專利名稱：在視頻壓縮系統(tǒng)中用于確定比特分配的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及視頻壓縮技術(shù)，尤其是在視頻壓縮系統(tǒng)中確定比特分配的方法和裝置。
視頻系統(tǒng)公知包括多個(gè)通信裝置以及為這些通信裝置提供通信媒介的多個(gè)通信信道。例如，這些通信信道可以是有線連接或是RF視頻的載波。為提高這種視頻系統(tǒng)的效率，需將經(jīng)由通信媒介發(fā)送的視頻信號進(jìn)行數(shù)字壓縮。這種數(shù)字壓縮減小了為表示該視頻信號所需的比特?cái)?shù)，同時(shí)保持了該視頻信號的可被接受的質(zhì)量。比特?cái)?shù)的減少允許更有效地使用頻道帶寬并降低了存儲需求。為實(shí)現(xiàn)數(shù)字視頻壓縮，每個(gè)通信裝置都可以包括一個(gè)編碼器和一個(gè)解碼器。編碼器允許通信裝置在經(jīng)通信信道發(fā)送之前壓縮該視頻信號。解碼器使通信裝置能從通信信道接收壓縮的視頻信號并使之成為可視。使用數(shù)字視頻壓縮的通信裝置包括高清晰度電視發(fā)射機(jī)和接收機(jī)、電纜電視發(fā)射機(jī)和接收機(jī)、視頻電話機(jī)、計(jì)算機(jī)和便攜式無線電設(shè)備。
業(yè)已規(guī)定了幾種用于數(shù)字視頻壓縮的標(biāo)準(zhǔn)，它包括國際電聯(lián)(TIU)T建議H-261、國際標(biāo)準(zhǔn)組織/國際電工委員會(ISO/IEC)11172-2國際標(biāo)準(zhǔn)、MPEG-1、以及正在提出的ISO/IEC13818-2標(biāo)準(zhǔn)MPEG2。這些標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了對于解碼器的要求，即規(guī)定了解碼器必須解碼的比特?cái)?shù)據(jù)流的語法。這允許在編碼器的創(chuàng)建中有某些靈活性，但編碼器必須能夠產(chǎn)生符合特定語法和解碼器模式(model)的比特流。
為了最大限度地使用可獲得的信道帶寬并提高視頻信號的質(zhì)量，編碼器尋求它產(chǎn)生的比特?cái)?shù)與可用信道帶寬相匹配。這通常是通過選擇用于表示一個(gè)視頻幀(或畫面圖像)的比特的目標(biāo)數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。這種比特目標(biāo)數(shù)通常稱為比特分配。對于編碼器在產(chǎn)生比特中的進(jìn)一步的考慮是系統(tǒng)中任何緩沖器的容量。通常，由于編碼器、解碼器和信道的比特速率不恒定，故需在頻道兩端放置緩沖器，一個(gè)緩沖器是在編碼器后但在信道之前，另一個(gè)是在信道末端但在該解碼器之前。這些緩沖器吸收了比特速度的起伏變化。編碼器必須時(shí)常保證在編碼器和解碼器處的緩沖器將不因所產(chǎn)生的比特流而出現(xiàn)上溢或下溢。
通常，特別是在提出一種視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)的情況下，不止一種圖像(picture)類型被用于對圖像進(jìn)行編碼。例如，MPEG使用內(nèi)編碼(intracoded)圖像、預(yù)測圖像和雙向預(yù)測圖像。內(nèi)編碼圖像僅使用包含在用于進(jìn)行編碼的當(dāng)前圖像內(nèi)的信息。預(yù)測圖像使用當(dāng)前圖像及先前編碼幀作為編碼當(dāng)前圖像的基準(zhǔn)。借助于先前編碼圖像作為基準(zhǔn)，通常會產(chǎn)生較少的比特?cái)?shù)，因?yàn)橹挥挟?dāng)前圖像和先前編碼圖像之間的不同的部分才需要被編碼。