專利名稱：用于壓縮編碼數(shù)據(jù)的壓縮編碼裝置及記錄裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用沿時間軸相關(guān)性進行高效運動圖象編碼的壓縮編碼裝置，以及記錄表示視頻信號的壓縮編碼數(shù)據(jù)的裝置。
已知的一種高效編碼系統(tǒng)是運動圖象編碼專家組(MPEG)系統(tǒng)。對于MPEG系統(tǒng)，為縮短沿時間軸的冗余而進行內(nèi)圖象預測。為此，MPEG系統(tǒng)提供三種圖象類型，即內(nèi)圖象或I-圖象、預測編碼圖象或P-圖象和雙向編碼圖象或B-圖象。I-圖象是一種內(nèi)編碼圖象即在一幀自身內(nèi)編碼的圖象，而P-圖象是通過正向預測編碼的圖象，B-圖象是通過雙向預測編碼的圖象。
為了能夠隨機存取，MPEG系統(tǒng)也使用圖象組或GOP結(jié)構(gòu)。即以一組中的多個圖象作為一個單元進行隨機存取。
如

圖1所示，對于按MPEG系統(tǒng)編碼的圖象數(shù)據(jù)，將編碼序列中從I-圖象I(3)開始到下一個I-圖象I(12)之前的圖象結(jié)束的圖象數(shù)據(jù)分成一個GOP組。其原因是，對于以該方式分組的圖象，當通過對不采用幀間相關(guān)的I-圖象解碼進行可變速重放時可實現(xiàn)圖象重放，并且通過檢測每個GOP中設置的規(guī)定GOP入口點的GOP標題可容易地隔離I-圖象。
雖然可任意選擇一個GOP的長度和結(jié)構(gòu)，在一般應用中總是保持一個GOP的長度不變并固定一個GOP中I-圖象、P圖象和B圖象的數(shù)量和結(jié)構(gòu)。
然而，對應一個固定結(jié)構(gòu)的GOP，如果已經(jīng)出現(xiàn)景象變換的圖象是P-圖象或B-圖象，則不能平滑地對該圖象進行編碼，包含該圖象的GOP的圖象質(zhì)量會劣化。
因此，對于所提出的采用上述MPEG系統(tǒng)的壓縮編碼裝置進行下列處理，如圖2所示。
首先，將輸入的視頻信號提供給景象變換檢測電路501，用于檢測輸入視頻信號中的景象變換。同時，將該輸入視頻信號存儲在幀存儲器502中。在所提出的裝置中，設定每個GOP中的圖象數(shù)量為常規(guī)操作的9幅圖象。因此幀存儲器502的存儲容量為2個GOP，即18幅圖象。當輸入視頻信號的18幅圖象存儲在幀存儲器502中時，由景象變換檢測電路501檢測18幅圖象中出現(xiàn)的任何景象變換。在將幀存儲器502中保持的圖象提供給編碼電路506之前，定時控制電路505根據(jù)景象變換檢測電路501的檢測輸出確定一個GOP結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)在假設將存儲器502中存儲從B-圖象B(1)至P-圖象P(18)的圖象序列的狀態(tài)稱為緩沖狀態(tài)1，存儲器502中存儲從B-圖象B(10)至I-圖象I(27)的圖象序列的狀態(tài)稱為緩沖狀態(tài)2，存儲器502中存儲從B-圖象B(19)至P-圖象P(36)的圖象序列的狀態(tài)稱為緩沖狀態(tài)3，如圖3所示。這些狀態(tài)是這樣的對于一個固定的GOP結(jié)構(gòu)，一個GOP和下一個GOP之間的邊界是一個GOP點，從一個GOP點到第二GOP點的18幅圖象存儲在幀存儲器502中。對于緩沖狀態(tài)1，如果景象變換檢測電路501在第15幅圖象，即圖3的I-圖象I(15)檢測到景象變換，定時控制電路505則設定一個GOP由顯示或圖象序列中的第1幅圖象B(1)到第12幅圖象I(12)組成。對于緩沖狀態(tài)2，如果景象變換檢測電路501在第25幅圖象，即B-圖象B(25)檢測到景象變換，定時控制電路505則設定一個GOP由顯示序列中的第13幅圖象B(13)到第24幅圖象P(24)組成。對于緩沖狀態(tài)3，如果景象變換檢測電路501仍未檢測到新的景象變換，定時控制電路505則設定一個GOP由顯示序列中從前一景象變換點到下一個GOP點組成，即由第25幅圖象B(25)到第27幅圖象I(24)組成。
如上所述，定時控制電路505在兩個GOP范圍內(nèi)可變地設定一個GOP的長度和結(jié)構(gòu)，并將所對應的諸如將在下文說明的包含處理模式標記和圖象類型信息信號之類的定時控制信號路由選擇到運動矢量檢測或運動估算器(ME)電路503、編碼電路506和速率控制電路507。
ME電路503、編碼處理電路506和速率控制電路507根據(jù)來自定時控制電路505的定時控制信號進行處理操作。
下面參考圖4的流程圖說明電路507的比特率控制操作。通常，比特率控制電路507包括一經(jīng)適當編程的微計算機(未示出)。該微計算機啟動時，首先在步驟S171將參數(shù)初始化，以進入中斷等待狀態(tài)(步驟S172)。如果施加一個中斷，則在步驟S173、S174捕獲上述處理模式標記和圖象類型信息以判斷該中斷特性。響應該處理模式標記在步驟S175、步驟S176和步驟S177分別給出該中斷是否基于GOP、基于圖象或基于宏塊的判定，并根據(jù)該判定結(jié)果執(zhí)行基于GOP的處理(步驟S178)、基于圖象的處理(步驟S1710)或基于宏塊的處理(步驟S1711)。
在步驟S178，如果判斷該中斷是基于GOP的中斷，則在步驟S1781捕獲當前處理的GOP，即當前GOP的I-、P-和B圖象數(shù)量，并在步驟S1782計算剩余比特量或分配給當前GOP的編碼信息剩余量。在步驟S1783從一種圖象類型向另一種圖象類型初始化發(fā)送緩沖器(未示出)。
對于上述背景技術(shù)中的壓縮編碼裝置100，由于一個GOP的大小和結(jié)構(gòu)響應景象變換檢測結(jié)果在2個GOP范圍內(nèi)變化，幀存儲器502所需要的容量為2個GOP，即18幅圖象。由于幀存儲器502容量非常大，其產(chǎn)品成本增加。
另外，由于對編碼電路506的比特率控制是根據(jù)定時控制電路505確定的GOP由來自定時控制電路505的定時控制信號執(zhí)行的，每當由定時控制電路505確定的GOP的大小改變時需要計算總比特率。換句話說，如圖4所示，由于每當一個GOP的大小變化時需要從分配給當前GOP的比特中計算剩余比特量，使比特率控制操作變得復雜。
另一方面，如果將通過背景技術(shù)的壓縮編碼裝置獲得的比特流記錄在記錄介質(zhì)上，在規(guī)定恒定碼生成比特范圍的點信息中缺乏該比特流，以致仍不能由為在記錄介質(zhì)上進行重寫而構(gòu)成的重寫系統(tǒng)針對記錄介質(zhì)的預定范圍進行準確地寫入或重寫。
