專利名稱：視訊編碼系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種視訊編碼系統(tǒng)(Video encoding system)及其方法，特別是涉及一種具有適應(yīng)性一次變動(dòng)比特率控制(Adaptive one-passvariable bit rate control)以及場(chǎng)景變化檢測(cè)(Scene change detection)的視訊編碼系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，數(shù)字壓縮(Digital compression)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于壓縮各種視訊文件，以節(jié)省傳輸頻寬(Transmissions bandwidth)或存儲(chǔ)容量(Storage size)。一般來(lái)說(shuō)，目前的壓縮技術(shù)均是采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(International organization for standardization，ISO)所制定的動(dòng)態(tài)影像壓縮標(biāo)準(zhǔn)(Motion picture experts group standard，MPEG standard)，例如MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、、、等。
于文件技術(shù)中，標(biāo)準(zhǔn)MPEG視訊編碼器(MPEG compliant video encoder)是利用一目標(biāo)比特率(Target bit rate)，將一輸入的視訊序列加以壓縮。上述的目標(biāo)比特率是根據(jù)一使用者所使用的通訊頻道頻寬而設(shè)定，而壓縮后的視訊序列即是以目標(biāo)比特率為基礎(chǔ)來(lái)傳送，或是存儲(chǔ)于存儲(chǔ)裝置中。然而，經(jīng)由固定的目標(biāo)比特率所壓縮的視訊場(chǎng)景，于譯碼時(shí)，根據(jù)場(chǎng)景的復(fù)雜度(Scene complexity)，其視訊質(zhì)量將會(huì)有很大的差異。
于實(shí)際應(yīng)用中，可利用變動(dòng)比特率(Variable bit rate)技術(shù)來(lái)將視訊序列壓縮。所謂變動(dòng)比特率便是針對(duì)場(chǎng)景的復(fù)雜度，以適當(dāng)?shù)胤峙浔忍芈蕘?lái)增進(jìn)視訊編碼質(zhì)量?；旧?，用于視訊編碼的比特率控制可分為多次變動(dòng)比特率(Multi-pass variable bit rate)以及單次變動(dòng)比特率(Singlepass variable bit rate)。多次變動(dòng)比特率是利用畫(huà)面于先前傳遞(Preceding passes)的復(fù)雜度信息，來(lái)達(dá)到目標(biāo)比特率的限制。而單次變動(dòng)比特率則是在編碼的過(guò)程中，動(dòng)態(tài)地調(diào)整編碼時(shí)的比特率。多次變動(dòng)比特率雖然可提供較佳地影像質(zhì)量，然而也需要較大的存儲(chǔ)容量以及較復(fù)雜的運(yùn)算，因此多次變動(dòng)比特率的技術(shù)并不符合實(shí)時(shí)的需求。另外，當(dāng)視訊序列中，場(chǎng)景突然發(fā)生變化的時(shí)候，單次變動(dòng)比特率無(wú)法提供前后一致的影像質(zhì)量。
因此本發(fā)明的主要目的在于提供一種具有適應(yīng)性一次變動(dòng)比特率控制以及場(chǎng)景變化檢測(cè)的視訊編碼系統(tǒng)及其方法，以解決上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一目的在于提供一種具有適應(yīng)性一次變動(dòng)比特率控制以及場(chǎng)景變化檢測(cè)的視訊編碼系統(tǒng)及其方法，用以檢測(cè)一視訊序列中的一畫(huà)面是否為一變化場(chǎng)景，并根據(jù)視訊復(fù)雜度信息對(duì)該畫(huà)面加以重新編碼，使得整個(gè)視訊序列的編碼質(zhì)量達(dá)到一致。
本發(fā)明的視訊編碼方法(Video encoding method)用以對(duì)一視訊序列(Video sequence)進(jìn)行編碼，視訊序列包含N個(gè)子序列，N為一自然數(shù)，且每一個(gè)子序列均包含多個(gè)畫(huà)面(Frame)。亦即，本發(fā)明的視訊編碼方法用以對(duì)視訊序列中，第i個(gè)子序列中的第j個(gè)畫(huà)面進(jìn)行編碼。在該第i個(gè)子序列中的該第j個(gè)畫(huà)面之前的畫(huà)面均已完成編碼，i為介于1至N范圍中的一整數(shù)指標(biāo)，j為介于2至該第i個(gè)子序列的畫(huà)面數(shù)目范圍中的一整數(shù)指標(biāo)。
