專利名稱：通過改變壓縮圖像位流的碼字改變位速率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于改變壓縮圖像位流的位速率的方法，并且特別涉及通過改變碼字改變壓縮圖像位流的位速率的一種裝置和方法，以便容易地進(jìn)行位速率變化和減少變化損失。
背景技術(shù)：
隨著互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的近期發(fā)展，圖像及文本和語音數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)快速地分布。特別是，通過互聯(lián)網(wǎng)提供圖像服務(wù)的行業(yè)正在迅速發(fā)展。
在提供圖像服務(wù)的行業(yè)中，通過服務(wù)提供商提供的圖像數(shù)據(jù)通過各種網(wǎng)絡(luò)從源發(fā)送到目標(biāo)。此時，鑒于接收終端的容量和價格，網(wǎng)絡(luò)情況等，目標(biāo)方與服務(wù)提供商協(xié)商服務(wù)質(zhì)量(QoS)。此時使用的前導(dǎo)QoS參數(shù)是位速率。
在協(xié)商完成之后，如果已經(jīng)存儲的壓縮圖像位流與贊同的QoS不匹配，服務(wù)提供商必須改變壓縮圖像位流，以滿足贊同的QoS。該贊同的QoS大部分低于存儲的壓縮圖像位流的QoS。
同時，近來用于互聯(lián)網(wǎng)的圖像接收裝置及電視的用戶非常需要包括同時播放和記錄的個人視頻記錄器(PVR)功能，對于PVR功能，接收裝置應(yīng)該在硬盤驅(qū)動器(HDD)中臨時存儲接收的壓縮圖像位流。此時，當(dāng)用戶想在HDD中存儲盡可能多地節(jié)目時，也需要改變壓縮圖像位流的位速率以滿足用戶的需要。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的第一目的是提供一種用于改變壓縮圖像位流的位速率的裝置，其中，容易地執(zhí)行改變由壓縮圖像編碼方法編碼的壓縮圖像位流的位速率，和減少改變損失。
本發(fā)明的第二目的是提供一種用于改變壓縮圖像位流的位速率的方法，其中，容易地執(zhí)行改變由壓縮圖像編碼方法編碼的壓縮圖像位流的位速率，和減少改變損失。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的第一目的，提供了一種改變位速率的裝置，其中，由圖像壓縮編碼方法產(chǎn)生的輸入位流改變成具有所需位速率的輸出位流，該裝置具有改變碼字確定器，用于選擇碼字以替換輸入位流的碼字；和碼字改變器，用于將輸入位流的碼字改變成由所述改變碼字確定器選擇的碼字。
最好是，改變碼字確定器選擇在滿足下列要求的候選碼字中具有最短長度的碼字1)改變之前碼字的游程長度與替換碼字的游程長度相同；和2)改變之前碼字的級別(level)和替換碼字的級別之間的差是預(yù)定大小。
最好是，預(yù)定大小為‘1’。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的第二目的，提供了一種改變壓縮圖像位流的位速率的方法，其中壓縮圖像位流的位速率被改變成具有所需位速率的輸出位流，該方法包括步驟選擇具有最短碼長度并且對應(yīng)于將被改變并且包括在輸入位流中的一個碼字的碼字，在輸入位流中，每個碼字由具有游程長度和級別信息的變長碼字表達(dá)；和將輸入位流的碼字改變成選擇的碼字。
最好是，在選擇碼字的步驟中，在滿足下列要求的候選碼字中選擇具有最短長度的碼字1)改變之前碼字的游程長度與替換碼字的游程長度相同；和2)改變之前碼字的級別和替換碼字的級別之間的差是預(yù)定大小。
最好是，預(yù)定大小為‘1’。


通過參照附圖詳細(xì)描述優(yōu)選實施例，本發(fā)明的上述和其他目的將變得更清楚，其中圖1是適于現(xiàn)有技術(shù)變換系數(shù)選擇方法的裝置的結(jié)構(gòu)方框圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)變換系數(shù)選擇方法的簡圖；圖3是按照本發(fā)明用于改變壓縮圖像位流的位速率的裝置的結(jié)構(gòu)方框圖；圖4是按照本發(fā)明改變位速率的方法的簡圖；圖5是表示編碼離散系數(shù)變換(DCT)系數(shù)的簡圖；圖6是編碼表的例子圖；和圖7是按照本發(fā)明的代碼變換結(jié)構(gòu)簡圖。