因此本發(fā)明的目的是提供一種壓縮編碼裝置和記錄所壓縮的編碼數(shù)據(jù)的裝置，這些裝置通過明顯減少所需存儲器大小或容量可降低產(chǎn)品成本。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種壓縮編碼裝置和用于記錄所壓縮的編碼數(shù)據(jù)的裝置，這些裝置簡化了壓縮編碼操作。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種壓縮編碼裝置，該裝置可在記錄介質(zhì)上預定位置的預定范圍內(nèi)正確寫入或重寫壓縮編碼數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種編碼數(shù)據(jù)的記錄裝置，該裝置可在記錄介質(zhì)上預定位置的預定范圍內(nèi)正確寫入或重寫編碼數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，根據(jù)利用幀間預測的編碼系統(tǒng)對由多幅圖象組成的視頻信號編碼的編碼裝置包括存儲裝置，用于存儲輸入的視頻信號；變換點檢測裝置，用于檢測輸入視頻信號圖象的變換點；編碼裝置，用于以固定編碼長度作為編碼單元對存儲裝置中存儲的圖象編碼，以產(chǎn)生比特流；定時控制裝置，用于根據(jù)變換點檢測裝置的檢測結(jié)果確定包括至少一幅內(nèi)部圖象的一組圖象并通過編碼裝置控制圖象組中每幅圖象固定長度編碼的處理定時；以及速率控制裝置，用于在定時控制裝置的控制下根據(jù)變換點檢測裝置的檢測結(jié)果控制編碼裝置中碼生成速率范圍。上文中，速率控制裝置設定從一幅緊接內(nèi)圖象的圖象到下一幅內(nèi)圖象的范圍作為碼生成速率范圍。如果出現(xiàn)景象變換，將預先分配給該內(nèi)圖象的編碼信息剩余量分配給另一幅圖象。如果在該內(nèi)圖象中檢測到一個諸如景象變換之類的變換點，則將已經(jīng)出現(xiàn)變換點的圖象轉(zhuǎn)換到一幅內(nèi)圖象進行固定長度編碼，以便不劣化圖象質(zhì)量重放記錄介質(zhì)上記錄的數(shù)據(jù)，并因此獲得最佳重放圖象。由于僅要求存儲裝置具有至少三幅圖象的存儲容量，與常規(guī)裝置相比可明顯降低存儲規(guī)模，從而降低裝置的產(chǎn)品成本。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，用于根據(jù)采用幀間預測的編碼系統(tǒng)對由多幅圖象組成的視頻信號編碼并在記錄介質(zhì)上記錄該編碼數(shù)據(jù)的裝置包括存儲裝置，用于存儲輸入的視頻信號；變換點檢測裝置，用于檢測輸入視頻信號圖象的變換點；編碼裝置，用于以固定長度作為編碼單元對存儲裝置中存儲的圖象編碼，以產(chǎn)生比特流；定時控制裝置，用于根據(jù)變換點檢測裝置檢測結(jié)果確定包括至少一幅內(nèi)圖象的一組圖象并通過該編碼裝置控制圖象組中每幅圖象固定長度編碼的處理定時；速率控制裝置，用于在定時控制裝置的控制下根據(jù)變換點檢測裝置的檢測結(jié)果控制編碼裝置中碼生成速率范圍；以及記錄裝置，用于將由該編碼裝置獲得的比特流記錄在記錄介質(zhì)上。速率控制裝置設定從一幅緊接內(nèi)圖象的圖象到下一幅內(nèi)圖象的范圍作為碼生成速率范圍。如果出現(xiàn)景象變換，將預先分配給內(nèi)圖象的編碼信息的剩余量分配給另一幅圖象。如果在該內(nèi)圖象中檢測到一個諸如景象變換之類的變換點，則將已經(jīng)出現(xiàn)變換點的圖象轉(zhuǎn)換到一幅內(nèi)圖象進行固定長度編碼，以便不劣化圖象質(zhì)量重放記錄介質(zhì)上記錄的數(shù)據(jù)，并因此獲得最佳重放圖象。由于僅要求存儲裝置具有至少三幅圖象的存儲容量，與常規(guī)記錄裝置相比可明顯降低存儲規(guī)模，從而降低裝置的產(chǎn)品成本。
對于根據(jù)本發(fā)明的編碼裝置，速率控制裝置將圖象數(shù)量固定在碼生成速率范圍內(nèi)并固定一個起始圖象。這樣可校正固定的長度編碼。為了在記錄介質(zhì)上記錄通過編碼裝置獲得的編碼數(shù)據(jù)，可將編碼數(shù)據(jù)可靠地寫入或重寫在記錄介質(zhì)的預定范圍中。由于編碼生成速率范圍是固定的，因此無需計算所需的編碼長度，從而簡化編碼過程。
對于根據(jù)本發(fā)明的編碼裝置，速率控制單元根據(jù)檢測的景象變換將碼生成速率加倍。如果輸入視頻信號中出現(xiàn)諸如景象變換之類的變換點，可將預先分配給內(nèi)圖象的編碼信息量可靠地分配給另一幅圖象。
對于根據(jù)本發(fā)明的編碼裝置，編碼裝置在速率控制裝置的控制下將規(guī)定碼生成速率范圍的信息插入該比特流。這樣，當記錄通過編碼裝置獲得的編碼數(shù)據(jù)時，可將編碼數(shù)據(jù)更可靠地寫入和重寫在記錄介質(zhì)的預定范圍內(nèi)。
對于根據(jù)本發(fā)明的編碼裝置，超越變換點檢測裝置的檢測結(jié)果直到該編碼裝置對另一幅圖象進行固定長度編碼。這樣，即使出現(xiàn)景象變換也可將固定長度編碼保持在碼生成速率預定范圍內(nèi)。
對于根據(jù)本發(fā)明的編碼裝置，變換點檢測裝置通過在幀間預測中運動矢量檢測時發(fā)現(xiàn)的剩余信息檢測輸入視頻信號的變換點。這樣能校正輸入視頻信號中變換點的檢測。
圖1是根據(jù)背景技術(shù)的一個GOP范圍和比特率控制的示意圖；圖2是根據(jù)背景技術(shù)的編碼裝置的結(jié)構(gòu)方框圖；圖3是圖2的編碼裝置中已經(jīng)出現(xiàn)景象變換情況下圖象類型管理示意圖；圖4是圖2的編碼裝置中比特控制流程圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的壓縮編碼裝置的結(jié)構(gòu)方框圖；圖6是背景技術(shù)的編碼裝置與根據(jù)本發(fā)明的編碼裝置相比一個GOP構(gòu)形和比特率控制示意圖；圖7是圖5的編碼裝置中出現(xiàn)景象變換情況下圖象類型管理示意圖；圖8是圖5的裝置中用來參考說明比特控制的流程圖；圖9是以系數(shù)為2增強比特率控制的情況下圖象類型管理示意圖；圖10是以系數(shù)為2增強比特率控制的情況下用來參考說明比特率控制的示意圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明一個改進實施例的編碼裝置的結(jié)構(gòu)方框圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明實施例的編碼數(shù)據(jù)記錄裝置的結(jié)構(gòu)方框圖；圖13是圖12所示記錄裝置的編碼電路中出現(xiàn)景象變換的圖象類型管理示意圖；圖14是可用于圖12記錄裝置的盤形記錄介質(zhì)固定長度單元的示意圖；圖15是MPEG2系統(tǒng)比特流格式示意圖；圖16是在記錄介質(zhì)上記錄比特流時至少一個或更多比特率控制單元組合情況的示意圖；和圖17是在記錄介質(zhì)上記錄比特流時I-圖象的正常位置首先進入比特率控制的情況的示意圖。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明實施例的編碼裝置100，包括一個景象變換檢測電路101和一個幀存儲器102，經(jīng)輸入端子1向二者提供輸入視頻信號。該編碼裝置100還包括一個計數(shù)器104和一個定時控制電路105，計數(shù)器104和景象變換檢測電路101的輸出提供給該定時控制電路。編碼裝置100還包括一個運動矢量檢測或運動估算器(ME)電路103，幀存儲器102和定時控制電路105的輸出提供給該運動矢量檢測或運動估算器電路103，定時控制電路105的輸出提供給速率控制電路107。在編碼裝置100中，幀存儲器102、ME電路103、定時控制電路105和速率控制電路107的輸出提供給編碼處理電路106，定時控制電路105和編碼處理電路106的輸出提供給可變長度編碼(VLC)電路109。此外，在編碼裝置100中，VLC電路109的輸出提供給輸出控制電路112，VLC電路109的輸出和輸出控制電路112的輸出提供給碼緩沖器110。編碼裝置100還包括一個輸出接口(I/F)電路111，輸出控制電路112和碼緩沖器110的輸出提供給該輸出接口電路111，VLC電路109和輸出I/F電路111的輸出提供給緩沖計數(shù)器108。
