用於編碼數據流的方法和設備的製作方法
2023-06-05 07:45:16 1
專利名稱：用於編碼數據流的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於在一個操作中編碼輸入信息流的方法，所述輸入信息流包括信息單元流[RIN]，所述方法包括用於把所述輸入信息流轉換為輸出信息流的編碼步驟，所述輸出信息流包括可變的信息單元流[RENC]，所述可變的信息單元流處在最小值RENC，MIN和最大值RENC，MAX之間，而可以藉助於至少一個控制信號[R]來影響所述編碼步驟的效果。
本發明還涉及一種編碼設備，用於把包括信息單元流[RIN]的輸入信息流編碼為輸出信息流，所述輸出信息流包括可變的信息單元流[RENC]，所述可變的信息單元流[RENC]處在最小值[RENC，MIN]和最大值[RENC，MAX]之間。
本發明進一步涉及一種用於在記錄載體上記錄信息流的記錄設備，所述設備包括用於在所述記錄載體上記錄信息流的記錄裝置。
這種方法、編碼設備和記錄設備從歐洲專利申請EP1082856A1是已知的。此申請公開了一種用於編碼視頻信息的系統，其中所編碼的信息被記錄在例如數位化視頻盤(digital video disc DVD)之類的盤上。為此，該系統包括具有可變的輸出信息流(可變比特率Variable BitRate，VBR)的壓縮部件。這種壓縮部件的例子是依照MPEG2方法來操作的部件，在1995年8月的IEEE Transactions on ConsumerElectronics的第41卷第3號第504-509頁的「Video disc system usingvariable bit rate」中特別描述了所述MPEG2方法。從上述申請已知的這種系統適於在一個操作中(例如在實時編碼中)編碼信息流。由於可變的輸出信息流的原因，使用於記錄視頻信息所要求的存儲空間量預先是未知的並且使在盤上所存在的存儲空間量是固定的，所以壓縮部件是依照有限可變的輸出信息流模式(約束VBR)而操作的。採用盤上的存儲空間量足夠存儲所想要的視頻信息量的方式來動態地限制輸出流的變化。通過控制壓縮部件的質量定義參數來限制輸出流的變化，所述質量定義參數諸如是可變信息單元流的最大值[RMAX]、可變信息單元流的最小值[RMIN]和量化標度[QSC]。已知具有可變輸出信息流的壓縮部件比具有恆定輸出信息流(恆定比特率Constant Bit Rate，CBR)的壓縮部件在相同圖片質量的情況下產生高效的編碼。
已知系統可以把信息流編碼為可變的信息單元流，其採用一種方式使得依照對用戶來說在所編碼信息流的時間長度和用於存儲所編碼信息流所要求的存儲空間之間看起來存在基本上線性的關係。對於給定平均比特率和給定備用容量來說，可以通過在確定餘量內保持記錄比特率來提供記錄時間保障。因為記錄的開始位置是已知的(即空盤)，所以此模型會起作用。
近來，HDD(硬碟驅動器)/DVD記錄器組合也變得可用。使用HDD兼顧使用所謂的連續記錄緩衝器的功能。每當機器開始時，記錄經歷(在HDD上所定義的)連續緩衝器，表現為例如「實況TV暫停」特徵。計時器記錄在實際上被另存為DVD盤上的顯式記錄之前也經歷連續的緩衝器。用戶可以把來自連續緩衝器的任何部分保存為顯式記錄。對於這種操作來說，在所編碼信息流的時間長度和用於存儲所編碼信息流所要求的存儲空間之間也應當存在基本上線性的關係。例如，在兩小時模式中在連續緩衝器中所進行的兩小時記錄應當在沒有任何代碼轉換的情況下正好裝在盤上。然而，此情況不同於在已知系統中的「無格式」DVD記錄。即，所保存的記錄的開始並非是空盤。作為替代，它可以在連續緩衝器中的任何地方開始。
已知系統中的問題在於在此情況中，利用不變的CVBR機制，最壞情況下的記錄大小錯誤就可能是已知編碼方法情況下的二倍。這使得對存儲空間的使用變得低效，並且惡化了在所編碼信息流的時間長度和用於存儲所編碼信息流所要求的存儲空間之間的線性關係。從而，無法使記錄時間的保障得以維持。