本發(fā)明的視訊編碼方法包含有以下步驟?；谒鲆淹瓿删幋a的畫(huà)面，產(chǎn)生一初始量化標(biāo)度(Quantization scale)。根據(jù)初始量化標(biāo)度，對(duì)第i個(gè)子序列中的第j個(gè)畫(huà)面以一第一編碼模式進(jìn)行編碼。判斷第i個(gè)子序列中的第j個(gè)畫(huà)面于場(chǎng)景上相較于第i個(gè)子序列中的第(j-1)個(gè)畫(huà)面是否是一變化場(chǎng)景(Scene change)。若上述的結(jié)果為肯定，則基于初始量化標(biāo)度產(chǎn)生一調(diào)整的量化標(biāo)度，并且根據(jù)調(diào)整后的量化標(biāo)度，對(duì)第i個(gè)子序列中的第j個(gè)畫(huà)面以一第二編碼模式重新進(jìn)行編碼。
于本發(fā)明中，當(dāng)視訊序列中的I目前畫(huà)面為一變化場(chǎng)景時(shí)，本發(fā)明會(huì)根據(jù)先前已完成編碼畫(huà)面的復(fù)雜度信息，對(duì)該目前畫(huà)面進(jìn)行重新編碼。換言之，本發(fā)明僅會(huì)針對(duì)發(fā)生場(chǎng)景變化的畫(huà)面，進(jìn)行重新編碼的操作。因此，本發(fā)明結(jié)合了多次變動(dòng)比特率以及單次變動(dòng)比特率的技術(shù)，使得視訊序列在經(jīng)過(guò)編碼后，可以得到較佳、一致的影像質(zhì)量，且不需要大量的存儲(chǔ)空間來(lái)存儲(chǔ)編碼數(shù)據(jù)。
關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可以藉由以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的詳述得到進(jìn)一步的了解。


圖1為本發(fā)明的視訊編碼系統(tǒng)的功能方塊圖。
圖2為圖1所示的場(chǎng)景變化檢測(cè)器的方塊圖。
圖3為圖2所示的決定模塊所決定的檢測(cè)區(qū)域示意圖。
圖4為本發(fā)明視訊編碼方法的流程圖。
附圖符號(hào)說(shuō)明10視訊編碼系統(tǒng) 12視訊序列14輸入端 16編碼器17場(chǎng)景變化檢測(cè)器 18比特流緩存器20畫(huà)面比特計(jì)數(shù)器 22視訊復(fù)雜度估測(cè)器24量化標(biāo)度產(chǎn)生器 171決定模塊172判斷模塊具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1，其為本發(fā)明的視訊編碼系統(tǒng)10的功能方塊圖。一視訊序列12包含N個(gè)子序列，N為一自然數(shù)，且每一個(gè)子序列均包含多個(gè)畫(huà)面(Frame)。于視訊序列12的每一畫(huà)面中，預(yù)先定義一定數(shù)量的列與行(Predefined number of rows and columns)，每一列與每一行均包含多個(gè)宏區(qū)塊(Macroblock，MB)。視訊序列(Video sequence)12經(jīng)由一輸入端(Input end)14輸入至本發(fā)明的視訊編碼系統(tǒng)(Video encoding system)10。視訊編碼系統(tǒng)10用以對(duì)第i個(gè)子序列中的第j個(gè)畫(huà)面進(jìn)行編碼，且在第i個(gè)子序列中的第j個(gè)畫(huà)面之前的畫(huà)面均已完成編碼。i為介于1至N范圍中的一整數(shù)指標(biāo)，j為介于2至第i個(gè)子序列的畫(huà)面數(shù)目范圍中的一整數(shù)指標(biāo)。
如圖1所示，本發(fā)明的視訊編碼系統(tǒng)10包含一編碼器(Encoder)16、一場(chǎng)景變化檢測(cè)器(Scene change detector)17、一比特流緩存器(Bitstream buffer)18、一畫(huà)面比特計(jì)數(shù)器(Frame bit counter)20、一視訊復(fù)雜度估測(cè)器(Video complexity estima tor)22以及一量化標(biāo)度產(chǎn)生器(Quantization scale generator)24。編碼器16是與輸入端14相耦合，用以接收并編碼視訊序列12。編碼器16于編碼視訊序列12的一目前畫(huà)面時(shí)，需先決定用以編碼該目前畫(huà)面中，每一宏區(qū)塊的編碼模式(Encodingmode)。編碼模式可大致上分為兩種類型內(nèi)部編碼模式(Intra mode)以及中間編碼模式(Inter mode)。當(dāng)一畫(huà)面經(jīng)由內(nèi)部編碼模式編碼后，則稱為內(nèi)部編碼畫(huà)面(Intra frame，I畫(huà)面)。當(dāng)一畫(huà)面經(jīng)由中間編碼模式編碼后，則稱為中間編碼畫(huà)面(Inter frame，P畫(huà)面或B畫(huà)面)。I畫(huà)面不參考任何畫(huà)面，將一畫(huà)面編碼而得。P畫(huà)面則參考前一畫(huà)面，將一畫(huà)面編碼而得。而B(niǎo)畫(huà)面則是參考前一畫(huà)面以及后一畫(huà)面，將一畫(huà)面編碼而得。