類似的是，除了當(dāng)前圖像以外，雙向編碼圖像可利用過去的和/或先前的編碼圖像作為基準(zhǔn)，對當(dāng)前圖像編碼，不同的圖像類型自然生成變化的比特?cái)?shù)目。因內(nèi)編碼圖像不使用基準(zhǔn)圖像來產(chǎn)生當(dāng)前圖像，故它們固有地使用比雙向編碼圖像和預(yù)測圖像更多的比特，但預(yù)測圖像一般產(chǎn)生比雙向預(yù)測編碼圖像多但比引入圖像少的比特。由于不同的圖像固有地需要使用或多或少的比特，故這些不同的圖像類型使得編碼器速率與信道速率匹配的問題增加了復(fù)雜性。如果編碼器僅使用一種圖像類型，則該編碼器能夠把針對每一畫面的比特分配強(qiáng)迫到與該信道速率相匹配的平均值。在利用固有的不同的比特速率改變圖像類型的場合，強(qiáng)迫每個(gè)圖像與一個(gè)平均值相吻合，將會由于把引入圖像強(qiáng)制成具有較低的比特分配以及把雙向編碼圖像強(qiáng)迫成具有較高的比特分配，而使圖像質(zhì)量損壞。
據(jù)此，現(xiàn)在需要一種用于確定多圖像類型編碼的比特分配、以使編碼器的平均比特速率與信道比特速率相兼容、以實(shí)現(xiàn)并保持好的觀看質(zhì)量的方法和裝置。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明的確定比特分配的方法的步驟流程圖。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的包括確定比特分配裝置的視頻壓縮系統(tǒng)的方框圖。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明原理、可被編碼的視頻幀的示例順序圖。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明原理來實(shí)現(xiàn)的視頻信號周期變化的圖示。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明原理的最佳參數(shù)速率失真模式的圖示。
圖6示出關(guān)于視頻周期變異的場景變化的后果的圖示。
本發(fā)明提供一種在視頻壓縮系統(tǒng)中用于將比特分配到視頻圖像的方法。此方法是逐幀使用的。一序列的視頻幀或圖像被接收。用于壓縮先前編碼幀的比特?cái)?shù)被確定，且速率失真模式參數(shù)被刷新。如果無先前幀已被壓縮，則使用一個(gè)合適的估計(jì)值。隨后至少根據(jù)用于壓縮先前編碼幀的比特?cái)?shù)和與信道比特速率有關(guān)的比特參數(shù)，確定第一個(gè)偏差。隨后，根據(jù)期望的圖像質(zhì)量，確定第二偏差，并根據(jù)從比特?cái)?shù)的變化和信噪比之間的預(yù)定關(guān)系導(dǎo)出的參數(shù)，確定第三偏差。最后，根據(jù)用于壓縮先前編碼幀的第一比特?cái)?shù)、第一偏差、第二偏差和第三偏差，確定用于幀的比特分配。利用此種方法將比特分配到每一個(gè)圖像，使得編碼器輸出的平均比特速率得到保持，且在該解碼器輸出端保持良好的主觀可視圖像質(zhì)量。
現(xiàn)參考圖1-6對本發(fā)明作更詳細(xì)的描述。圖1以標(biāo)號100表示根據(jù)本發(fā)明的用于確定比特分配的步驟的流程圖。首先，在步驟102接收一序列的視頻圖像。該視頻圖像序列在一個(gè)視頻壓縮系統(tǒng)中被處理。在步驟104，確定用于壓縮緊鄰在先的編碼視頻幀的第一比特?cái)?shù)以及用于該緊鄰在先編碼視頻幀的信噪比。在步驟106刷新多個(gè)預(yù)定速率失真模式的參數(shù)。