具體實施例方式
不改變壓縮圖像位流的句法降低壓縮圖像位流的位速率的方法大致分成變換系數(shù)再量化方法和變換系數(shù)選擇方法。
在變換系數(shù)再量化方法中，使用新的量化過程再量化變換系數(shù)例如DCT系數(shù)，使得位速率滿足需要的輸出位速率。通常，該方法通過變長解碼器、解量化器、再量化器和變長編碼器執(zhí)行，并且具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。
與上述不同，在變換系數(shù)選擇方法中，選擇一部分變換系數(shù)以便重構(gòu)輸出位速率。變換系數(shù)選擇方法比變換系數(shù)再量化方法具有更簡單的結(jié)構(gòu)。
圖1是適于現(xiàn)有技術(shù)變換系數(shù)選擇方法的裝置的結(jié)構(gòu)方框圖。在圖1所示的改變位速率的現(xiàn)有技術(shù)裝置中，系數(shù)選擇調(diào)節(jié)器104選擇一部分通過變長解碼器102解碼的解碼變換系數(shù)。此處，被選擇的系數(shù)由系數(shù)選擇調(diào)節(jié)器104預(yù)定的規(guī)則確定。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)變換系數(shù)選擇方法的簡圖。變換系數(shù)選擇方法分成下列兩種類型。
1)使用帶屏蔽(zonal masking)的系數(shù)選擇方法如圖2a所示，使用相對于輸出位速率確定的帶屏蔽(圖2a的Bz)，丟棄屏蔽外部的變換系數(shù)，并且只選擇在屏蔽中的變換系數(shù)。
2)使用斷點指針的系數(shù)選擇方法如圖2b所示，使用相對于輸出位速率確定的中斷指針(圖2b的Bp)，丟棄中斷指針之后掃描的變換系數(shù)，并且只選擇掃描到中斷指針的變換系數(shù)。
由于變換系數(shù)再量化方法通過變長解碼器、解量化器、再量化器和變長編碼器執(zhí)行變換系數(shù)再量化方法，該變換系數(shù)再量化方法比使用變長解碼器、系數(shù)選擇器和系數(shù)選擇調(diào)節(jié)器的變換系數(shù)選擇方法具有更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。然而，變換系數(shù)選擇方法丟棄一部分變換系數(shù)，因此，導(dǎo)致比變換系數(shù)再量化方法的圖像質(zhì)量低。
圖3是按照本發(fā)明的改變壓縮圖像位流的位速率的裝置的結(jié)構(gòu)方框圖。
圖3的改變位速率的裝置包括變長解碼器302，用于變長解碼輸入位流，并且輸出變換系數(shù)和相應(yīng)的碼字；碼字改變器304，用于改變變換系數(shù)的碼字；和改變碼字確定器306，用于選擇將改變的碼字。
改變碼字確定器306在輸入變換系數(shù)的碼字和輸出變換系數(shù)的碼字之間選擇碼字，以便被選的碼字滿足下列要求。
1)改變之前碼字的游程長度與替換碼字的游程長度相同；和
2)改變之前碼字的級別和替換碼字的級別之間的差是‘1’。
此外，碼字改變器304相對于由改變碼字確定器306確定結(jié)果，改變輸入變換系數(shù)的碼字。
使用帶屏蔽或中斷指針的變換系數(shù)選擇方法比變換系數(shù)再量化方法具有更簡單的結(jié)構(gòu)。然而，變換系數(shù)選擇方法具有更低的輸出位流圖像質(zhì)量的缺點。因此，提供了按照本發(fā)明改變位速率的改進(jìn)方法，以便保持變換系數(shù)選擇方法的簡單性，并且同時滿足變換系數(shù)再量化方法的有效性。在按照本發(fā)明的改變位速率的方法中，改變輸入變換系數(shù)的碼字以便滿足輸出位速率。