場(chǎng)景變化檢測(cè)器17耦合于編碼器16，并且用以判斷第i個(gè)子序列中的第j個(gè)畫(huà)面于場(chǎng)景上，相較于第i個(gè)子序列中的第(j-1)個(gè)畫(huà)面是否是一變化場(chǎng)景(Scene change)。量化標(biāo)度產(chǎn)生器24耦合于編碼器16，且基于所述已完成編碼的畫(huà)面，用以產(chǎn)生一初始量化標(biāo)度(Quantizations cale)。若第i個(gè)子序列中的第j個(gè)畫(huà)面是一變化場(chǎng)景，則量化標(biāo)度產(chǎn)生器24會(huì)基于初始量化標(biāo)度產(chǎn)生一調(diào)整的量化標(biāo)度，并且編碼器16根據(jù)調(diào)整后的量化標(biāo)度，對(duì)第i個(gè)子序列中的第j個(gè)畫(huà)面以一第二編碼模式重新進(jìn)行編碼。第二編碼模式為上述的內(nèi)部編碼模式。反之，若第i個(gè)子序列中的第j個(gè)畫(huà)面不是一變化場(chǎng)景，編碼器16會(huì)根據(jù)初始量化標(biāo)度，對(duì)第i個(gè)子序列中的第j個(gè)畫(huà)面以一第一編碼模式進(jìn)行編碼。第一編碼模式為上述的中間編碼模式。
于本發(fā)明的一實(shí)施例中，一視訊序列12包含3個(gè)子序列，每一個(gè)子序列均包含100個(gè)畫(huà)面。視訊編碼系統(tǒng)10正在對(duì)第2個(gè)子序列中的第33個(gè)畫(huà)面進(jìn)行編碼，且在第2個(gè)子序列中的第33個(gè)畫(huà)面之前的畫(huà)面均已完成編碼(亦即第1個(gè)子序列中的100個(gè)畫(huà)面以及第2個(gè)子序列中的第1到第32個(gè)畫(huà)面均已完成編碼)。需注意的是，每一個(gè)子序列中的第一個(gè)畫(huà)面均是以內(nèi)部編碼模式加以編碼。量化標(biāo)度產(chǎn)生器24會(huì)基于所述已完成編碼的畫(huà)面，以產(chǎn)生一初始量化標(biāo)度。場(chǎng)景變化檢測(cè)器17則判斷第2個(gè)子序列中的第33個(gè)畫(huà)面于場(chǎng)景上，相較于第2個(gè)子序列中的第32個(gè)畫(huà)面是否是一變化場(chǎng)景。若第2個(gè)子序列中的第33個(gè)畫(huà)面不是一變化場(chǎng)景，編碼器16會(huì)根據(jù)初始量化標(biāo)度，對(duì)第2個(gè)子序列中的第33個(gè)畫(huà)面以中間編碼模式進(jìn)行編碼。若第2個(gè)子序列中的第33個(gè)畫(huà)面為一變化場(chǎng)景，則量化標(biāo)度產(chǎn)生器24基于初始量化標(biāo)度產(chǎn)生一調(diào)整的量化標(biāo)度，并且編碼器16根據(jù)調(diào)整后的量化標(biāo)度，對(duì)第2個(gè)子序列中的第33個(gè)畫(huà)面以內(nèi)部編碼模式重新進(jìn)行編碼。換言之，本發(fā)明僅會(huì)針對(duì)發(fā)生場(chǎng)景變化的畫(huà)面，進(jìn)行重新編碼的操作。
比特流緩存器18耦合于編碼器16，用以暫存畫(huà)面經(jīng)編碼后的比特流。畫(huà)面比特計(jì)數(shù)器20耦合于編碼器16，用以持續(xù)追蹤并累加編碼后的視訊序列12的每一畫(huà)面的位長(zhǎng)度，以產(chǎn)生一累加比特流(Accumulatedbitstream)。視訊復(fù)雜度估測(cè)器22耦合于畫(huà)面比特計(jì)數(shù)器20以及量化標(biāo)度產(chǎn)生器24之間，用以接收畫(huà)面比特計(jì)數(shù)器20產(chǎn)生的累加比特流，并產(chǎn)生一第一視訊復(fù)雜度(Video complexity)以及一第二視訊復(fù)雜度。
第一視訊復(fù)雜度XA經(jīng)由下列公式一所決定公式一XA=SA*QA*FNA2]]>公式一中，SA代表一第一位長(zhǎng)度總合(Summation of bit length)，第一位長(zhǎng)度總合是關(guān)于第i個(gè)子序列中的第j個(gè)畫(huà)面之前的所有畫(huà)面的位長(zhǎng)度總合；QA代表一第一量化標(biāo)度總合(Summation of quantization scale)，第一量化標(biāo)度總合是關(guān)于第i個(gè)子序列中的第j個(gè)畫(huà)面之前的所有畫(huà)面的量化標(biāo)度總合；NA代表一第一畫(huà)面數(shù)量，第一畫(huà)面數(shù)量是關(guān)于第i個(gè)子序列中的第j個(gè)畫(huà)面之前的所有畫(huà)面的畫(huà)面數(shù)量；F代表一預(yù)定畫(huà)面率(Framerate)。如上述的實(shí)施例中，SA、QA以及NA分別是關(guān)于第2個(gè)子序列中的第33個(gè)畫(huà)面之前的所有畫(huà)面的位長(zhǎng)度總合、量化標(biāo)度總合以及畫(huà)面數(shù)量。畫(huà)面率是指每秒所顯示的靜止畫(huà)面格數(shù)。
第二視訊復(fù)雜度XL經(jīng)由下列公式二所決定公式二XL=SL*QL*FNL2]]>公式二中，SL代表一第二位長(zhǎng)度總合，第二位長(zhǎng)度總合是關(guān)于第i個(gè)子序列中，第1至第(j-1)個(gè)畫(huà)面的位長(zhǎng)度總合；QL代表一第二量化標(biāo)度總合，第二量化標(biāo)度總合是關(guān)于第i個(gè)子序列中，第1至第(j-1)個(gè)畫(huà)面的量化標(biāo)度總合；NL代表一第二畫(huà)面數(shù)量，第二畫(huà)面數(shù)量是關(guān)于第i個(gè)子序列中，第1至第(j-1)個(gè)畫(huà)面的畫(huà)面數(shù)量。如上述的實(shí)施例中，SL、QL以及NL分別是關(guān)于第2個(gè)子序列中，第1至第32個(gè)畫(huà)面的位長(zhǎng)度總合、量化標(biāo)度總合以及畫(huà)面數(shù)量。