在步驟108，至少根據(jù)第一比特?cái)?shù)和比特參數(shù)的數(shù)目確定第一偏差，該比特參數(shù)是以用于先前編碼的視頻幀的預(yù)選數(shù)目的壓縮中的比特?cái)?shù)為基礎(chǔ)的。在步驟110，至少根據(jù)信噪比和信噪比參數(shù)，確定第二偏差，該信噪比參數(shù)是以從對先前編碼的視頻幀的預(yù)定數(shù)目進(jìn)行壓縮產(chǎn)生出的信噪比為基礎(chǔ)的。在步驟112，根據(jù)從比特?cái)?shù)變化與信噪比的變化之間的預(yù)定關(guān)系導(dǎo)出的參數(shù)，確定第三偏差。用于壓縮當(dāng)前視頻幀的比特分配是在步驟114中根據(jù)第一比特?cái)?shù)、第一偏差、第二偏差和第三偏差確定的。
每個(gè)接收視頻幀，即圖像都被分類成圖像類型。例如，MPEG使用內(nèi)編碼I圖像、預(yù)測的P圖像和雙向預(yù)測的B圖像。該圖像類型X將表示I、P和B之一。用于圖像類型X的比特分配Rx是第一比特?cái)?shù)目Rx及第一、第二和第三偏差的和。下文將就該方法給出更詳細(xì)的描述。
圖2以標(biāo)號200表示根據(jù)本發(fā)明的包括確定比特分配的裝置的視頻壓縮系統(tǒng)的方框圖。該視頻壓縮系統(tǒng)202包括一個(gè)參數(shù)刷新器204、視頻壓縮器206、偏差確定器208及比特分配確定器210。
視頻壓縮器206根據(jù)比特分配220壓縮視頻幀212，以提供壓縮的視頻流222。該壓縮器206還確定用于壓縮緊鄰的在先已編碼視頻幀和緊鄰在先已編碼視頻幀217的信噪比的第一比特?cái)?shù)。視頻幀212的序列是一個(gè)數(shù)字視頻圖像序列。該數(shù)字圖像可按MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)被逐行掃描。它們也可按照MPEG-2的標(biāo)準(zhǔn)被隔行或逐行地掃描該數(shù)字圖像。根據(jù)第一比特?cái)?shù)216和對緊鄰在先的已編碼視頻幀217的信噪比，參數(shù)刷新器204產(chǎn)生多個(gè)預(yù)定速率畸變模式的刷新參數(shù)214。根據(jù)刷新參數(shù)214，偏差確定器208確定第一、第二和第三偏差218。該第一偏差至少是根據(jù)第一比特?cái)?shù)和比特參數(shù)的數(shù)目，該比特參數(shù)是以用于先前編碼的視頻幀的預(yù)選數(shù)目為基礎(chǔ)。第二偏差至少是根據(jù)信噪比和信噪比參數(shù)。該信噪比參數(shù)是以對先前編碼的視頻幀的預(yù)定數(shù)目進(jìn)行壓縮產(chǎn)生的信噪比為基礎(chǔ)，該第三偏差是根據(jù)從比特?cái)?shù)變化和信噪比中的變化之間的預(yù)定關(guān)系導(dǎo)出的參數(shù)。根據(jù)第一、第二和第三偏差218，比特分配確定器210產(chǎn)生由視頻壓縮器206所用的比特分配220。下文更詳細(xì)地描述。
圖3以標(biāo)號300示出按照本發(fā)明原理被編碼的視頻幀的序列的范例。圖像序列中的圖像被分類成若干圖像類型。例如，MPEG-1中，圖像分成I、B、P型。其中I型是內(nèi)編碼，B型是雙向編碼，而P型是預(yù)測的。視頻壓縮系統(tǒng)202根據(jù)其類型處理圖像。視頻壓縮系統(tǒng)202把圖像序列分段并把圖像序列重新排序成為圖像組(GOP)序列302，因而每個(gè)GOP都包含一系列圖像。對于整個(gè)圖像序列而言，GOP結(jié)構(gòu)可以是固定的，或者是在圖像序列內(nèi)動(dòng)態(tài)地變化。在GOP中，固定的GOP結(jié)構(gòu)可以I圖像的數(shù)目N1、P圖像的數(shù)目Np和B圖像的數(shù)目NB為特征。對于MPEG-1而言，優(yōu)選的固定GOP結(jié)構(gòu)是在重新排序之前包括一個(gè)12個(gè)圖像的序列，其連續(xù)圖像的類型是BBIBBPBBPBBP。