用游程長度和量化級形成變換系數(shù)的碼字。在按照本發(fā)明的改變位速率的方法中，為了改變輸入變換系數(shù)的碼字，首先選擇具有相同游程但是具有在預(yù)定范圍(在本發(fā)明中是1)內(nèi)的不同量化級的候選碼字。然后，選擇在被選候選碼字中具有最短碼長度的碼字，并且作為相應(yīng)輸出變換系數(shù)的碼字輸出。
通過將該過程應(yīng)用到輸入位流中，獲得原始輸出位流。如果該原始輸出位流的位速率不滿足需要的位速率，重復(fù)該過程直到獲得的位流的位速率滿足需要的位速率。
圖4是按照本發(fā)明改變位速率的方法簡圖。
在圖4中用‘f’標(biāo)記的變換系數(shù)指示已經(jīng)執(zhí)行每個變換系數(shù)的碼字改變。在圖4所示按照本發(fā)明的改變位速率的方法中，因為與在變換系數(shù)選擇方法中不同，不采用丟棄一部分變換系數(shù)的步驟，保持了輸出位流的圖像質(zhì)量。此外，由于與變換系數(shù)再量化方法不同，僅采用改變碼字的步驟，并且不采用解量化和再量化的步驟，容易地執(zhí)行改變位速率，并且用于按照本發(fā)明的方法的裝置的結(jié)構(gòu)簡單。
按照本發(fā)明改變位速率的方法執(zhí)行如下。
首先，在用變長碼字形成的輸入位流中選擇要改變的碼字。此時，要改變的碼字和替換的碼字應(yīng)該滿足下列要求。
1)要改變的碼字的游程長度與替換碼字的游程長度相同；和2)要改變的碼字的級別和替換碼字的級別之間的差是‘1’。
下面，執(zhí)行改變。此處，用在滿足要求1)和2)以及給定位速率的候選碼字中選擇的碼字改變要改變的碼字，以便能夠盡可能多地保持圖像質(zhì)量。
最后，如果不滿足要求的位速率，在將級別降低‘1’之后重復(fù)上述兩個步驟，直到滿足要求的位速率。
圖5是編碼一離散系數(shù)變換(DCT)系數(shù)的簡圖。
如通常所知道的，由4個亮度信號DCT塊和2個色度信號DCT塊構(gòu)成一個宏塊。每個DCT塊的大小是8×8象素。通過變換DCT塊獲得的DCT系數(shù)包括一個DC系數(shù)和63個AC系數(shù)。在這些系數(shù)中，DC系數(shù)由差分編碼方法編碼，和AC系數(shù)由圖5所示的Z字形方法和游程長度方法進(jìn)行變長編碼。
在DC系數(shù)的差分編碼中，編碼當(dāng)前DC系數(shù)和先前DC系數(shù)的差。
同時，AC系數(shù)由在0游程中‘0’系數(shù)的數(shù)目(游程長度)和非0系數(shù)的值(級別)進(jìn)行變長編碼，并且限制游程長度和級別使得他們在一個碼字中表達(dá)。在圖5中，例如，當(dāng)在具有值為‘4’的系數(shù)前是5個‘ 0’系數(shù)，他們被編碼成表達(dá)(游程長度5，級別4)的一個碼字。
基于相應(yīng)游程長度和級別的發(fā)生的概率，產(chǎn)生編碼表。在編碼表中，給具有最高概率的游程長度和級別分配最少位數(shù)。
圖6是編碼表的例子圖。通過增加游程長度的階次索引編碼表，并且通過在相同游程長度中增加級別的階次索引編碼表。圖6的編碼表是當(dāng)游程長度是‘5’和在表中長方形的長度對應(yīng)于一個碼字具有的位數(shù)時的例子。
如圖6所示，當(dāng)級別的數(shù)目改變時，在碼字中的位數(shù)改變。例如，當(dāng)級別從‘4’改變到‘3’時，碼字中的位數(shù)改變。
在系數(shù)的級別中的改變，即，系數(shù)值的改變表示系數(shù)的頻率分量改變，即，圖像質(zhì)量改變。如此處所示，按照本發(fā)明的改變位速率的方法降低了圖像質(zhì)量但是保持了全部象素的數(shù)目。
圖7是按照本發(fā)明碼字改變的結(jié)果簡圖。在通過編碼獲得的位流中的每個宏塊中，在前面放置編碼DC系數(shù)的結(jié)果，然后放置由游程方法經(jīng)變長編碼AC系數(shù)獲得的碼字。每個碼字具有預(yù)定數(shù)目的位，并且圖7中每個長方形的長度表示位數(shù)目。
在圖7中，第一行表示輸入位流，并且第二行表示輸出位流。在輸入位流中的每個碼字由具有較小數(shù)目的位、相同的游程長度和減少‘ 1’的級別的碼字替換，以便形成具有最低位速率的輸出位流。
