shù)并且針對各個(gè)所述量化參數(shù)來執(zhí)行對作為幀內(nèi)圖片的圖像數(shù)據(jù)的所述圖像數(shù)據(jù)的編碼，以計(jì)算生成代碼量；代碼量控制單元，被配置為通過基于在所述第一編碼單元處計(jì)算出的生成代碼量執(zhí)行對用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼量的量化參數(shù)和在采用該量化參數(shù)時(shí)的生成代碼量的預(yù)測、并且根據(jù)在所述第二編碼單元處計(jì)算出的生成代碼量來校正該預(yù)測出的生成代碼量來確定量化參數(shù)，以使得校正后的生成代碼量實(shí)現(xiàn)所述目標(biāo)生成代碼量；以及第三編碼單元，被配置為利用在所述代碼量控制單元處確定的量化參數(shù)來執(zhí)行對所述圖像數(shù)據(jù)的編碼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像編碼設(shè)備，其中，所述代碼量控制單元從1個(gè)圖片組的在 所述第一編碼單元和所述第二編碼單元處計(jì)算出的生成代碼量來確定關(guān)于該1個(gè)圖片組 的量化參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像編碼設(shè)備，其中，所述代碼量控制單元當(dāng)幀內(nèi)圖片被在 所述第一編碼單元處編碼時(shí)，從在所述第二編碼單元處計(jì)算出的生成代碼量計(jì)算在利用所 述預(yù)測出的量化參數(shù)來執(zhí)行編碼時(shí)的生成代碼量，并且取該計(jì)算出的生成代碼量作為所述 校正后的生成代碼量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像編碼設(shè)備，其中，所述第二編碼單元使用多個(gè)不同的量 化矩陣來針對各個(gè)所述量化矩陣執(zhí)行所述生成代碼量的計(jì)算；并且其中，所述代碼量控制單元當(dāng)不同于幀內(nèi)圖片的圖片在所述第一編碼單元處被量 化時(shí)，從在所述第二編碼單元處計(jì)算出的生成代碼量來計(jì)算指示出高頻分量的狀態(tài)的高頻 分量成本，根據(jù)不同于所述幀內(nèi)圖片的圖片的高頻分量成本相比于所述幀內(nèi)圖片的高頻分 量成本的百分比來校正所述預(yù)測出的生成代碼量，并且取該生成代碼量作為所述校正后的 生成代碼量。
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二編 碼單元處計(jì)算出的生成代碼量中選出在采用最接近所述預(yù)測出的量化參數(shù)的量化參數(shù)時(shí) 的生成代碼量以及在采用第二最接近所述預(yù)測出的量化參數(shù)的量化參數(shù)時(shí)的生成代碼量， 并且從這些選出的生成代碼量計(jì)算在利用所述所預(yù)測出的量化參數(shù)來執(zhí)行編碼時(shí)的生成 代碼量。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像編碼設(shè)備，其中，所述代碼量控制單元使用在采用最小 的量化參數(shù)和不對高頻分量進(jìn)行抑制的量化矩陣時(shí)的生成代碼量和在采用所述最小的量 化參數(shù)和對高頻分量進(jìn)行抑制的量化矩陣時(shí)的生成代碼量來計(jì)算所述高頻分量成本。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像編碼設(shè)備，其中，在所述圖像數(shù)據(jù)被判別為包括許多高 頻分量的情況下，所述代碼量控制單元根據(jù)在所述第二編碼單元處計(jì)算出的生成代碼量來 校正所述預(yù)測出的生成代碼量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的圖像編碼設(shè)備，其中，如果在圖片組內(nèi)關(guān)于是否根據(jù)在所述 第二編碼單元處計(jì)算出的生成代碼量來校正所述預(yù)測出的生成代碼量執(zhí)行了切換，則所述 代碼量控制單元在切換后繼續(xù)操作直到所述圖片組的最終的圖像為止。
9. 一種圖像編碼方法，包括以下步驟由第一編碼單元執(zhí)行的第一編碼，利用固定的量化參數(shù)來編碼圖像數(shù)據(jù)以計(jì)算生成代碼量；由第二編碼單元執(zhí)行的第二編碼，利用多個(gè)不同的量化參數(shù)并且針對各個(gè)所述量化參 數(shù)來編碼作為幀內(nèi)圖片的圖像數(shù)據(jù)的所述圖像數(shù)據(jù)，以計(jì)算生成代碼量；由代碼量控制單元通過以下步驟來確定量化參數(shù)基于在所述第一編碼單元處計(jì)算出 的生成代碼量執(zhí)行對用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼量的量化參數(shù)和在采用該量化參數(shù)時(shí)的生成 代碼量的預(yù)測，并且根據(jù)在所述第二編碼單元處計(jì)算出的生成代碼量來校正該預(yù)測出的生 成代碼量以使得校正后的生成代碼量實(shí)現(xiàn)所述目標(biāo)生成代碼量；以及由第三編碼單元執(zhí)行的第三編碼，利用在所述代碼量控制單元處確定的量化參數(shù)來編 碼所述圖像數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種圖像編碼設(shè)備和圖像編碼方法。圖像編碼設(shè)備包括第一編碼單元，用于利用固定的量化參數(shù)來編碼圖像數(shù)據(jù)以計(jì)算生成代碼量；第二編碼單元，用于利用多個(gè)不同的量化參數(shù)并且針對各個(gè)量化參數(shù)來編碼作為幀內(nèi)圖片的圖像數(shù)據(jù)的所述圖像數(shù)據(jù)，以計(jì)算生成代碼量；代碼量控制單元，用于通過基于在第一編碼單元處計(jì)算出的生成代碼量預(yù)測用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼量的量化參數(shù)和在采用該量化參數(shù)時(shí)的生成代碼量、并且根據(jù)在第二編碼單元處計(jì)算出的生成代碼量來校正該預(yù)測出的生成代碼量來確定量化參數(shù)以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生成代碼量；以及第三編碼單元，用于利用在代碼量控制單元處確定的量化參數(shù)來編碼圖像數(shù)據(jù)。
文檔編號H04N7/50GK101969556SQ20101023393
公開日2011年2月9日 申請日期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 申請人:索尼公司