圖3以標(biāo)號300還表示在每一瞬時(shí)由壓縮系統(tǒng)202所壓縮的重新排序視頻序列。它包括在即時(shí)接收的當(dāng)前視頻圖像304和在即時(shí)之前編碼的一套先前編碼的圖像306。在優(yōu)選實(shí)施方案中，編碼當(dāng)前視頻圖像304所需的比特?cái)?shù)是取決于從先前編碼的視頻圖像306收集的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，例如用于壓縮先前編碼視頻圖像的比特?cái)?shù)及先前編碼圖像的信噪比。
圖4以標(biāo)號400表示可據(jù)本發(fā)明原理實(shí)現(xiàn)的視頻周期變異的曲線。視頻周期變異最好用在本發(fā)明中，以提供良好的視覺質(zhì)量。根據(jù)視頻幀212序列的位置404，信噪比SWR以dB表示為視頻周期變異的函數(shù)405。I圖像的SNR S1406和P圖像的SNR SP408要高于B圖像的信噪比SB410。該周期的變異利用了由不同圖像類型產(chǎn)生的比特?cái)?shù)中的固有的差別，還利用了人眼僅對周期變異的峰值的察覺別特性。周期變異量由相關(guān)量ΔI412、ΔP414和ΔB416所控制，SI406、SP408和SB410能夠從某些共同參考SNR 418偏離開。ΔI412、ΔP414和ΔB416的最佳值是0.5dB。
圖5以標(biāo)號500示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的參數(shù)速率-失真模式的曲線。本發(fā)明通過對每個(gè)圖像的速率-失真關(guān)系用參數(shù)模式進(jìn)行模式化，來控制圖像質(zhì)量的差異量并使總體圖像的質(zhì)量最佳化。信噪比SNR 402以db為單位，是每幀所使用的比特?cái)?shù)的函數(shù)。SNR 402用Sx表示，每幀所使用的比特用Rx表示，其中X是I、P和B之中的一個(gè)。圖中分別示出I圖像、P圖像和B圖像的優(yōu)選參數(shù)速率-失真模式504、506、508每個(gè)優(yōu)選參數(shù)模式都是直線，由其斜率和其線上的點(diǎn)來識別。I圖像的參數(shù)模式504是由下式表示的直線，SI＝λI(RI-rI)+SI，它是由該線的斜率λI510和點(diǎn)(SI，rI)406、516來識別。P圖像的參數(shù)模式506是一條用下式表示的直線。
SP＝λP(RP-rP)+SP它由該線的斜率λP512和點(diǎn)(SP，rP)408、518來識別。B圖像的參數(shù)模式508是一條由下式表示的直線，SB＝λB(RB-rB)+SB，它由該線的斜率λB512和點(diǎn)(SB，rB)410、520來識別。在優(yōu)選實(shí)施方案中，參數(shù)模式斜率被確定為一個(gè)值(Priori)，其上的點(diǎn)是據(jù)在先被編碼的視頻圖像306的統(tǒng)計(jì)值自適應(yīng)地確定的。在該優(yōu)選方案中，點(diǎn)(SP，rP)是從最接近的在先編碼的P圖像測得的SNR和圖像比特計(jì)數(shù)被估計(jì)成(SP，rP)。類似地，點(diǎn)(SB，rB)是從最接近的在先編碼的B圖像測得的SNR和圖像比特計(jì)數(shù)估計(jì)成的。還類似地，點(diǎn)(SI，rI)在本優(yōu)選實(shí)施例中也是從最接近的在先編碼的I圖像確定的。
