專利名稱：用于對(duì)視頻信號(hào)編碼/解碼的改進(jìn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)視頻信號(hào)編碼-解碼的裝置；并尤其是涉及一種在不引起傳輸數(shù)據(jù)的溢出且保持編碼視頻信號(hào)質(zhì)量情況下能有效傳輸編視頻信號(hào)的改進(jìn)的編碼裝置。
在數(shù)據(jù)視頻系統(tǒng)、如電視電話、電視會(huì)議及高清晰度電視系統(tǒng)中，為了確定每個(gè)視頻幀信號(hào)需要大量數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，因?yàn)樵谝曨l幀信號(hào)中的視頻行信號(hào)內(nèi)包括一系列的被稱為象素值的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。但是，由于在傳統(tǒng)的傳輸信道中可利用的頻帶寬度受到限制，為了通過這種傳輸信道傳輸大量的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，不可避免地要通過使用各種數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)來壓縮或減少數(shù)據(jù)量，尤其是在如電視電話及電視會(huì)議系統(tǒng)這樣的低位速視頻編碼-解碼系統(tǒng)中更是如此。
在低位速視頻編碼-解碼系統(tǒng)方面的大部分編碼技術(shù)使用二維DCT(離散余弦變換)、DCT系數(shù)的量化及VLC(可變長(zhǎng)度編碼)。
二維DCT是減少或利用了圖象數(shù)據(jù)之間的空間冗余量，它將圖象數(shù)據(jù)分成等尺寸的組、例如8×8個(gè)象素的組，并將每個(gè)組從空間域轉(zhuǎn)換到頻域。其結(jié)果是，獲得了一個(gè)DC系數(shù)及多個(gè)AC系數(shù)(例如63個(gè))。組的DC系數(shù)反映組中的象素的平均強(qiáng)度。通常，在一幀中的視頻信號(hào)具有范圍為從0至255的數(shù)值，對(duì)于DC轉(zhuǎn)換系數(shù)給出了從0至2040的動(dòng)態(tài)范圍，它們可用11位表示；對(duì)于任何AC轉(zhuǎn)換系數(shù)的最大動(dòng)態(tài)范圍為約從-1000到1000。這種技術(shù)例如已描寫在Chen及Pratt寫的“Scene Adaptive Coder”中，IEEE通信會(huì)刊，COM-32，No.3(1984年3月)。
利用量化器處理這種轉(zhuǎn)換系數(shù)數(shù)據(jù)、鋸齒掃描及VLC，可使待傳輸數(shù)據(jù)量被有效地壓縮。
為了進(jìn)行轉(zhuǎn)換系數(shù)數(shù)據(jù)的量化，較小的量化器步長(zhǎng)(或量化步長(zhǎng))，必然引起較大量的數(shù)據(jù)使得需用較大量碼位來表示它們，而較大的量化器步長(zhǎng)則引起較小值的數(shù)據(jù)使得需用較小量碼位來表示它們。并且，較大量碼位比較小量碼位可表現(xiàn)更精確的圖象。因此在數(shù)據(jù)量或施加于傳輸信道的負(fù)擔(dān)及傳輸圖象質(zhì)量之間存在著一個(gè)折衷方案。
在該技術(shù)方面已有各種各樣的量化器步長(zhǎng)控制方案被推薦出來。在這些方案中，量化步長(zhǎng)由量化器的規(guī)模獲得。這個(gè)量化器規(guī)模是基于在暫存編碼視頻信號(hào)并將該信號(hào)以恒定傳輸速度傳輸、由此阻止傳輸數(shù)據(jù)溢出的緩沖存儲(chǔ)器中目前存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量來確定的。這就是，當(dāng)數(shù)據(jù)占用率(保留在緩沖存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)/緩沖存儲(chǔ)器容量)增加時(shí)，量化步長(zhǎng)變長(zhǎng)。