初始量化標(biāo)度由一預(yù)測(cè)量化標(biāo)度(Predicted quantization scale)以及一差異量化標(biāo)度(Differential quantization scale)所決定。預(yù)測(cè)量化標(biāo)度QP經(jīng)由下列公式三所決定公式三QP=MIP(XA,XL)B+1]]>公式三中，XA代表第一視訊復(fù)雜度，第一視訊復(fù)雜度是關(guān)于第i個(gè)子序列中的第j個(gè)畫(huà)面之前的所有畫(huà)面的視訊復(fù)雜度；XL代表第二視訊復(fù)雜度，第二視訊復(fù)雜度是關(guān)于第i個(gè)子序列中，第1至第(j-1)個(gè)畫(huà)面的視訊復(fù)雜度；B代表一預(yù)定目標(biāo)比特率。如上所述的實(shí)施例，XA是關(guān)于第2個(gè)子序列中的第33個(gè)畫(huà)面之前的所有畫(huà)面的視訊復(fù)雜度；XL是關(guān)于第2個(gè)子序列中，第1至第32個(gè)畫(huà)面的視訊復(fù)雜度。
差異量化標(biāo)度Qd經(jīng)由下列公式四，所決定公式四Qd=K*(Sbufbuf_size-0.5);]]>其中Sbuf=MAX(Sbuf+Sj-BF,0)]]>上述公式中，Sbuf代表比特流緩存器18目前所存儲(chǔ)的位數(shù)；Sj代表目前第i個(gè)子序列中的第j個(gè)畫(huà)面所產(chǎn)生的位數(shù)；buf_size代表一預(yù)定的緩沖存儲(chǔ)器大小(Buffer size)；K代表一第一預(yù)定模型參數(shù)(Modelparameter)，用以決定該差異量化標(biāo)度的標(biāo)度。
因此，初始量化標(biāo)度Q可經(jīng)由下列公式五來(lái)決定公式五Q＝MAX(QMIN，MIN(QMAX，QP+Qd))。
公式五中，QMAX代表該初始量化標(biāo)度的一預(yù)定最大值，QMIN代表該初始量化標(biāo)度的一預(yù)定最小值。
請(qǐng)參閱圖2以及圖3，圖2為圖1所示的場(chǎng)景變化檢測(cè)器17的方塊圖。圖3為圖2所示的決定模塊171所決定的檢測(cè)區(qū)域示意圖。本發(fā)明的場(chǎng)景變化檢測(cè)器17包含一決定模塊(Determination module)171以及一判斷模塊(Judgment module)172。決定模塊171用以于目前第j個(gè)畫(huà)面中，決定一檢測(cè)區(qū)域(Detection area)。判斷模塊172用以于檢測(cè)區(qū)域一目前列的最后一個(gè)宏區(qū)塊處，判斷檢測(cè)區(qū)域中的目前列及所有先前列的內(nèi)部編碼宏區(qū)塊(Intra macroblock)數(shù)量總合是否大于一臨界值(Threshold)。若檢測(cè)區(qū)域中的目前列及所有先前列的內(nèi)部編碼宏區(qū)塊數(shù)量總合大于臨界值，則判斷模塊172會(huì)判斷目前第j個(gè)畫(huà)面為一變化場(chǎng)景。反之，若檢測(cè)區(qū)域中的目前列及所有先前列的內(nèi)部編碼宏區(qū)塊數(shù)量總合并未大于臨界值，則判斷模塊172會(huì)繼續(xù)對(duì)目前第j個(gè)畫(huà)面進(jìn)行判斷，直到檢測(cè)區(qū)域中的所有列均檢測(cè)完畢。臨界值THR_SC由下列公式六所決定
公式六THR_SC=NmbvDA*Nmbh*SC_RATIO+1]]>公式六中，Nmbv代表目前第j個(gè)畫(huà)面中，每一行所包含宏區(qū)塊的數(shù)量；Nmbh代表目前第j個(gè)畫(huà)面中，每一列所包含宏區(qū)塊的數(shù)量；DA為一自然數(shù)，用以決定檢測(cè)區(qū)域，SC_RATIO為一場(chǎng)景變化比例(Scene change ratio)。如上所述的實(shí)施例，于視訊序列12的每一畫(huà)面預(yù)先定義9列與11行，亦即每一列均包含11個(gè)宏區(qū)塊，每一行均包含9個(gè)宏區(qū)塊。用以決定檢測(cè)區(qū)域的DA的大小可視畫(huà)面率(F)的大小做調(diào)整。當(dāng)DA設(shè)為3，且SC_RATIO設(shè)為20％時(shí)，臨界值THR_SC即為7.6。
如圖3所示，當(dāng)DA設(shè)為3時(shí)，檢測(cè)區(qū)域即為整個(gè)畫(huà)面大小的1/3。于此實(shí)施例中，目前第2個(gè)子序列中的第33個(gè)畫(huà)面的檢測(cè)區(qū)域包含三列r1、r2以及r3。判斷模塊172會(huì)先于列r1的最后一個(gè)宏區(qū)塊處(圖3中的灰色區(qū)塊)，判斷列r1的內(nèi)部編碼宏區(qū)塊數(shù)量總合是否大于臨界值，若是，則判斷目前第2個(gè)子序列中的第33個(gè)畫(huà)面為一變化場(chǎng)景，若否，則繼續(xù)判斷列r2與列r1的內(nèi)部編碼宏區(qū)塊數(shù)量總合是否大于臨界值。直到檢測(cè)區(qū)域中的所有列均檢測(cè)完畢，再繼續(xù)下一畫(huà)面的判斷。