圖6以標(biāo)號600是關(guān)于視頻周期變異的場景變化的后果的曲線圖。在優(yōu)選方案中，調(diào)節(jié)點(diǎn)(SI、rI)406、516以補(bǔ)償場景變化或場景切斷的影響。圖6以標(biāo)號600示出視頻周期變異函數(shù)405，它是SNR(402)的測量值作為圖像位置404的一個(gè)函數(shù)。一個(gè)場景變化/切斷602在圖像位置數(shù)4處發(fā)生。圖中示出平均SNR 418。在場景變化/切斷602之后，SNR平均值變化了Sd dB到達(dá)一個(gè)新的平均SNR值。
利用所示出的視頻周期變異400、參數(shù)速率失真模式500、及場景變化后果600，可進(jìn)一步討論用于確定比特分配的方法100和裝置200。參數(shù)模式500的參數(shù)rI、rP、rB516、518、520和SI、SP、SB406、408、410是由以下公式刷新rI＝rirP＝rprS＝rsSI＝Si-(SP-1-Sp)SP＝SpSB＝Sb其中rI、rP、rB和SI、SP、SB是比特?cái)?shù)和從最近的在先編碼圖像測得的SNR，而SP-1是從緊鄰該在先編碼的I圖像的先前編碼的P圖像測得的SNR。如果發(fā)生場景變化和場景切斷，信噪比將會得到補(bǔ)償。在優(yōu)選實(shí)施方案中，校正值Sd以dB為單位，被估計(jì)為Sd＝Sp-1-Sp，其中SP-1是緊前鄰于該在先編碼I圖像的在先編碼P圖像的被測SNR。為補(bǔ)償SNR變化Sd，針對I圖像509的參數(shù)模式的點(diǎn)(SI，rI)406、516由下式?jīng)Q定
SI＝Si-Sd和rI＝ri，其中(SI，rI)是從最接近的在先編碼的I圖像測得的SNR和比特計(jì)數(shù)。
本發(fā)明通過將一個(gè)圖像組GOP 302上的、加權(quán)的期望平均失真最小化和通過將該期望的每個(gè)GOP的比特平均數(shù)保持在一個(gè)給定的常量，將比特分配到當(dāng)前視頻圖像304。優(yōu)選的加權(quán)的期望平均失真測量值是NIDIδI+NPDPδP+NBDBδB]]>其中每像素平均失真Dx與SNR Sx(以dB為單位)的關(guān)系如下Sx=20log10(255Dx).]]>而且，加權(quán)值δX與相對的周期失真Δx(以db為單位)的關(guān)系如下Δx=20log10(255δx).]]>每個(gè)GOP的比特的目標(biāo)平均數(shù)是NIRI+NPRP+NBRB＝R其中SX和RX是通過參數(shù)模式相關(guān)聯(lián)的。其結(jié)果是，對于當(dāng)前圖像的優(yōu)化比特分配是第一比特?cái)?shù)、第一偏差、第二偏差及第三偏差之和。該比特分配是RX＝rX+dev1+dev2+dev3其中X是當(dāng)前的圖像類型。
從目標(biāo)平均比特?cái)?shù)R和每個(gè)GOP的刷新的平均比特?cái)?shù)NIrI+NPrP+NBrB差值導(dǎo)出第一偏差是dev1=1λx[R-(NIrI+NPrP+NBrB)NIλI+NPλP+NBλB].]]>當(dāng)λI＝λP＝λB時(shí)，該偏差變成dev1=[R-(NIrI+NPrP+NBrB)NI+NP+NB].]]>如果每個(gè)GOP期望的比特平均數(shù)小于每個(gè)GOP的目標(biāo)比特平均數(shù)，則第一偏差使分配給當(dāng)前圖像的比特?cái)?shù)目增加。
從歸一化的SNR、SX-ΔX和估計(jì)的基準(zhǔn)歸一化SNR之差導(dǎo)出的第二偏差是dev2=-1λx[(Sx-Δx)-NIλI(SI-ΔI)+NPλP(SP-ΔP)+NBλB(SB-ΔB)NIλI+NPλP+NBλB].]]>當(dāng)λI＝λP＝λB＝λ時(shí)，該偏差是dev2=-1λ[(Sx-Δx)-NI(SI-ΔI)+NP(SP-ΔP)+NB(SB-ΔB)NI+NP+NB].]]>如果歸一化的SNR高于基準(zhǔn)的歸一化SNR，該偏差使分配給當(dāng)前圖像的比特?cái)?shù)減少。該第二偏差提供了視頻周期的變異。