因此，編碼視頻信號(hào)的碼位數(shù)隨著量化器規(guī)模變化，其結(jié)果是編碼視頻信號(hào)的圖象質(zhì)量不能保持恒定。
因而，本發(fā)明的主要目的是提供一種用于低位速編碼-解碼系統(tǒng)的改進(jìn)型視頻信號(hào)編碼及解碼裝置，它能有效地傳輸編碼視頻信號(hào)，而不會(huì)引起傳輸數(shù)據(jù)的溢出，也不會(huì)犧牲編碼視頻信號(hào)的圖象質(zhì)量。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于視頻信號(hào)編碼器中的編碼裝置，用于對(duì)輸入視頻信號(hào)編碼，該輸入視頻信號(hào)包括多個(gè)視頻幀信號(hào)，該裝置包括采樣器，用于在逐幀幀的基礎(chǔ)上序貫地存儲(chǔ)視頻幀信號(hào)；變換塊，用于將存儲(chǔ)視頻幀信號(hào)從空間域變換到頻域，以提供變換數(shù)據(jù)；量化塊，基于預(yù)定量化器規(guī)模量化變換數(shù)據(jù)，以提供量化變換數(shù)據(jù)；可變長(zhǎng)度編碼器，用于對(duì)量化變換數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)地編碼，以產(chǎn)生編碼視頻幀信號(hào)；緩沖器，用于暫時(shí)存儲(chǔ)編碼視頻幀信號(hào)，以便以恒定的傳輸速度傳輸該編碼視頻幀信號(hào)；及控制器，用于提供控制信號(hào)，由此使存儲(chǔ)在采樣器中的視頻幀信號(hào)在編碼視頻幀信號(hào)的傳輸完成的時(shí)刻在變換塊中進(jìn)行變換。
從以下結(jié)合附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的上述及其余目的和特征變得將更加明白，附圖為

圖1表示根據(jù)本發(fā)明的視頻信號(hào)編碼裝置的框圖；及圖2表示根據(jù)本發(fā)明的視頻信號(hào)解碼裝置的框圖。
參見圖1，它表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)用于將輸入數(shù)字視頻信號(hào)編碼的視頻信號(hào)編碼裝置10的框圖，其中輸入數(shù)字視頻信號(hào)包括多個(gè)視頻幀信號(hào)。一個(gè)采樣器100序貫地、在逐幀的基礎(chǔ)上存儲(chǔ)視頻幀信號(hào)。每個(gè)視頻幀信號(hào)包括多個(gè)等尺寸的組，例如8×8個(gè)象素的組。
為了響應(yīng)來自控制器180的控制信號(hào)，采樣器100將存儲(chǔ)幀信號(hào)提供給編碼塊120。
在編碼塊120上，利用DCT、量化及熵編碼方法對(duì)從采樣器100取得的幀信號(hào)進(jìn)行編碼。該編碼塊120包括一個(gè)離散余弦變換(DCT)塊121、一個(gè)量化(Q)塊123及一個(gè)可變長(zhǎng)度編碼(VLC)塊125。
該DCT塊121是在逐組基礎(chǔ)上執(zhí)行離散余弦變換(DCT)程序?qū)⒁曨l幀信號(hào)由空間域變換到頻率域的塊，它對(duì)于每個(gè)等尺寸的8×8個(gè)象素的組產(chǎn)生一個(gè)變換系數(shù)組，該系數(shù)組包括一個(gè)DC系數(shù)及六十三個(gè)AC系數(shù)。
接著，Q塊123基于預(yù)定的量化器規(guī)模將來自DCT塊121的用于視頻幀信號(hào)的變換系數(shù)組進(jìn)行量化，以將量化的變換系數(shù)數(shù)據(jù)提供給VLC塊125。
在VLC塊126上使用熵編碼方法對(duì)量化變換系數(shù)數(shù)據(jù)及代表幀起始點(diǎn)的首部信息進(jìn)行編碼，以便將編碼視頻幀信號(hào)以位流形式提供給緩沖器140及計(jì)數(shù)器160。
緩沖器140暫時(shí)地存儲(chǔ)該編碼視頻幀信號(hào)并將它提供給一發(fā)送器(未示出)，用于以恒定傳輸速度傳輸它。