定時控制電路105的輸出也提供給幀存儲器102，碼緩沖器110還接收輸出I/F電路111和VLC電路109的輸出，碼緩沖器110的輸出提供給速率控制電路107。
上述編碼裝置100采用MPEG系統(tǒng)，并操作由幀間編碼圖象(I-圖象)、正向預測編碼圖象(P-圖象)和雙向預測編碼圖象或B-圖象組成的圖象數(shù)據(jù)。原始圖象數(shù)據(jù)以圖6所示的圖象序列B(1)、B(2)、I(3)、B(4)、B(5)、P(6)、…作為視頻信號進入圖5所示的編碼裝置100中。因此，如果將組成一個GOP的輸入視頻信號的圖象數(shù)量設定為9，該GOP則由B(1)至P(9)組成。在編碼圖象中，進入上文的圖象序列，根據(jù)GOP結(jié)構(gòu)規(guī)則以一個GOP為單元對在其位置互換的相應圖象進行編碼。換句話說，如圖6所示，編碼是在以與圖象序列不同的編碼序列I(3)、B(1)、B(2)、P(6)、B(4)、B(5)、…進行的。
下面將說明編碼裝置100中所進行的一系列操作。
將提供給編碼裝置100的視頻信號送到景象變換檢測電路101和幀存儲器102。
由于由編碼裝置100處理的原始圖象數(shù)據(jù)在I-圖象和P-圖象之間具有兩幅B圖象，如圖6所示，幀存儲器102的存儲容量為三個圖象。因此，輸入視頻信號是以其三幅圖象為單元存儲在幀存儲器102中。
景象變換檢測電路101檢測輸入視頻信號中已出現(xiàn)景象變換的任何圖象，并將該檢測結(jié)果提供給定時控制電路105。
圖5所示的計數(shù)器104由圖象計數(shù)器104a、宏塊計數(shù)器104b和進行各種其它計數(shù)操作的計數(shù)器104c組成。計數(shù)器104檢測輸入視頻信號中的水平同步信號和垂直同步信號并對宏塊中的時鐘、圖象中的宏塊數(shù)量和GOP中的圖象數(shù)量按與這些同步信號的時間關(guān)系計數(shù)。計數(shù)器104的計數(shù)值提供給定時控制電路105。
圖5中所示的定時控制電路105包括一個GOP標記發(fā)生器105a、一個圖象標記發(fā)生器105b、一個宏塊發(fā)生器105c、一個用于設定固定長度的點標記發(fā)生器105d和一個用于產(chǎn)生各種定時信號的定時發(fā)生器105e。定時控制電路105根據(jù)來自計數(shù)器104的各種計數(shù)值和景象變換檢測電路101的檢測結(jié)果設定I-、P-和B-圖象以及GOP點的位置。因此，定時控制信號105通過上述發(fā)生器105a至105e為I-、P-和B-圖象以及GOP點的位置產(chǎn)生定時控制信號，以及下文說明的處理模式標記和圖象類型信息，并將所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)發(fā)送到幀存儲器102、ME電路103、編碼電路106、VLC電路109和速率控制電路107。下面將詳細說明由定時控制電路105確定I-、P-和B-圖象以及GOP點的位置的過程。
由從定時控制電路105提供給后者的定時控制信號以在GOP中的圖象與原始圖象序列不同排列的編碼序列讀出幀存儲器102中存儲的圖象。從幀存儲器102讀出的圖象提供給ME電路103和編碼處理電路106。
ME電路103根據(jù)來自定時控制電路105的定時控制信號使如下說明的編碼處理電路106的幀存儲器106g中存儲的前一圖象的讀出結(jié)果作為檢索幀，并根據(jù)運動矢量檢測前一圖象中的哪一個塊由來自幀存儲器102的一幅圖象的每個塊匹配。ME電路103將所檢測的運動矢量路由選擇到編碼處理電路106。
編碼處理電路106還包括一個減法電路106a，來自幀存儲器102的圖象提供給該減法電路106a的一個輸入端；和一個正交變換電路106b，該正交變換電路106b在所說明的編碼裝置100中是離散余弦變換(DCT)電路。編碼處理電路106還包括量化電路106c，DCT電路106b的輸出提供給該量化電路106c；和一個反相量化電路106d，量化電路106c的輸出提供給該反相量化電路106d。另外，在編碼處理電路106中，反相量化電路106d的輸出提供給反相DCT106e，加法電路106f在其輸入端之一接收反相DCT電路106e的輸出。加法電路106f的輸出提供給幀存儲器106g，運動補償預測或運動補償器(MC)電路106h接收幀存儲器106g的輸出。運動補償器電路106h的輸出提供給減法電路106a的第二個輸入端以及加法電路106f的第二輸入端。
將ME電路103的輸出，即上述運動矢量信息提供給幀存儲器106g，而將速率控制電路107的輸出提供給量化電路106c和反相量化電路106d，量化電路106c的輸出提供給VLC電路109。
下面將說明的編碼處理電路106的每步處理是根據(jù)來自定時控制電路105的定時控制信號控制的。
MC電路106h利用幀存儲器106g中存儲的運動失量信息讀出幀存儲器106g中存儲的前一圖象以對其進行運動補償。MC電路106h將經(jīng)運動補償?shù)那耙粓D象按規(guī)定路線發(fā)送到減法電路106a，并將該圖象存儲在幀存儲器106g中。
減法電路106a求出來自幀存儲器102的圖象與經(jīng)MC電路106h進行運動補償前的圖象之間的差，并將所得到的差數(shù)據(jù)按規(guī)定路線發(fā)送到DCT電路106b。
DCT電路106b對來自減法電路106a的差數(shù)據(jù)進行二維DCT并將所得到的DCT系數(shù)按規(guī)定路線發(fā)送到量化電路106c。
量化電路106c在速率控制電路107的控制下以任意量化級Q量化來自DCT電路106b的DCT系數(shù)，并將所得到的量化DCT系數(shù)按規(guī)定路線發(fā)送到VLC電路109和反相量化電路106d。
反相量化電路106d在速率控制電路107的控制下以量化電路106c采用的量化級Q反相量化來自量化電路106c的量化數(shù)據(jù)，用于恢復此后提供給反相DCT電路106e的DCT系數(shù)。