第三偏差從參數(shù)模式的不同斜率導(dǎo)出。dev3=-1λx[ΛxNIλIΛI+NPλPΛP+NBλBΛBNIλI+NPλP+NBλB]]]>其中λX，例如X∈{I，P，B}是與∧X有如下關(guān)系。Λx=20log10(255λx).]]>當(dāng)λI＝λP＝λB＝λ時(shí)，∧I＝∧P＝∧B＝∧，則該偏差為零。該偏差是補(bǔ)償參數(shù)模式斜率的差異的基礎(chǔ)。當(dāng)對所有的圖像類型而言該斜度都一樣時(shí)，偏差消失。
本發(fā)明提供了在視頻壓縮系統(tǒng)中將比特分配到視頻幀的方法。本發(fā)明能夠較快地自適應(yīng)視頻順序列的變化統(tǒng)計(jì)(如場景切斷)。它還能控制SNR變異量，以提供良好的主觀視覺圖像質(zhì)量，使總體的SNR最大化以提高平均圖像質(zhì)量，并分配比特，以保持平均比特速率。本發(fā)明獲得了比TM5和SM3還好的圖像質(zhì)量。TM5和SM3都緩慢地自適應(yīng)視頻序列的變化統(tǒng)計(jì)，它們都不具有直接的手段用以控制SNR的變化量以提高平均圖像質(zhì)量。
雖然上文描述了示例性的實(shí)施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解在不背離本發(fā)明的條件下可以做出多種改型及修正。據(jù)此，所有的這些改型和修正都應(yīng)包括在本文所附權(quán)利要求書精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用以在視頻信號壓縮系統(tǒng)中為一個(gè)視頻幀序列的當(dāng)前視頻幀確定比特分配的方法，其特征在于包括如下步驟(1A)一收到視頻幀序列，就由視頻壓縮器確定用于壓縮緊鄰在先已編碼的視頻幀的第一比特?cái)?shù)，和該緊鄰在先已編碼視頻幀的信噪比；(1B)利用參數(shù)刷新器刷新多個(gè)預(yù)定的速率失真模式參數(shù)；(1C)根據(jù)至少是第一比特?cái)?shù)和若干個(gè)比特參數(shù)，由偏差確定器確定第一偏差，所述的比特參數(shù)是以用于對預(yù)選數(shù)目的在先編碼視頻幀的比特?cái)?shù)為基礎(chǔ)；(1D)根據(jù)至少是信噪比的信噪比參數(shù)，由偏差確定器確定第二偏差，該信噪比參數(shù)是以對預(yù)選數(shù)目的在先編碼視頻幀壓縮而得到的信噪比為基礎(chǔ)；(1E)根據(jù)從比特?cái)?shù)目變化與信噪比變化之間的預(yù)定關(guān)系所得出的參數(shù)，由偏差確定器確定第三偏差；及(1F)根據(jù)第一比特?cái)?shù)、第一偏差、第二偏差和第三偏差，由比特分配確定器確定用于壓縮當(dāng)前視頻幀的比特分配。
2.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于在所說的步驟(B)中，刷新多個(gè)預(yù)定的速率-失真模式參數(shù)的過程包括對場景變化和場景切斷補(bǔ)償信噪比，在選擇時(shí)，其中針對場景變化和場景切斷補(bǔ)償信噪比包括利用在預(yù)定數(shù)目的視頻幀上從信噪比的變化而獲得的校正值被選用時(shí)，其中的校正值被進(jìn)一步采用，且由下式確定Sd＝Sx-1-Sx式中Sd是校正值，以dB為單位；Sx-1是在先編碼視頻幀的信噪比；而Sx是當(dāng)前視頻幀的信噪比。