當(dāng)場(chǎng)景變化檢測(cè)器17檢測(cè)到第i個(gè)子序列中的第j個(gè)畫(huà)面是一變化場(chǎng)景時(shí)，量化標(biāo)度產(chǎn)生器24即會(huì)基于初始量化標(biāo)度產(chǎn)生一調(diào)整的量化標(biāo)度，并且編碼器16會(huì)根據(jù)調(diào)整后的量化標(biāo)度，對(duì)第i個(gè)子序列中的第j個(gè)畫(huà)面以內(nèi)部編碼模式重新進(jìn)行編碼。
調(diào)整后的量化標(biāo)度 由下列公式七所決定公式七Q^=Q*(SintraL*NmbNintra*FB)]]>公式七中，Nmb代表目前第j個(gè)畫(huà)面中，所有宏區(qū)塊的數(shù)量；Nint ra代表目前第j個(gè)畫(huà)面于檢測(cè)區(qū)域中，內(nèi)部編碼宏區(qū)塊的數(shù)量；Sint ra代表目前第j個(gè)畫(huà)面于檢測(cè)區(qū)域中，內(nèi)部編碼宏區(qū)塊的位數(shù)；L代表一第二預(yù)定模型參數(shù)。
本發(fā)明還提供一種視訊編碼方法，用以對(duì)一視訊序列進(jìn)行編碼。視訊序列包含N個(gè)子序列，N為一自然數(shù)，且每一個(gè)子序列均包含多個(gè)畫(huà)面。亦即，本發(fā)明的視訊編碼方法用以對(duì)視訊序列中，第i個(gè)子序列中的第j個(gè)畫(huà)面進(jìn)行編碼。在該第i個(gè)子序列中的該第j個(gè)畫(huà)面之前的畫(huà)面均已完成編碼，i為介于1至N范圍中的一整數(shù)指標(biāo)，j為介于2至該第i個(gè)子序列的畫(huà)面數(shù)目范圍中的一整數(shù)指標(biāo)。需注意的是，每一個(gè)子序列中的第一個(gè)畫(huà)面均是以內(nèi)部編碼模式加以編碼。
請(qǐng)參閱圖4，圖4為本發(fā)明視訊編碼方法的流程圖。本發(fā)明的視訊編碼方法包含下列步驟步驟S100開(kāi)始；步驟S102基于所述已完成編碼的畫(huà)面，產(chǎn)生一初始量化標(biāo)度；步驟S104根據(jù)初始量化標(biāo)度，對(duì)第i個(gè)子序列中的第j個(gè)畫(huà)面以一中間編碼模式進(jìn)行編碼；步驟S106于目前第j個(gè)畫(huà)面中，決定一檢測(cè)區(qū)域；步驟S108于檢測(cè)區(qū)域一目前列的最后一個(gè)宏區(qū)塊處，判斷檢測(cè)區(qū)域中的目前列及所有先前列的內(nèi)部編碼宏區(qū)塊數(shù)量總合是否大于一臨界值；步驟S110若步驟S108中的結(jié)果為肯定，則判斷目前第j個(gè)畫(huà)面為一變化場(chǎng)景，并進(jìn)行步驟S112，若步驟S108中的結(jié)果為否定，則進(jìn)行步驟S114步驟S112基于初始量化標(biāo)度產(chǎn)生一調(diào)整的量化標(biāo)度，并且根據(jù)調(diào)整后的量化標(biāo)度，對(duì)第i個(gè)子序列中的第j個(gè)畫(huà)面以一內(nèi)部編碼模式重新進(jìn)行編碼，接著進(jìn)行步驟S116；步驟S114繼續(xù)對(duì)目前第j個(gè)畫(huà)面進(jìn)行步驟S108的判斷，直到檢測(cè)區(qū)域中的所有列均檢測(cè)完畢，并且進(jìn)行步驟S116；步驟S116重復(fù)進(jìn)行步驟S102，直到視訊序列中每一畫(huà)面均完成編碼為止；步驟S118結(jié)束。
相較于文件技術(shù)，于本發(fā)明的視訊編碼系統(tǒng)及其方法中，當(dāng)視訊序列中的一目前畫(huà)面為一變化場(chǎng)景時(shí)，本發(fā)明會(huì)根據(jù)先前已完成編碼畫(huà)面的復(fù)雜度信息，對(duì)該目前畫(huà)面進(jìn)行重新編碼。換言之，本發(fā)明僅會(huì)針對(duì)發(fā)生場(chǎng)景變化的畫(huà)面，進(jìn)行重新編碼的操作。因此，本發(fā)明結(jié)合了多次變動(dòng)比特率以及單次變動(dòng)比特率的技術(shù)，使得視訊序列在經(jīng)過(guò)編碼后，可以得到較佳、一致的影像質(zhì)量，且不需要大量的存儲(chǔ)空間來(lái)存儲(chǔ)編碼數(shù)據(jù)。
藉由以上較佳具體實(shí)施例的詳述，是希望能更加清楚描述本發(fā)明的特征與精神，而并非以上述所披露的較佳具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明的范疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排于本發(fā)明所欲申請(qǐng)的專利范圍的范疇內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種視訊編碼方法，一視訊序列包含N個(gè)子序列，每一個(gè)子序列均包含多個(gè)畫(huà)面，該視訊編碼方法用以對(duì)第i個(gè)子序列中的第j個(gè)畫(huà)面進(jìn)行編碼，在該第i個(gè)子序列中的該第j個(gè)畫(huà)面之前的畫(huà)面均已完成編碼，N為一自然數(shù)，i為1至N范圍中的一整數(shù)指標(biāo)，j為2至該第i個(gè)子序列的畫(huà)面數(shù)目范圍中的一整數(shù)指標(biāo)，該方法包含下列步驟(a)基于所述已完成編碼的畫(huà)面，產(chǎn)生一初始量化標(biāo)度；(b)根據(jù)該初始量化標(biāo)度，對(duì)該第i個(gè)子序列中的該第j個(gè)畫(huà)面以一第一編碼模式進(jìn)行編碼；(c)判斷該第i個(gè)子序列中的該第j個(gè)畫(huà)面于場(chǎng)景上相較于該第i個(gè)子序列中的第(j-1)個(gè)畫(huà)面是否是一變化場(chǎng)景；以及(d)若步驟(c)的結(jié)果為肯定，則基于該初始量化標(biāo)度產(chǎn)生一調(diào)整量化標(biāo)度，并且根據(jù)該調(diào)整量化標(biāo)度，對(duì)該第i個(gè)子序列中的該第j個(gè)畫(huà)面以一第二編碼模式重新進(jìn)行編碼。