反相DCT電路106e對來自反相量化電路106d的DCT系數(shù)進行反相DCT，用于將來自反相量化電路106d的DCT系數(shù)恢復成空間軸數(shù)據(jù)，即恢復成由減法電路106a獲得的差數(shù)據(jù)，并將所得到的差數(shù)據(jù)按規(guī)定路線發(fā)送到加法電路106f。加法電路106f將從MC電路106h獲得的經(jīng)運動補償?shù)那皥D象加到來自反相DCT電路106e的差數(shù)據(jù)，用于恢復作為前圖象存儲在幀存儲器106g中的當前圖象。
將由ME電路103和編碼處理電路106在時間軸和頻率軸減少冗余的數(shù)據(jù)從編碼處理電路106輸出到VLC電路109。VLC電路109根據(jù)來自定時控制電路105的相應定時控制信號向來自編碼處理電路106的數(shù)據(jù)分配可變長度碼，并將所產(chǎn)生的比特流存儲在碼緩沖器110中。
碼緩沖器110在輸出控制電路112的控制下經(jīng)輸出接口電路111輸出來自VLC電路109的比特流。
此時，緩沖計數(shù)器108對由VLC電路109寫入碼緩沖器110的數(shù)據(jù)的次數(shù)進行計數(shù)，以檢測實際產(chǎn)生的編碼數(shù)據(jù)的比特數(shù)。緩沖計數(shù)器108還對從碼緩沖器110向輸出接口電路111讀出的數(shù)據(jù)的次數(shù)進行計數(shù)，以檢測碼緩沖器110的占據(jù)或存儲比。緩沖計數(shù)器108將所檢測的比特數(shù)量信息以及所檢測的緩沖器存儲比信息按規(guī)定路線發(fā)送到速率控制電路107。
速率控制電路107根據(jù)所檢測的比特數(shù)量信息和來自緩沖計數(shù)器108的緩沖存儲比信息控制編碼處理電路106的量化電路106c和反相量化電路106d，以保持所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量比所要求的固定長度比特數(shù)低并避免來自碼緩沖器110的溢出。
下面將說明由定時控制電路105和輸出控制電路112進行的處理以確定I-、P-和B-畫面以及GOP點的位置。
首先應該指出，對于圖3所示背景技術(shù)的編碼裝置，通過編碼獲得的比特流發(fā)送中比特率控制的范圍與GOP范圍相同，并設定剩余比特數(shù)量為所考慮的GOP的比特預定數(shù)量。每當編碼GOP的圖象時，控制剩余比特數(shù)量降低以使其在編碼GOP的最后圖象之后變成0。
反之，對于根據(jù)本發(fā)明的編碼裝置100，比物率控制范圍不同于GOP范圍，如圖6所示，以至例如對于從編碼序列中I(3)至B(8)和GOP范圍，該比特率控制范圍是從緊接I-圖象I(3)的B-圖象B(1)到下一個GOP的I-圖象I(12)。通過對I圖象I(12)的比特率控制，大量剩余比特保留在GOP后端。根據(jù)本發(fā)明的編碼裝置100采用了比特保留在GOP后端的事實。
更具體地說，如果將視頻信號如圖7所示以B(1)、B(2)、I(3)、B(4)、B(5)、P(6)、…的圖象序列提供給編碼裝置，前三幅圖象，即B(1)、B(2)和I(3)首先存儲在幀存儲器102中。稱其為緩沖狀態(tài)1。
然后，定時控制電路105產(chǎn)生并發(fā)送定時控制信號，該定時控制信號使最后進入的圖象I(3)首先從幀存儲器102讀出到編碼處理電路106和ME電路103。此后，定時控制電路105產(chǎn)生并發(fā)送定時控制信號，該定時控制信號使圖象B(1)和B(2)按該序列從幀存儲器102讀出到編碼處理電路106和ME電路103。
這樣，圖象I(3)、B(1)和B(2)按所述的序列提供給編碼處理電路106，上述編碼操作是按如上所述方式對依次提供的圖象進行的。
定時控制電路105產(chǎn)生的定時控制信號也提供給速率控制電路107。在緊接圖象I(3)的圖象B(1)提供給編碼處理電路106的時刻由來自定時控制電路105的定時控制信號復位速率控制電路107。
此后，三幅圖象B(4)、B(5)和P(6)存儲在幀存儲器102中。稱其為緩沖狀態(tài)2。
這種情況下，定時控制電路105產(chǎn)生并發(fā)送定時控制信號，該定時控制信號使上述圖象按P(6)、B(4)和B(5)的順序從幀存儲器102讀出到編碼處理電路106和ME電路103。編碼處理電路106再次對從幀存儲器102依次向其提供的圖象編碼。
此后，三幅圖象B(7)、B(8)和P(9)存儲在幀存儲器102中。稱其為緩沖狀態(tài)3。
這種情況下，定時控制電路105產(chǎn)生并發(fā)送定時控制信號，該定時控制信號使上述圖象按P(9)、B(6)和B(8)的順序從幀存儲器102讀出到編碼處理電路106和ME電路103。編碼處理電路106再次對從幀存儲器102依次向其提供的圖象編碼。
對于編碼裝置100，由于輸入視頻信號的9幅圖象分在一起作為一個GOP，定時控制電路105根據(jù)計數(shù)器104中圖象計數(shù)器104a的計數(shù)值在第九幅圖象P(9)進入后檢測GOP點。由于緩沖狀態(tài)1、2或3中未出現(xiàn)景象變換，定時控制電路105按編碼順序從I(3)到B(8)設定一個GOP的范圍，并從GOP標記發(fā)生器105a向VLC電路109和速率控制電路107發(fā)送規(guī)定GOP點的GOP標記。此時，分配給該GOP的比特中的大量比特保留在該GOP的最后圖象B(8)中。
此后，三幅圖象B(10)、B(11)和I(12)存儲在幀存儲器102中。該狀態(tài)稱為緩沖狀態(tài)4。
這種情況下，定時控制電路105產(chǎn)生并發(fā)送定時控制信號，該定時控制信號使上述圖象按I(12)、B(10)和B(11)的順序從幀存儲器102讀出到編碼處理電路106和ME電路103。并進一步由編碼處理電路106對所讀出的圖象編碼。
定時控制電路105已經(jīng)按編碼順序?qū)D象I(3)到B(8)設定為一個GOP。在設定緊接該GOP最后圖象的圖象B(10)之前，即將圖7中緊接圖象I(12)的B圖象B(10)提供給編碼處理電路106前，定時控制電路105的固定長度設定點標記發(fā)生器105d向速率控制電路107和VLC電路109發(fā)送規(guī)定固定長度設定點的標記。
速率控制電路107檢測來自固定長度設定點標記發(fā)生器105d的標記，并響應該檢測，該速率控制電路107針對當前GOP復位剩余比特數(shù)量并設定分配給下一個GOP的剩余比特數(shù)量。
VLC電路109檢測來自固定長度設定點標記發(fā)生器105d的標記并將該標記作為固定長度點標記插入所執(zhí)行的比特率控制范圍內(nèi)第一圖象的圖象標題中，即圖象B(10)的圖象標題內(nèi)，如下文所詳細描述的。
在MPEG2系統(tǒng)的比特流中，例如如圖15所示以及下文所進一步詳細描述的，一個序列擴展部分直接設置在序列標題之后。該序列擴展部分作為一個標記用于從不具備序列擴展部分的MPEG1系統(tǒng)識別具有該序列擴展部分的MPEG2系統(tǒng)。該序列擴展部分描述了MPEG2中設置的各種工具。MPEG2系統(tǒng)的比特流可借助該序列擴展部分和功能擴展部分實現(xiàn)大量附加功能并保持與MPEG1系統(tǒng)的可互換性。