3.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，該第一偏差預(yù)定比特-信噪比轉(zhuǎn)換因數(shù)和目標(biāo)平均比特?cái)?shù)的與刷新的均勻比特?cái)?shù)之差的乘積，以下的3A和3B其中之一被選用(3A)其中，第一偏差是由下式確定的dev1=[R-Σx(Nx·rx)λx·Σx(Nx/λx)]]]>式中R是目標(biāo)平均比特?cái)?shù)，Nx是圖像類型X的數(shù)目。rx是圖像類型x的比特?cái)?shù)。而λx是圖像類型X的參數(shù)模式的斜率，并且在進(jìn)一步選擇時(shí)，其中，目標(biāo)平均比特?cái)?shù)按照多個(gè)圖像類型的預(yù)定方案來調(diào)節(jié)。(3B)其中，刷新的平均比特?cái)?shù)是根據(jù)多種圖像類型的一種預(yù)定方案、采用根據(jù)從預(yù)選數(shù)目的在先編碼視頻幀的比特分配而確定的。
4.如權(quán)利要求1的方法其特征在于第二偏差是預(yù)定的比特-信噪比轉(zhuǎn)換因數(shù)與一個(gè)失真差的乘積，用以提供視頻周期的變異，以下的4A和4B至少其中之一被選用；(4A)第二偏差由下式確定dev2=-1λx[(Sx-Δx)-Σx((Sx-Δx)·Nx/λx)Σx(Nx/λx)]]]>式中是圖像類型x的參數(shù)模式的斜率；Nx是圖像類型x數(shù)，Sx是對于圖像類型X的以dB表示的信噪比；Δx是對于圖像類型x的以dB表示的周期變異。(4B)其中失真差是在預(yù)定視頻幀中在先編碼視頻幀的歸一化信噪化與用于預(yù)定視頻幀數(shù)目的加權(quán)估計(jì)平均歸一化信噪比的差值。
5.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于第三偏差是預(yù)定的比特-信噪比轉(zhuǎn)換因數(shù)與一個(gè)轉(zhuǎn)換因數(shù)參數(shù)差的乘積，以下5A和5B至少其中之一被選用；(5A)第三偏差由下式確定dev3=-1λx[Λx-Σx(Nx·Λx/λx)Σx(Nx/λx)]]]>Λx=20log10(255/λx)]]>式中λx是圖像類型X的參數(shù)模式的斜率，而Nx是圖像類型X的數(shù)目；(5B)其中，轉(zhuǎn)換因數(shù)參數(shù)差值是預(yù)定的比特-信噪比轉(zhuǎn)換因數(shù)的對值與預(yù)定的視頻幀數(shù)的預(yù)定轉(zhuǎn)換因數(shù)的對數(shù)值的加權(quán)平均值之差。
6.一種用以在視頻壓縮系統(tǒng)中對一個(gè)視頻幀序列的當(dāng)前視頻幀確定比特分配的裝置，其特征在于包括(6A)一個(gè)視頻壓縮器，一收到視頻幀序列，就確定用于壓縮緊鄰在先編碼圖像幀的第一比特?cái)?shù)和該緊鄰在先編碼視頻幀的信噪比；(6B)一個(gè)參數(shù)刷新器，操作時(shí)與視頻壓縮器耦合，用于接收第一數(shù)目的比特并刷新預(yù)定的速率-失真模式參數(shù)；(6C)一個(gè)偏差確定器工作時(shí)與參數(shù)刷新器耦合用于(6C1)根據(jù)至少是第一比特?cái)?shù)和若干比特參數(shù)確定第一偏差，該比特參數(shù)是以用于對在先編碼視頻幀的預(yù)選數(shù)目進(jìn)行壓縮的比特?cái)?shù)為基礎(chǔ)；(6C2)根據(jù)至少是信噪比和信噪比參數(shù)，確定第二偏差，其信噪比參數(shù)是以從對預(yù)選數(shù)目在先編碼視頻幀進(jìn)行壓縮產(chǎn)生的信噪比為基礎(chǔ)；(6C3)根據(jù)從比特?cái)?shù)變化與信噪比變化之間的預(yù)定關(guān)系導(dǎo)出的參數(shù)確定第三偏差；(6D)一個(gè)比特分配確定器，工作時(shí)與偏差確定器和視頻壓縮器耦合，用于根據(jù)第一比特?cái)?shù)、第一偏差、第二偏差及第三偏差、確定比特分配，以壓縮當(dāng)前視頻信號幀。