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該第一編碼模式為一中間編碼模式。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該第二編碼模式為一內(nèi)部編碼模式。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該初始量化標(biāo)度是由一預(yù)測(cè)量化標(biāo)度以及一差異量化標(biāo)度所決定。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中該預(yù)測(cè)量化標(biāo)度QP經(jīng)由下列公式所決定QP=MIN(XA,XL)B+1,]]>XA代表一第一視訊復(fù)雜度，該第一視訊復(fù)雜度是關(guān)于該第i個(gè)子序列中的該第j個(gè)畫(huà)面之前的所有畫(huà)面的視訊復(fù)雜度，XL代表一第二視訊復(fù)雜度，該第二視訊復(fù)雜度是關(guān)于該第i個(gè)子序列中，第1個(gè)至第(j-1)個(gè)畫(huà)面的視訊復(fù)雜度，B代表一預(yù)定目標(biāo)比特率。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中該第一視訊復(fù)雜度XA經(jīng)由下列公式所決定XA=SA*QA*FNA2,]]>SA代表一第一位長(zhǎng)度總合，該第一位長(zhǎng)度總合是關(guān)于該第i個(gè)子序列中的該第j個(gè)畫(huà)面之前的所有畫(huà)面的位長(zhǎng)度總合，QA代表一第一量化標(biāo)度總合，該第一量化標(biāo)度總合是關(guān)于該第i個(gè)子序列中的該第j個(gè)畫(huà)面之前的所有畫(huà)面的量化標(biāo)度總合，NA代表一第一畫(huà)面數(shù)量，該第一畫(huà)面數(shù)量是關(guān)于該第i個(gè)子序列中的該第j個(gè)畫(huà)面之前的所有畫(huà)面的畫(huà)面數(shù)量；F代表一預(yù)定畫(huà)面率。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中該第二視訊復(fù)雜度XL經(jīng)由下列公式所決定XL=SL*QL*FNL2,]]>SL代表一第二位長(zhǎng)度總合，該第二位長(zhǎng)度總合是關(guān)于該第i個(gè)子序列中，第1至第(j-1)個(gè)畫(huà)面的位長(zhǎng)度總合，QL代表一第二量化標(biāo)度總合，該第二量化標(biāo)度總合是關(guān)于該第i個(gè)子序列中，第1至第(j-1)個(gè)畫(huà)面的量化標(biāo)度總合，NL代表一第二畫(huà)面數(shù)量，該第二畫(huà)面數(shù)量是關(guān)于該第i個(gè)子序列中，第1至第(j-1)個(gè)畫(huà)面的畫(huà)面數(shù)量。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中該差異量化標(biāo)度Qd經(jīng)由下列公式所決定Qd=K*(Sbufbuf_size-0.5);]]>其中Sbuf=MAX(Sbuf+Sj-BF,0),]]>Sbuf代表目前所存儲(chǔ)的位數(shù)，Sj代表目前該第j個(gè)畫(huà)面所產(chǎn)生的位數(shù)，buf_size代表一預(yù)定的緩沖存儲(chǔ)器大小，K代表一第一預(yù)定模型參數(shù)，用以決定該差異量化標(biāo)度的標(biāo)度。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中該初始量化標(biāo)度Q經(jīng)由下列公式所決定Q＝MAX(QMIN，MIN(QMAX，QP+Qd))，QMAX代表該初始量化標(biāo)度的一預(yù)定最大值，QMIN代表該初始量化標(biāo)度的一預(yù)定最小值。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中于每一該多個(gè)畫(huà)面中，預(yù)先定義一定數(shù)量的列與行，每一列包含多個(gè)宏區(qū)塊，步驟(c)進(jìn)一步包含下列步驟(c1)于目前該第j個(gè)畫(huà)面中，決定一檢測(cè)區(qū)域；(c2)于該檢測(cè)區(qū)域一目前列的最后一個(gè)宏區(qū)塊處，判斷該檢測(cè)區(qū)域中的該目前列及所有先前列的內(nèi)部編碼宏區(qū)塊數(shù)量總合是否大于一臨界值；以及(c3)若步驟(c2)的結(jié)果為肯定，則判斷目前該第j個(gè)畫(huà)面為一變化場(chǎng)景，若步驟(c2)中的結(jié)果為否定，則繼續(xù)對(duì)目前該第j個(gè)畫(huà)面進(jìn)行步驟(c2)的判斷，直到檢測(cè)區(qū)域中的所有列均檢測(cè)完畢。