當(dāng)提供需要的位速率時，現(xiàn)在將解釋滿足該位速率的方法。首先，對于每個碼字，搜索如果級別值減‘1’具有相同的游程長度和較小數(shù)目的位的碼字。
計算減去檢測的碼字的位數(shù)，如果計算的位數(shù)全部滿足需要的位速率，通過減少在碼字中高頻分量的階次再次改變檢測的碼字，直到位數(shù)滿足需要的位速率。
相反，如果計算的位數(shù)不滿足需要的位速率，對于每個碼字，搜索如果級別值減‘2’具有較小數(shù)目的位的碼字。
再次計算減去檢測的碼字的位數(shù)，如果計算的位數(shù)全部滿足需要的位速率，通過減少在碼字中高頻分量的階次再次改變檢測的碼字，直到位數(shù)滿足需要的位速率。
如上所述，按照本發(fā)明改變壓縮圖像位流的位速率的方法通過用具有較短長度和降低到預(yù)定級別的量化級的碼字替換輸入變換系數(shù)的碼字，能夠用較快的位速率保持圖像質(zhì)量。
按照本發(fā)明的方法和裝置能夠應(yīng)用到通過互聯(lián)網(wǎng)的圖像服務(wù)和支持個人視頻記錄器(PVR)功能的接收設(shè)備。具體地說，按照本發(fā)明的改變壓縮圖像位流的位速率的方法改變輸入變換系數(shù)的碼字，以便容易地執(zhí)行改變位速率，和減少改變損失。
權(quán)利要求
1.一種改變位速率的裝置，其中，由一種圖像壓縮編碼方法產(chǎn)生的輸入位流改變成具有所需位速率的輸出位流，該裝置包括改變碼字確定器，用于選擇碼字以替換輸入位流的碼字；和碼字改變器，用于將輸入位流的碼字改變成由所述改變碼字確定器選擇的碼字。
2.如權(quán)利要求1所述的改變位速率的裝置，其中，所述改變碼字確定器在滿足下列要求的候選碼字中選擇一個碼字1)改變之前碼字的游程長度與替換碼字的游程長度相同；和2)改變之前碼字的級別和替換碼字的級別之間的差是預(yù)定大小。
3.如權(quán)利要求2所述的改變位速率的裝置，其中，所述預(yù)定大小是‘1’。
4.如權(quán)利要求1所述的改變位速率的裝置，其中，所述改變碼字確定器和碼字改變器重復(fù)碼字改變操作，直到從碼字改變器輸出的輸出位流的位速率滿足被請求用于改變位速率的裝置的位速率。
5.一種改變壓縮圖像位流的位速率的方法，其中壓縮圖像位流的位速率被改變成具有所需位速率的輸出位流，該方法包括步驟選擇對應(yīng)于要被改變并且包括在輸入位流中的碼字的一個碼字，其中每個碼字由具有游程長度和級別信息的變長碼字表達(dá)；和將輸入位流的碼字改變成選擇的碼字。
6.如權(quán)利要求5所述的改變位速率的方法，其中，在選擇碼字的步驟中，在滿足下列要求的候選碼字中選擇碼字1)改變之前碼字的游程長度與替換碼字的游程長度相同；和2)改變之前碼字的級別和替換碼字的級別之間的差是預(yù)定大小。
7.如權(quán)利要求6所述的改變位速率的方法，其中，所述預(yù)定大小是‘1’。
8.如權(quán)利要求6所述的改變位速率的方法，其中，所述選擇和改變步驟被重復(fù)，直到輸出位流的位速率滿足需要的位速率。
全文摘要
提供了通過改變碼字改變壓縮圖像位流的位速率的一種裝置和方法以便容易地進(jìn)行位速率變化和減少變化損失。該改變位速率的裝置中，由圖像壓縮編碼方法產(chǎn)生的輸入位流改變成具有所需位速率的輸出位流，該裝置具有改變碼字確定器，用于選擇碼字以替換輸入位流的碼字；和碼字改變器，用于將輸入位流的碼字改變成由所述改變碼字確定器選擇的碼字。該方法和裝置能夠應(yīng)用到通過互聯(lián)網(wǎng)的圖像服務(wù)和支持個人視頻記錄器(PVR)功能的接收設(shè)備。特別地，按照本發(fā)明的改變壓縮圖像位流的位速率的方法改變輸入變換系數(shù)的碼字，以便容易地執(zhí)行改變位速率和減少改變損失。
文檔編號H04N7/50GK1402552SQ0210715
公開日2003年3月12日 申請日期2002年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月4日
發(fā)明者咸喆熙, 趙在汶 申請人:三星電子株式會社