與此同時(shí)，計(jì)數(shù)器160對(duì)來自編碼塊120的編碼視頻幀信號(hào)的位數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并將它的總位數(shù)(B)提供給控制器180。
控制器180如下地計(jì)算完成總位數(shù)(B)傳輸所需的時(shí)間T＝B/b式中b是每秒鐘的平均傳輸位數(shù)，即恒定傳輸速度。
此后，當(dāng)從傳輸編碼視頻幀信號(hào)開始的時(shí)間(T)期滿時(shí)，控制器180給出控制信號(hào)，它啟動(dòng)采樣器100向DCT塊121提供存儲(chǔ)在該采樣器100中的視頻幀信號(hào)。
換句話說，根據(jù)本發(fā)明，編碼視頻幀信號(hào)傳輸期間，不對(duì)存儲(chǔ)在采樣器100中的視頻幀信號(hào)進(jìn)行編碼；這樣，其結(jié)果是編碼視頻幀信號(hào)可以在不引起溢出的情況下被傳輸。
參見圖2，它表示與圖1中所示的本發(fā)明視頻信號(hào)編碼裝置10相對(duì)應(yīng)的視頻信號(hào)解碼裝置20。從視頻信號(hào)編碼裝置10傳輸來的編碼視頻幀信號(hào)被送入一個(gè)解碼塊200。
該解碼塊200包括一個(gè)可變長(zhǎng)度編碼器(VLD)201，一個(gè)逆向量化(IQ)塊203及一個(gè)逆向離散余弦變換(IDCT)塊205。
首先，編碼視頻幀信號(hào)被輸入到VLD201，它用于使編碼視頻幀信號(hào)解碼，以便將量化變換系數(shù)數(shù)據(jù)供給到IQ塊203，及將首部信息供給控制器220。
在IQ塊203上，量化變換系數(shù)數(shù)據(jù)被變換回到一組變換系數(shù)。此后，將這組變換系數(shù)提供給IDCT塊205，用以將再構(gòu)成的視頻幀信號(hào)供給到第一及第二幀存儲(chǔ)器240及260。
與此同時(shí)，控制器220響應(yīng)從VLD201來的首部信息，將一個(gè)寫啟動(dòng)信號(hào)及一個(gè)讀啟動(dòng)信號(hào)提供給第一及第二幀存儲(chǔ)器240及260。具體地，首先控制裝置220響應(yīng)該首部信息將寫啟動(dòng)信號(hào)供給第一幀存儲(chǔ)器240，由此使整個(gè)再構(gòu)成的視頻幀信號(hào)被寫入到第一幀存儲(chǔ)器240中。在第一幀存儲(chǔ)器240中寫入整個(gè)重新產(chǎn)生的視頻幀信號(hào)后，控制器220持續(xù)地將讀啟動(dòng)信號(hào)取代寫啟動(dòng)信號(hào)提供給第一幀存儲(chǔ)器240，以使得將重構(gòu)的視頻幀信號(hào)從第一幀存儲(chǔ)器240持續(xù)地提供到一個(gè)顯示單元(未示出)。
并且，當(dāng)下一幀的首部信息被從VLD201輸入時(shí)，控制器220將寫啟動(dòng)信號(hào)供給到第二幀存儲(chǔ)器260，以使得下一重構(gòu)的視頻幀信號(hào)被寫入到第二幀存儲(chǔ)器260中。在下二重構(gòu)的視頻幀信號(hào)被寫入到第二幀存儲(chǔ)器260中時(shí)，控制器220停止發(fā)送讀啟動(dòng)信號(hào)給第一幀存儲(chǔ)器240，而將讀啟動(dòng)信號(hào)提供給第二幀存儲(chǔ)器260，由此使重新產(chǎn)生的視頻幀信號(hào)由第二幀存儲(chǔ)器260提供給顯示單元(未示出)。對(duì)于以下的重構(gòu)的視頻幀信號(hào)將重復(fù)這一過程。因此，目前的重構(gòu)的視頻幀信號(hào)持續(xù)地被顯示，直到下一重構(gòu)的視頻幀信號(hào)準(zhǔn)備就緒將顯示時(shí)為止。
正如從以上可看到的，根據(jù)本發(fā)明的編碼系統(tǒng)基于預(yù)定的量化器規(guī)模執(zhí)行量化，而設(shè)有犧牲編碼視頻信號(hào)的圖象質(zhì)量。此外，本發(fā)明的編碼系統(tǒng)在前一編碼視頻幀信號(hào)完成被傳輸后，編碼并傳輸一個(gè)新的視頻幀信號(hào)因此，其結(jié)果是編碼視頻信號(hào)可以在不引起溢出的情況下被傳輸。