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中該臨界值由下列公式所決定THR_SC=NmbvDA*Nmbh*SC_RATIO+1]]>Nmbv代表目前該第j個(gè)畫(huà)面中，每一行所包含宏區(qū)塊的數(shù)量，Nmbh代表目前該第j個(gè)畫(huà)面中，每一列所包含宏區(qū)塊的數(shù)量，DA為一自然數(shù)，用以決定該檢測(cè)區(qū)域，SC_RATIO為一場(chǎng)景變化比例。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中該調(diào)整量化標(biāo)度 由下列公式所決定Q^=Q*(SintraL*NmbNintra*FB),]]>Nmb代表目前該第j個(gè)畫(huà)面中，所有宏區(qū)塊的數(shù)量，Nint ra代表目前該第j個(gè)畫(huà)面于第一次編碼中，內(nèi)部編碼宏區(qū)塊的數(shù)量，Sint ra代表目前第j個(gè)畫(huà)面于檢測(cè)區(qū)域中，內(nèi)部編碼宏區(qū)塊的位數(shù)，L代表一第二預(yù)定模型參數(shù)。
13.一種視訊編碼系統(tǒng)，一視訊序列包含N個(gè)子序列，每一個(gè)子序列均包含多個(gè)畫(huà)面，該視訊編碼系統(tǒng)用以對(duì)第i個(gè)子序列中的第j個(gè)畫(huà)面進(jìn)行編碼，在該第i個(gè)子序列中的該第j個(gè)畫(huà)面之前的畫(huà)面均已完成編碼，N為一自然數(shù)，i為1至N范圍中的一整數(shù)指標(biāo)，j為2至該第i個(gè)子序列的畫(huà)面數(shù)目范圍中的一整數(shù)指針，該系統(tǒng)包含一量化標(biāo)度產(chǎn)生器，該量化標(biāo)度產(chǎn)生器基于所述已完成編碼的畫(huà)面，用以產(chǎn)生一初始量化標(biāo)度；一編碼器，該編碼器耦合于該量化標(biāo)度產(chǎn)生器，并且根據(jù)該初始量化標(biāo)度，用以對(duì)該第i個(gè)子序列中的該第j個(gè)畫(huà)面以一第一編碼模式進(jìn)行編碼；以及一場(chǎng)景變化檢測(cè)器，該場(chǎng)景變化檢測(cè)器耦合于該編碼器，并且用以判斷該第i個(gè)子序列中的該第j個(gè)畫(huà)面于場(chǎng)景上相較于該第i個(gè)子序列中的第(j-1)個(gè)畫(huà)面是否是一變化場(chǎng)景；其中，若該第i個(gè)子序列中的該第j個(gè)畫(huà)面是一變化場(chǎng)景，則該量化標(biāo)度產(chǎn)生器基于該初始量化標(biāo)度產(chǎn)生一調(diào)整量化標(biāo)度，并且該編碼器根據(jù)該調(diào)整量化標(biāo)度，對(duì)該第i個(gè)子序列中的該第j個(gè)畫(huà)面以一第二編碼模式重新進(jìn)行編碼。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中該第一編碼模式為一中間編碼模式。
15.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中該第二編碼模式為一內(nèi)部編碼模式。
16.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中該初始量化標(biāo)度是由一預(yù)測(cè)量化標(biāo)度以及一差異量化標(biāo)度所決定。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中該預(yù)測(cè)量化標(biāo)度QP經(jīng)由下列公式所決定QP=MIN(XA,XL)B+1,]]>XA代表一第一視訊復(fù)雜度，該第一視訊復(fù)雜度是關(guān)于該第i個(gè)子序列中的該第j個(gè)畫(huà)面之前的所有畫(huà)面的視訊復(fù)雜度；XL代表一第二視訊復(fù)雜度，該第二視訊復(fù)雜度是關(guān)于該第i個(gè)子序列中，第1至第(j-1)個(gè)畫(huà)面的視訊復(fù)雜度；B代表一預(yù)定目標(biāo)比特率。
18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中該第一視訊復(fù)雜度XA經(jīng)由下列公式所決定XA=SA*QA*FNA2,]]>SA代表一第一位長(zhǎng)度總合，該第一位長(zhǎng)度總合是關(guān)于該第i個(gè)子序列中的該第j個(gè)畫(huà)面之前的所有畫(huà)面的位長(zhǎng)度總合；QA代表一第一量化標(biāo)度總合，該第一量化標(biāo)度總合是關(guān)于該第i個(gè)子序列中的該第j個(gè)畫(huà)面之前的所有畫(huà)面的量化標(biāo)度總合；NA代表一第一畫(huà)面數(shù)量，該第一畫(huà)面數(shù)量是關(guān)于該第i個(gè)子序列中的該第j個(gè)畫(huà)面之前的所有畫(huà)面的畫(huà)面數(shù)量；F代表一預(yù)定畫(huà)面率。