如果將MPEG2系統(tǒng)用于將本發(fā)明具體化的編碼裝置100，將″11 11 11 11(字節(jié))″作為一個字節(jié)(＝8比特)區(qū)域中的固定長度點標記按照將上述固定長度點標記插入圖象標題中的方式插入緊接該圖象編碼功能擴展部分的擴展部分和用戶數(shù)據(jù)部分中的用戶數(shù)據(jù)中。
如果從VLC電路109的輸出比特流檢測到固定長度點標記，輸出控制電路112控制輸出接口電路111和碼緩沖器110以加入與該固定長度點標記和下一個固定長度點標記之間的一個固定長度的不足部分對應的比特。
響應固定長度設定點標記發(fā)生器105d輸出的標記將固定長度點標記以這種方式插入預定比特率控制單元第一圖象的圖象標題中。設定比特率控制范圍或單元(A)以使其與GOP范圍不同，即設定其范圍為從一個固定長度點標記到下一個固定長度點標記，例如從圖象I(3)到下一個GOP的圖象I(12)。因此，以對該GOP最后圖象B(8)編碼所剩的大比特數(shù)對該比特率控制范圍或單元的最后I-圖象I(12)進行比特率控制。
此后，三幅圖象B(13)、B(14)和B(15)存儲在幀存儲器102中。該狀態(tài)稱為緩沖狀態(tài)5。
如果在第15幅圖象I(15)中檢測到景象變換，定時控制電路105設定圖象I(12)到B(11)作為該編碼序列中的一個GOP。定時控制電路105產(chǎn)生一個定時控制信號，該定時控制信號將帶有本應分配給一幅P-圖象的時隙的第15幅作為I-圖象處理。換句話說，定時控制電路105產(chǎn)生并發(fā)送定時控制信號，該定時控制信號使圖象I(15)首先從幀存儲器102讀出到編碼處理電路106和ME電路103。因此，該圖象I(15)中分配給GOP的剩余比特數(shù)量明顯減少。
這樣設定了三幅圖象B(16)、B(17)和P(18)存儲在幀存儲器102中的緩沖狀態(tài)6。當達到已經(jīng)將三幅圖象B(19)、B(20)和P(21)存儲在幀存儲器102中的緩沖狀態(tài)7時，定時控制電路105產(chǎn)生定時控制信號，該定時控制信號將占據(jù)本應分給I-圖象的時隙的第21幅圖象作為P-圖象處理。
換句話說，在緩沖狀態(tài)7，定時控制電路105產(chǎn)生并向幀存儲器102發(fā)送定時控制信號，該定時控制信號使圖象P(21)最后從幀存儲器102讀出到編碼處理電路106和ME電路103。
另一方面，定時控制電路105的固定長度設定點標記發(fā)生器105d在當前GOP的比特率控制范圍或單元(B)，將與景象變換檢測和其結(jié)果無關(guān)的前比特率控制范圍或單元(A)在相同的時刻將規(guī)定固定長度點的標記按規(guī)定路線發(fā)送到速率控制電路107和VLC電路109。因此，該比特率控制范圍(B)與GOP范圍不同，以便在預定范圍內(nèi)的所有時間執(zhí)行比特率控制。
假如已經(jīng)完成將三幅圖象B(22)、B(23)和P(24)存儲在幀存儲器102中的緩沖狀態(tài)8，以及將三幅圖象B(25)、B(26)和I(27)存儲在幀存儲器102中的緩沖狀態(tài)9，同時在第25幅圖象B(25)中已經(jīng)檢測到景象變換，定時控制電路105則從前面提到的在第15圖象檢測景象變換的時間開始設定該編碼序列中的圖象I(15)至B(23)作為一個GOP。定時控制電路105還產(chǎn)生定時控制信號，該定時控制信號將本應分配給P-圖象的時隙中的第25圖象作為I圖象I(27)處理。
在三幅圖象B(28)、B(29)和P(30)存儲在幀存儲器102中的緩沖狀態(tài)10中，定時控制電路105產(chǎn)生定時控制信號，該定時控制信號將本應分配給I-圖象的時隙中的第28圖象作為P-圖象P(30)處理。
另一方面，固定長度點標記發(fā)生器105d在當前GOP的比特率控制范圍或單元(C)與景象變換檢測結(jié)果無關(guān)的比特率控制范圍(A)和(B)相同的時刻將規(guī)定固定長度點的標記按規(guī)定路線發(fā)送到速率控制電路107和VLC電路109。因此，該比特率控制范圍(C)與GOP范圍不同，并在預定范圍內(nèi)的所有時間執(zhí)行比特率控制。
下面將參考圖8的流程圖詳細說明由比特率控制電路107執(zhí)行的比特率控制順序。
通常，速率控制電路107可由適當編程的微計算機(未示出)構(gòu)成。該微計算機啟動時，首先在步驟S41對參數(shù)初始化，以便在步驟S42進入中斷等待狀態(tài)。如果應用中斷，則在步驟S43和步驟S44捕獲來自定時控制電路105的上述處理模式標記和圖象類型信息，以判斷該中斷的特性。
在圖4所示背景技術(shù)中，對該中斷是基于GOP、基于圖象或是基于宏塊的判斷是通過檢測來自處理模式標記的GOP標記、圖象標記或宏塊標記實現(xiàn)的。然而，對于具體化為本發(fā)明的編碼裝置100，在規(guī)定該中斷是基于GOP的GOP標記的位置中檢測固定長度標記。如果檢測到該固定長度標記則進行基于固定長度單元的處理。
更具體地說，在圖8中，判斷是否已經(jīng)在步驟S45從該處理模式標記檢測到固定長度標記。如果檢測到固定長度標記，則在步驟S46將當前GOP的剩余比特數(shù)量復位，并在返回到步驟S42之前的步驟S47將碼緩沖器110從一種圖象類型復位到另一種圖象類型以等待中斷。換句話說，由于編碼裝置100的比特率控制范圍為常數(shù)，無需計算所要固定的長度，僅需復位剩余比特的數(shù)量。
如果在步驟S45未檢測到固定長度設定標記，該程序則進展到步驟S48，在該步驟中從處理模式標記判斷是否已經(jīng)從處理模式標記檢測到圖象標記。
如果已經(jīng)在步驟S48檢測到圖象標記，則在步驟S49更新剩余比特數(shù)量。從更新前的剩余比特數(shù)量減去前一圖象中實際求出的比特數(shù)量求出剩余比特數(shù)量。照此求出的更新后的剩余比特數(shù)量作為當前圖象的剩余比特數(shù)量。
在步驟S410從前一圖象量化尺度的平均值求出復雜程度并使該復雜程序從一種圖象類型更新到另一種圖象類型。
然后在步驟S411計算諸如前一圖象空間分辨率的值的平均活動性(activity)。
然后在步驟S412計算當前圖象的比特總數(shù)，返回到步驟S42之前在步驟S413計算從一個宏塊到另一個宏塊的比特總數(shù)以等待中斷。
如果在步驟S48未發(fā)現(xiàn)圖象標記，該程序則進展到步驟S414，從處理模式標記判斷是否已經(jīng)檢測到該宏塊。
如果已經(jīng)檢測到該宏塊，則根據(jù)碼緩沖器110的存儲比和根據(jù)前一圖象平均活動性與當前圖象宏塊活動性之比在步驟S415確定量化尺度。
在下一個步驟S416，利用宏塊中實際產(chǎn)生或生成的比特數(shù)量和試圖包括在一個宏塊中的比特總數(shù)更新碼緩沖器110，然后該程序返回到步驟S42以等待中斷。