雖然本發(fā)明是相對(duì)特定的實(shí)施例作出描述的，但顯然對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不偏離所附的權(quán)利要求書中所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以作出各種變化及改型。
權(quán)利要求
1.一種用于視頻信號(hào)編碼器中的編碼裝置，用于對(duì)輸入視頻信號(hào)編碼，該輸入視頻信號(hào)包括多個(gè)視頻幀信號(hào)，該裝置包括用于在逐幀的基礎(chǔ)上序貫地存儲(chǔ)視頻幀信號(hào)的裝置；用于將存儲(chǔ)視頻幀信號(hào)從空間域變換到頻域，以提供變換數(shù)據(jù)的裝置；用于基于預(yù)定量化器規(guī)模量化變換數(shù)據(jù)，以提供量化變換數(shù)據(jù)的裝置；用于對(duì)量化變換數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)地編碼，以產(chǎn)生編碼視頻幀信號(hào)的裝置；用于暫時(shí)存儲(chǔ)編碼視頻幀信號(hào)，以便以恒定傳輸速度傳輸該編碼視頻幀信號(hào)的裝置；及用于提供控制信號(hào)，由此使存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的視頻幀信號(hào)在編碼視頻幀信號(hào)的傳輸完成時(shí)在變換裝置中進(jìn)行變換的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼裝置，其中所述控制信號(hào)提供裝置包括用于對(duì)編碼視頻幀信號(hào)的總位數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)的裝置；及用于基于總位數(shù)及恒定傳輸速度計(jì)算編碼視頻幀信號(hào)的傳輸完成時(shí)間的裝置。
3.一種用于視頻信號(hào)解碼器中的解碼裝置，用于對(duì)通過使用權(quán)利要求1中的編碼裝置編碼的傳輸視頻信號(hào)進(jìn)行解碼，所述解碼裝置包括用于對(duì)傳輸?shù)木幋a視頻信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)解碼，由此提供量化變換數(shù)據(jù)的裝置；用于逆向量化該量化變換數(shù)據(jù)以提供變換數(shù)據(jù)的裝置；用于通過對(duì)變換數(shù)據(jù)逆向變換來提供重構(gòu)的視頻幀信號(hào)的裝置；及用于存儲(chǔ)重構(gòu)的視頻幀信號(hào)并顯示該存儲(chǔ)的重構(gòu)的視頻幀信號(hào)直到下一重構(gòu)的視頻幀信號(hào)被存儲(chǔ)時(shí)為止的裝置。
全文摘要
視頻信號(hào)編碼裝置序貫地存儲(chǔ)輸入的視頻幀信號(hào)并將存儲(chǔ)視頻幀信號(hào)由空間域變換到領(lǐng)域以提供變換數(shù)據(jù)，及基于預(yù)定量化器規(guī)模量化該變換數(shù)據(jù)以提供量化變換數(shù)據(jù)。該視頻信號(hào)編碼裝置再對(duì)量化變換數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)地編碼來產(chǎn)生編碼視頻幀信號(hào)及暫時(shí)存儲(chǔ)該編碼視頻幀信號(hào)以便使其以恒定傳輸速度傳輸，及提供控制信號(hào)，由此使存儲(chǔ)的視頻幀信號(hào)在編碼視頻幀信號(hào)完成傳輸時(shí)被變換。由此可以保持編碼視頻信號(hào)的圖象質(zhì)量。
文檔編號(hào)G06T9/00GK1125376SQ9511669
公開日1996年6月26日 申請(qǐng)日期1995年8月31日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月31日
發(fā)明者金相昊 申請(qǐng)人:大宇電子株式會(huì)社