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中該第二視訊復(fù)雜度XL經(jīng)由下列公式所決定XL=SL*QL*FNL2,]]>SL代表一第二位長(zhǎng)度總合，該第二位長(zhǎng)度總合是關(guān)于該第i個(gè)子序列中，第1至第(j-1)個(gè)畫(huà)面的位長(zhǎng)度總合；QL代表一第二量化標(biāo)度總合，該第二量化標(biāo)度總合是關(guān)于該第i個(gè)子序列中，第1至第(j-1)個(gè)畫(huà)面的量化標(biāo)度總合；NL代表一第二畫(huà)面數(shù)量，該第二畫(huà)面數(shù)量是關(guān)于該第i個(gè)子序列中，第1至第(j-1)個(gè)畫(huà)面的畫(huà)面數(shù)量。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中該差異量化標(biāo)度Qd經(jīng)由下列公式所決定Qd=K*(Sbufbuf_size-0.5);]]>其中Sbuf=MAX(Sbuf+Sj-BF,0),]]>Sbuf代表目前所存儲(chǔ)的位數(shù)，Sj代表目前該第j個(gè)畫(huà)面所產(chǎn)生的位數(shù)，buf_size代表一預(yù)定的緩沖存儲(chǔ)器大小，K代表一第一預(yù)定模型參數(shù)，用以決定該差異量化標(biāo)度的標(biāo)度。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中該初始量化標(biāo)度Q經(jīng)由下列公式所決定Q＝MAX(QMIN，MIN(QMAX，QP+Qd))，QMAX代表該初始量化標(biāo)度的一預(yù)定最大值，QMIN代表該初始量化標(biāo)度的一預(yù)定最小值。
22.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中于每一該多個(gè)畫(huà)面中，預(yù)先定義一定數(shù)量的列與行，每一列包含多個(gè)宏區(qū)塊，該場(chǎng)景變化檢測(cè)器進(jìn)一步包含一決定模塊，該決定模塊用以于目前該第j個(gè)畫(huà)面中，決定一檢測(cè)區(qū)域；以及一判斷模塊，該判斷模塊用以于該檢測(cè)區(qū)域一目前列的最后一個(gè)宏區(qū)塊處，判斷該檢測(cè)區(qū)域中的該目前列及所有先前列的內(nèi)部編碼宏區(qū)塊數(shù)量總合是否大于一臨界值；其中，若該檢測(cè)區(qū)域中的該目前列及所有先前列的內(nèi)部編碼宏區(qū)塊數(shù)量總合大于該臨界值，則該判斷模塊判斷目前該第j個(gè)畫(huà)面為一變化場(chǎng)景，反之，則該判斷模塊繼續(xù)對(duì)目前該第j個(gè)畫(huà)面進(jìn)行判斷，直到檢測(cè)區(qū)域中的所有列均檢測(cè)完畢。
23.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中該臨界值由下列公式所決定THR_SC=NmbvDA*Nmbh*SC_RATIO+1,]]>Nmbv代表目前該第j個(gè)畫(huà)面中，每一行所包含宏區(qū)塊的數(shù)量，Nmbh代表目前該第j個(gè)畫(huà)面中，每一列所包含宏區(qū)塊的數(shù)量，DA為一自然數(shù)，用以決定該檢測(cè)區(qū)域，SC_RATIO為一場(chǎng)景變化比例。
24.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中該調(diào)整量化標(biāo)度 由下列公式所決定Q^=Q*(SintraL*NmbNintra*FB),]]>Nmb代表目前該第j個(gè)畫(huà)面中，所有宏區(qū)塊的數(shù)量，Nint ra代表目前該第j個(gè)畫(huà)面于第一次編碼中，內(nèi)部編碼宏區(qū)塊的數(shù)量，Sint ra代表目前第j個(gè)畫(huà)面于檢測(cè)區(qū)域中，內(nèi)部編碼宏區(qū)塊的位數(shù)，L代表一第二預(yù)定模型參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種視訊編碼方法及其系統(tǒng)，用以對(duì)一視訊序列進(jìn)行編碼。視訊序列包含N個(gè)子序列，且每一個(gè)子序列均包含多個(gè)畫(huà)面。當(dāng)本發(fā)明對(duì)視訊序列中，第i個(gè)子序列的第j個(gè)畫(huà)面進(jìn)行編碼時(shí)，在該第j個(gè)畫(huà)面之前的畫(huà)面均已完成編碼?；谒鲆淹瓿删幋a的畫(huà)面，產(chǎn)生一初始量化標(biāo)度。根據(jù)初始量化標(biāo)度，對(duì)該第j個(gè)畫(huà)面以中間編碼模式進(jìn)行編碼。判斷第j個(gè)畫(huà)面于場(chǎng)景上相較于第(j－1)個(gè)畫(huà)面是否是一變化場(chǎng)景。若上述的結(jié)果為肯定，則基于初始量化標(biāo)度產(chǎn)生一調(diào)整的量化標(biāo)度，并且根據(jù)調(diào)整后的量化標(biāo)度，對(duì)第j個(gè)畫(huà)面以內(nèi)部編碼模式重新進(jìn)行編碼。
文檔編號(hào)H04N7/26GK1801935SQ20051000365
公開(kāi)日2006年7月12日 申請(qǐng)日期2005年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月7日
發(fā)明者張瀚仁, 趙維民 申請(qǐng)人:廣達(dá)電腦股份有限公司