對于上述編碼裝置100，如果設定沒有景象變換的GOP范圍從一個I-圖象擴展到編碼序列中下一個GOP的I-圖象前的圖象，則將從緊接該I-圖象的圖象擴展到下一個GOP的I-圖象的范圍作為比特率控制范圍。如果已經(jīng)出現(xiàn)景象變換，該比特率控制范圍保持恒定，將本應預定作為P-圖象處理的圖象，即在原始圖象序列中作為P-圖象出現(xiàn)的圖象作為I-圖象處理，并將最終應保留的剩余比特數(shù)量分配給該GOP的正向部分。如果首先由如上所述的景象變換分配I圖象，比特率控制范圍中最后的圖象則是P-圖象。另外，這種情況下將一個GOP的范圍設定為從首先分配的I-圖象到下一個I-圖象。
這樣，可便于在所執(zhí)行的比特率控制的范圍內(nèi)實現(xiàn)固定長度設定。另外，由于便于實現(xiàn)固定長度設定，在記錄介質(zhì)的預定范圍內(nèi)便于執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入和重寫。另外，由于僅需要具有至少三幅圖象的存儲容量的幀存儲器102，其存儲規(guī)模明顯小于常規(guī)裝置的存儲規(guī)模，從而進一步降低該裝置的成本。
下面將參照圖9和10描述一種編碼裝置，該編碼裝置是參照圖5-8所描述的本發(fā)明實施例的改進，雖然改進的編碼裝置基本與編碼裝置100相同，但其比特率控制操作與上述編碼裝置100的不同。更具體地說，圖9示出改進編碼裝置中的圖象管理，而圖10以流程圖示出改進裝置中采用的比特率控制程序。在沒有景象變換情況下的GOP范圍以及針對該情況的比特率控制范圍與背景技術(shù)中的相同，這里不再詳細說明。
另外，應該指出，除圖10中S6指示的步驟程序或順序之外，圖10流程中的操作順序與圖8所示比特率控制流程中的順序相同。因此，用相同參考標號表示與參照圖8描述的操作相同的步驟，此處不再進一步詳細說明。
在三幅圖象B(13)、B(14)和I(15)已經(jīng)存儲在幀存儲器102中的緩沖狀態(tài)5中，如果景象變換檢測電路101在I(15)圖象已經(jīng)檢測到景象變換，如前面實施例所述，定時控制電路105設定I(12)、B(10)和B(11)作為該編碼序列中的一個GOP，并在下一個GOP產(chǎn)生一個定時控制信號，該定時控制信號將占據(jù)本應分配給P-圖象的時隙的第15圖象作為I-圖象I-(15)處理。
在由速率控制電路107分配的剩余比特數(shù)量中，I-圖象的比特數(shù)量已經(jīng)在編碼1-圖象I(12)的時刻用盡。因此，在參考圖9和10所述的實施例中，比特率控制范圍提高了2倍。
現(xiàn)在參照圖10，將會看出，根據(jù)本發(fā)明的改進編碼裝置的比特率控制序列中，在步驟S44捕獲圖象類型信息之后，在子程序S6的步驟S61判斷是否已經(jīng)檢測到GOP標記，代替如圖8的步驟S45判斷是否已經(jīng)從處理模式標記檢測到固定長度設定標記。
如果檢測到GOP標記，則在步驟S62判斷是否已經(jīng)檢測到景象變換。
如果已經(jīng)檢測到景象變換，則假設因出現(xiàn)該景象變換必須執(zhí)行基于GOP的程序。因此在步驟S63必須檢查當前GOP的剩余比特數(shù)量，為了用兩個GOP來實現(xiàn)比特率控制，即18幅圖象作為一個單元。在下一個步驟S64將碼或發(fā)送緩沖器110從一種圖象類型初始化到另一種圖象類型，以便在下一個固有GOP點禁止中斷與基于GOP的處理有關(guān)，碼緩沖器110在步驟S65接通內(nèi)部標記，用于指示2個基于GOP的處理并使程序返回步驟S42以等待中斷。
如果在步驟S62未檢測到景象變換，即如果該處理是通常的基于GOP的處理，則在步驟S66檢查規(guī)定這2個基于GOP處理的內(nèi)部標記是否已經(jīng)接通。
如果規(guī)定這2個基于GOP處理的內(nèi)部標記已經(jīng)接通，則在步驟S67關(guān)閉該內(nèi)部標記以便返回到步驟S42的中斷等待狀態(tài)。
在這里描述的改進實施例中，在步驟S68將預定用于下一個GOP的剩余比特數(shù)量用在當前GOP中，而在步驟S69將預定分配給下一個GOP的I-圖象作為P-圖象處理。如果進入利用2個GOP作為一個單元進行比特率控制的模式，則接通指示該處理模式的標記。隨著該標記的接通，如果已經(jīng)出現(xiàn)新景象變換，則越過該景象變換。這樣可確保如果已經(jīng)出現(xiàn)景象變換，可將固定長度保持在2個GOP范圍內(nèi)，從確保比特率控制范圍內(nèi)可靠的固定長度設定并使其在解決景象變換方面更靈活。由于可靠地達到固定長度設定，因此可在記錄介質(zhì)預定范圍內(nèi)可靠地完成寫入和重寫。由于僅需要幀存儲器102具有至少三幅圖象的存儲容量，與背景技術(shù)中所需的相比可明顯降低存儲規(guī)模從而降低該裝置的產(chǎn)品成本。
圖11示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的編碼裝置200，該編碼裝置200除具有圖5所示裝置100的部件外還包括一個新的幀存儲器201和一個存儲器202。在編碼裝置200中，如11所示，與圖5中的部件或元件相對應的部件或元件用相同標號和類似操作表示，此處不再對這些部件進一步詳細說明。
對于編碼裝置200，幀存儲器201設置在幀存儲器102下游，以便將幀存儲器102的輸出施加到幀存儲器201并將幀存儲器201的輸出提供給編碼處理電路106的減法電路106a。存儲器202設置在ME電路103下游，ME電路103的輸出提供給存儲器202，而存儲器202的輸出提供給編碼處理電路106的幀存儲器106g。在編碼裝置200中，將ME電路103輸出的運動矢量提供給景象變換檢測電路101以替代輸入的視頻信號。
可以理解，編碼裝置200的構(gòu)形是采用ME電路103執(zhí)行的運動矢量檢測操作檢測景象變換。與編碼裝置100相同，編碼裝置200將P-圖象轉(zhuǎn)換成I-圖象用于將P-圖象作為I-圖象處理以便在時間軸無相關(guān)性的情況下降低碼生成量，而不管由MC電路106b執(zhí)行的運動補償具有在對內(nèi)圖象差的計算上不能減少產(chǎn)生的碼信息量的結(jié)果。
在圖5所示的編碼裝置100中，通過積分一個圖象周期的內(nèi)圖象差檢測景象變換。因此，可能錯誤地將搖攝圖象作為景象變換檢測。
對于編碼裝置200，通過積分ME電路103中運動矢量檢測時刻求出的剩余量避免上述問題，以便能夠預測MC電路106進行運動補償后的差信息量，而不是簡單求出該內(nèi)圖象差。
換句話說，ME電路103越過I-圖象之間的間隔檢測運動矢量。因此，為了采用所檢測的運動矢量，需要將ME電路103檢測的運動矢量存儲一個I-圖象周期。
存儲器202將ME電路103產(chǎn)生的運動矢量存儲一個I-圖象周期。幀存儲器201具有一幅圖象的存儲容量并存儲幀存儲器102中存儲的輸入視頻信號的一幅圖象。從而將輸入視頻信號在幀存儲器201中存儲一個圖象周期。
景象變換檢測電路101求出由ME電路103進行運動矢量檢測時刻獲得的剩余量絕對值的和。如果已經(jīng)檢測到景象變換，則將關(guān)于絕對值和信息按規(guī)定路線發(fā)送到定時控制電路105。