7.如權(quán)利要求6的裝置，其特征在于在參數(shù)刷新器中刷新多個(gè)預(yù)定速率-失真模式參數(shù)的過程包括對于場景變化和場景切斷補(bǔ)償信噪比，其中可選擇針對場景變化和場景切斷補(bǔ)償信噪比包括使用在預(yù)定的視頻幀上從信噪比變化而獲得的校正值，可進(jìn)一步選擇的場合，其中校正值，它由下式確定Sd＝Sx-1-Sx式中Sd是以dB表示的校正值；Sx-1是在先編碼的視頻幀信噪比；Sx是當(dāng)前視頻幀的信噪比。
8.如權(quán)利要求6的裝置，其特征在于，第一偏差是預(yù)定的比特-信噪比轉(zhuǎn)換因數(shù)與目標(biāo)平均比特?cái)?shù)與刷新平均比特?cái)?shù)之差的乘積，并可選用第一偏差，它由下式確定dev1=[R-Σx((Nx·rx)λx·Σx(Nx/λx)]]]>式中R是目標(biāo)平均比特?cái)?shù)；Nx是圖像類型X的數(shù)目；rx是圖像類型X的比特?cái)?shù)；λx是圖像類型X的參數(shù)模式的斜率，以下8A-8B至少其中之一被選用(8A)其中，目標(biāo)平均比特?cái)?shù)根據(jù)多種圖像類型的預(yù)定方案而被調(diào)節(jié)；(8B)刷新的平均比特?cái)?shù)是根據(jù)多種圖像類型的預(yù)定，方案利用從在先編碼視頻幀的預(yù)先數(shù)目的比特分配來確定的。
9.如權(quán)利要求6的裝置，其特征在于第二偏差是預(yù)定的比特-信噪比轉(zhuǎn)換因數(shù)與一個(gè)失真差的乘積，用以提供視頻周期變異，以下9A和9B至少其中之一被選用(9A)第二偏差由下式確定dev2=-1λx[(Sx-Δx)-Σx((Sx-Δx)·Nx/λx)Σx(Nx/λx)]]]>式中λx是圖像類型X的參數(shù)模式的斜率；Nx是圖像類型X數(shù)；Sx是對于圖像類型X的以dB表示的信噪比；Δx是對于圖像類型X的，以dB表示的周期變異；以及(9B)其中，失真差是在預(yù)定視頻幀中在先編碼視頻幀的歸一化信噪比和用于預(yù)定視頻幀數(shù)目的加權(quán)估計(jì)平均歸一化信噪比的差。
10.如權(quán)利要求6的裝置，其特征在于第三偏差是預(yù)定比特-信噪比轉(zhuǎn)換因數(shù)和一個(gè)轉(zhuǎn)換因數(shù)參數(shù)差的乘積，以下10A和10B至少其中之一被選用(10A)第三偏差由下式確定dev3=-1λx[Λx-Σx(Nx·Nx/λx)Σx(Nx/λx)]]]>式中λx是圖像類型X的參數(shù)模式的斜率，Nx是圖像類型X的數(shù)目。(10B)其中，轉(zhuǎn)換因數(shù)參數(shù)差是預(yù)定比特-信噪比轉(zhuǎn)換因數(shù)的對數(shù)值和預(yù)定視頻幀數(shù)的預(yù)定轉(zhuǎn)換因數(shù)的對數(shù)值的加權(quán)的平均差。
全文摘要
本發(fā)明提供在視頻壓縮系統(tǒng)中用于將比特分配到圖像的方法(100)和裝置(200)。接收視頻幀(或圖像)的序列，并確定用于壓縮先前編碼幀和用于緊鄰在先編碼視頻幀的比特?cái)?shù)。速率失真模式參數(shù)被刷新。確定第一、第二、第三偏差。最后根據(jù)用于壓縮在先編碼幀的第一比特?cái)?shù)、第一偏差、第二偏差和第三偏差，確定用于幀的比特分配。
文檔編號H04N7/50GK1138932SQ95191296
公開日1996年12月25日 申請日期1995年9月5日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月23日
發(fā)明者鐘越云, 史蒂芬·諾曼·萊文, 詹姆斯·約瑟夫·考斯馬科 申請人:摩托羅拉公司