與此同時，利用如上所述運動矢量檢測時求出的剩余量，可通過在一個方向或相反方向擴展運動矢量在雙向預定編碼時檢測景象變換。因此，如果在B-圖象中實際上已經(jīng)出現(xiàn)景象變換，則幾乎不能將其作為B-圖象中的景象變換檢測到。然而，由于編碼裝置200將P-圖象轉(zhuǎn)換成I-圖象，可以認為剩余量最適用于檢測景象變換。因此，可在比特率控制范圍內(nèi)更可靠地完成固定長度設定，從而更靈活地解決景象變換。由于可更靈活地完成固定長度定，故此可在記錄介質(zhì)預定范圍內(nèi)更可靠地完成寫入和重寫。另外，幀存儲器102至少具有三幅圖象的存儲容量即可滿足，而幀存儲器201至少具有一幅圖象的幀存儲器201即可滿足，因此與現(xiàn)有技術(shù)裝置相比更明顯地降低了存儲器規(guī)模，從而進一步降低該裝置的產(chǎn)品成本。
本發(fā)明也可應用于例如圖12所示的記錄裝置300。記錄裝置300包括一個編碼電路301，該編碼電路301對應于上面參照圖5描述的編碼裝置100；和記錄處理電路302，用于將編碼電路301的輸出記錄到所示可為盤形的記錄介質(zhì)303上。
由于編碼電路301與圖5所示編碼裝置100在結(jié)構(gòu)上相同，這里不再詳細說明。
編碼電路301執(zhí)行圖13所示的比特控制并將所得到的比特流發(fā)送到記錄處理電路302。
記錄處理電路302將來自編碼電路301的比特流記錄到盤形記錄介質(zhì)303上的預定范圍。該數(shù)據(jù)按照固定單元長度或重寫單元W記錄在盤形介質(zhì)303上，如圖14所示。在記錄介質(zhì)303的記錄過程中，記錄處理電路302檢測來自編碼電路301的比特流的執(zhí)行固定長度設定的范圍。
如圖15所示，編碼電路301輸出的比特流由例如MPEG2系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組成，并包括多個分別具有序列標題SH的塊、一個序列擴展部分SE、一個GOP標題GOPH、一個圖象標題PH、一個圖象編碼函數(shù)擴展部分PCE、一個擴展和用戶數(shù)據(jù)部分EUD和一個圖像數(shù)據(jù)部分PD。
擴展和用戶數(shù)據(jù)部分EUD由擴展數(shù)據(jù)部分ED和用戶數(shù)據(jù)部分UD組成。用戶數(shù)據(jù)部分UD由32比特的用戶數(shù)據(jù)啟動碼UDSC和8比特的用戶數(shù)據(jù)UD構(gòu)成。
用戶數(shù)據(jù)中已經(jīng)插入涉及固定長度范圍的信息，即上面提到的固定長度設定點標記。因此，通過從所提供的比特流檢測固定長度設定點標記，記錄處理電路302可識別執(zhí)行固定長度設定的范圍并將比特流按照固定單元長度W記錄在記錄介質(zhì)303上。
圖16示出在至少一個或更多比特率控制單元組合形成圖14的固定單元長度W的情況下在記錄處理電路302中執(zhí)行圖象類型管理方式。如果無景象變換，如圖16中的比特流A1，I-圖象和P-圖象總是以相等間隔排列在固定長度單元W中。如果存在景象變換，例如，如比特流A2中，通常排列在比特率控制范圍或單元后部的I-圖象I13被排列在該單元前部代替。因此，在編碼電路301中，將更大數(shù)量的剩余比特用于已經(jīng)出現(xiàn)景象變換的圖象。如果緊接已經(jīng)出現(xiàn)景象變換的比特率控制范圍或單元的范圍或單元內(nèi)無景象變換，如比特流A2，I-圖象I2則排列在與未產(chǎn)生景象變換的比特流A1中的相同位置。
下面將說明編碼電路301以上述參照圖9所述方式進行比特率控制的情況下，即I-圖象的正常位置處在每個比特率控制范圍或單元引導端的情況下記錄處理電路302中的圖象類型管理。
在圖5所示的比特率控制107中，在后側(cè)I-圖象的剩余比特數(shù)量偏移到正向位置的景象變換情況下，比特率控制范圍或單元增加到2倍。然而，在記錄裝置300中，固定長度設定是在恒定位置進行的。因此，與圖9與示相同的比特率控制是在固定長度W內(nèi)進行的。然而，由于固定長度設定的執(zhí)行位置不能改變，在固定長度設定范圍內(nèi)的最后圖象的比特率控制中，該圖象改變成I-圖象，以便不能將剩余比特帶到正向位置。
更具體地說，如圖17所示，如果無景象變換，如比特流C1中，I-圖象和P-圖象總是以相等間隔排列，I-圖象通常位于固定長度單元W中相應比特率控制單元的引導端。如果無景象變換，如比特流C2中，下一個比特率控制單元中的I-圖象處于正向位置，如在I3。因此，在編碼電路301中，所增加的剩余比特數(shù)量用于已經(jīng)出現(xiàn)景象變換的圖象。然而，在任何比特率控制范圍內(nèi)，下一個比特率控制范圍內(nèi)的剩余比特數(shù)量僅可偏移到前一比特率控制范圍一次。
因此從已經(jīng)將數(shù)據(jù)正確記錄在預定范圍內(nèi)的記錄介質(zhì)302重放高質(zhì)量圖象而避免圖象質(zhì)量劣化是可能的。由于記錄裝置300中使用的編碼電路301已經(jīng)降低了生產(chǎn)成本，因此生產(chǎn)裝置300的成本也同樣降低。
如果如前面結(jié)合圖16和17說明的已經(jīng)出現(xiàn)景象變換，也可采用下面說明的圖象類型管理。
具體地說，如果出現(xiàn)景象變換，分別如圖17所示中的比特流B2或D2，分別在景象變換之后的I-圖象I4和I5可逐漸地恢復到正常位置而不是如比特流A2和C2的情況突然恢復到正常位置。由于景象變換位置和下一個I-圖象位置之間的距離未過量，可避免圖象質(zhì)量劣化。
已經(jīng)對應圖5所示編碼裝置100描述了編碼裝置300的編碼電路301，很明顯，可基本對應圖11所示的編碼電路200用另一種方式配置編碼電路301。
雖然已經(jīng)參考附圖詳細描述了本發(fā)明的具體實施例和其改進，可以理解，本發(fā)明并不局限于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離權(quán)利要求所定義的本發(fā)明范圍或精神情況下可對本發(fā)明做出各種變化和進一步改進。
權(quán)利要求
1.一種編碼裝置，用于根據(jù)利用幀間預測的編碼系統(tǒng)對由多幅按順序接收的圖象組成的輸入視頻信號數(shù)據(jù)編碼，并且該編碼系統(tǒng)至少包括在相應幀內(nèi)被編碼的I-圖象，該編碼裝置包括存儲裝置，用于存儲所述順序接收的輸入視頻信號數(shù)據(jù)的圖象；變換點檢測裝置，用于檢測輸入視頻信號數(shù)據(jù)的所述圖象的變換點；編碼裝置，用于以固定編碼長度作為編碼單元對所述存儲裝置中存儲的圖象編碼，以便產(chǎn)生比特流；定時控制裝置，用于響應所述變換點檢測裝置確定所述圖象的連續(xù)組，每個所述組至少包括所述I-圖象之一，由所述編碼裝置控制所述圖象組中每幅圖象固定長度編碼的處理定時；和速率控制裝置，用于在所述定時控制裝置的控制下根據(jù)所述變換點檢測裝置的所述檢測控制所述編碼裝置中生成速率控制范圍，以便所述碼產(chǎn)生速率控制范圍在一幅緊接所述I-圖象之一的圖象開始到下一幅I-圖象終止，并且在所述變換點檢測裝置檢測到景象變換時，將預先分配給所述一幅I-圖象的剩余數(shù)據(jù)分配給另一幅所述圖象。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼裝置，其中所述速率控制裝置固定一幅起始圖象和所述碼生成速率控制范圍中包含的所述圖象的數(shù)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼裝置，其中所述速率控制裝置在檢測到所述景象變換情況下將所述碼生成速率控制范圍加倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼裝置，其中所述速率控制裝置將規(guī)定所述碼生成速率控制范圍的信息插入所述比特流中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼裝置，其中所述速率控制裝置越過由所述變換點檢測裝置進行的所述檢測直到所述編碼裝置用固定長度編碼對另一幅圖象編碼。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼裝置，進一步包括與幀間預測結(jié)合的完成運動矢量檢測的裝置；并且其中所述變換點檢測裝置根據(jù)幀間預測中所述運動矢量檢測時刻的所述剩余數(shù)據(jù)量檢測輸入視頻信號數(shù)據(jù)的所述圖象的變換點。
7.視頻信號記錄裝置，包括一個編碼設備，用于根據(jù)利用幀間預測的編碼系統(tǒng)對由多幅按順序接收的圖象組成的輸入視頻信號數(shù)據(jù)編碼，并且該編碼系統(tǒng)至少包括在相應幀內(nèi)被編碼的I-圖象，所述編碼設備包括存儲裝置，用于存儲所述順序接收的輸入視頻信號數(shù)據(jù)的圖象；變換點檢測裝置，用于檢測輸入視頻信號數(shù)據(jù)的所述圖象的變換點；編碼裝置，用于以固定編碼長度作為編碼單元對所述存儲裝置中存儲的圖象編碼，以便產(chǎn)生比特流；定時控制裝置，用于響應所述變換點檢測裝置確定所述圖象的連續(xù)組，每個所述組至少包括所述I-圖象之一，由所述編碼裝置控制每個所述圖象組中每幅圖象固定長度編碼的處理定時；速率控制裝置，用于在所述定時控制裝置的控制下根據(jù)所述變換點檢測裝置的所述檢測控制所述編碼裝置中生成速率控制范圍，以便所述碼產(chǎn)生速率控制范圍在一幅緊接所述I-圖象之一的圖象開始到下一幅I-圖象終止，并且在所述變換點檢測裝置檢測到景象變換時，將預先分配給所述一幅I-圖象的剩余數(shù)據(jù)分配給另一幅所述圖象；和記錄裝置，用于將所述編碼裝置生成的所述比特流記錄到記錄介質(zhì)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的記錄裝置，其中所述速率控制裝置固定一幅起始圖象和所述碼生成速率控制范圍中包含的所述圖象的數(shù)量。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的記錄裝置，其中所述速率控制裝置在檢測到所述景象變換情況下將所述碼生成速率控制范圍加倍。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的記錄裝置，其中所述速率控制裝置將規(guī)定所述碼生成速率控制范圍的信息插入所述比特流中。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的記錄裝置，其中所述速率控制裝置越過由所述變換點檢測裝置進行的所述檢測直到所述編碼裝置通過固定單元長度編碼對所述另一幅圖象編碼。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的記錄裝置，其中所述編碼設備進一步包括與幀間預測結(jié)合的完成運動矢量檢測的裝置；并且其中所述變換點檢測裝置根據(jù)幀間預測中所述運動矢量檢測時刻的所述剩余數(shù)據(jù)量檢測輸入視頻信號數(shù)據(jù)的所述圖象的變換點。
13.一種編碼方法，用于根據(jù)利用幀間預測的編碼系統(tǒng)對由多幅按順序接收的圖象組成的輸入視頻信號數(shù)據(jù)編碼，并且該編碼系統(tǒng)至少包括在相應幀內(nèi)每個被編碼的I-圖象，該編碼方法包括步驟暫時存儲所述順序接收的輸入視頻信號數(shù)據(jù)的圖象；檢測輸入視頻信號數(shù)據(jù)的所述圖象的變換點；以固定編碼長度作為編碼單元對所存儲的圖象編碼，以便生成比特流；響應所述變換點檢測，確定所述圖象的連續(xù)組，每個所述組至少包括所述I-圖象之一，控制所述圖象組中每幅圖象固定長度編碼的處理定時；和根據(jù)所述變換點檢測控制所述編碼中碼生成速率的范圍，以便所述碼產(chǎn)生速率范圍在一幅緊接所述I-圖象之一的圖象開始到下一幅I-圖象終止，并且在所述變換點檢測，檢測到景象變換時，將預先分配給所述一幅I-圖象的剩余數(shù)據(jù)分配給另一幅所述圖象。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的編碼方法，其中固定一幅起始圖象和所述碼生成速率范圍中包含的所述圖象的數(shù)量。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的編碼方法，其中在檢測到所述景象變換情況下將所述碼生成速率范圍加倍。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的編碼方法，進一步包括將規(guī)定所述碼生成速率范圍的信息插入所述比特流中的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的編碼方法，進一步包括越過所述景象變換的檢測直到已經(jīng)用固定長度編碼對分配所述剩余數(shù)據(jù)的另一幅圖象編碼。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的編碼方法，進一步包括與幀間預測結(jié)合完成運動矢量檢測；并且其中根據(jù)幀間預測中所述運動矢量檢測時刻的所述剩余數(shù)據(jù)量對輸入視頻信號數(shù)據(jù)的所述圖象的變換點進行所述檢測。
全文摘要
一種編碼裝置，具有存儲包括內(nèi)圖象的多幅圖象組成的輸入視頻信號的存儲器，景象變換檢測器檢測輸入視頻信號變換點。編碼單元以固定長度編碼對存儲器中存儲的圖象編碼，產(chǎn)生比特流。定時控制裝置根據(jù)景象變換檢測器檢測確定圖象的連續(xù)組，控制編碼單元在圖象組中對每幅圖象的固定長度編碼的處理定時。速率控制單元設定從一幅緊接內(nèi)圖象的圖象開始到下一幅內(nèi)圖象的范圍作為編碼單元中生成速率的范圍。
文檔編號G06T9/00GK1151661SQ96121130
公開日1997年6月11日 申請日期1996年9月4日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月4日
發(fā)明者高昌利 申請人:索尼公司