因此，本發明的目的是提供一種用於把信息流編碼為可變信息單元流的改進方式。
依照本發明的第一方面，此目的藉助在開頭段所描述的那種類型的用於編碼輸入信息流的方法來實現，所述方法包括-測量步驟，其中在任何時刻T，通過依照公式ENCOUT(T)-RENC，AVER·T從在編碼步驟中所產生的信息單元量[ENCOUT(T)]減去在輸出信息流中可變信息單元流的預定義平均值[RENC，AVER]乘以時刻T來計算所減少的信息單元量[ENCOUT(T)-RENC，AVER·T]；-修改步驟，其中通過依照公式ENCOUT(T)-RENC，AVER·T+ENCOFF(T，ΔT)把偏移值[ENCOFF(T，ΔT)]加到所減小的信息單元量[ENCOUT(T)-RENC，AVER·T]來計算修改的信息單元量[ENCOUT(T)-RENC，AVER·T+ENCOFF(T，ΔT)]，其中根據在時間間隔[T-ΔT，T]內的特定時刻TX內所減少的信息單元量[ENCOUT(TX)-RENC，AVER·TX]的值並且根據在為修改的信息單元量[ENCOUT(TX)-RENC，AVER·TX+ENCOFF(T，ΔT)]的至少一個值所執行的至少一個比較步驟中所產生的至少一個通知信號[S]來選擇所述偏移值[ENCOFF(T，ΔT)]，其中ΔT表示預定義的時間周期；-比較步驟，其中把所修改的信息單元量[ENCOUT(T)-RENC，AVER·T+ENCOFF(T，ΔT)]與至少一個準則相比較並且產生至少一個通知信號(signalizing signal)[S]；和-控制步驟，其中產生至少一個控制信號[R]，其中所述控制信號的狀態取決於在所述比較步驟中所產生的至少一個通知信號[S]的狀態，並且所述控制信號影響編碼步驟的效果。
在任何時刻T，測量在編碼步驟中所產生的信息單元量ENCOUT(T)。此量被減去在輸出信息流中可變信息單元流的預定義平均值RENC，AVER乘以時間T。藉助於這些數據，在編碼步驟中所產生的並且介於最小值RENC,MIN和最大值RENC，MAX之間的可變信息單元流(可變比特率)在任何時刻T均可以由具有預定義值RENC，AVER的恆定信息單元流(恆定比特率)和減少的信息單元量[ENCOUT(T)-RENC，AVER·T]來表示，減少的信息單元量被存儲在假想緩衝器(被稱為虛擬緩衝器)中。由於恆定信息單元流的緣故，可以在盤上的存儲空間(用信息單元DSIZE來表示)和用時間長度TDISC所表示的信息量之間建立線性關係，即TDISC＝DSIZE/RENC，AVER，其中所述信息量可以被存儲在盤上。由於在編碼步驟中所產生的信息單元流實際上是可變流，所以TDISC實際上是近似值。TDISC的近似值與TDISC的實際值的偏差是(ENCOUT(T)-RENC，AVER·T)/RENC，AVER。
此外，通過依照公式ENCOUT(T)-RENC，AVER·T+ENCOFF(T，ΔT)把偏移值[ENCOFF(T，ΔT)]加到所減少的信息單元量[ENCOUT(T)-RENC，AVER·T]來修改所減少的信息單元量[ENCOUT(T)-RENC，AVER·T]。偏移值[ENCOFF(T，ΔT)]允許使用有限的歷史時間窗ΔT來精調所減少的信息單元量[ENCOUT(T)-RENC，AVER·T]。此窗口定義時間間隔[T-ΔT，T]。換句話說，虛擬緩衝器的充滿度，即在虛擬緩衝器中所存儲的信息單元數目，在任何時刻T使用其在有限歷史時間窗ΔT內的分布來動態調整。依據記錄模式來選擇ΔT的值。例如，如果記錄模式對應於記錄載體上的兩小時記錄(TDISC)，那麼時間窗ΔT等於兩小時(ΔT＝TDISC)。通過檢查在時間間隔[T-ΔT，T]內的特定時刻TX內所減小的信息單元量[ENCOUT(TX)-RENC，AVER·TX]的值並且根據為至少一個所修改的信息單元量[ENCOUT(TX)-RENC，AVER·TX+ENCOFF(T，ΔT)]的值所生成的至少一個通知信號[S]來確定偏移值[ENCOFF(T，ΔT)]。有限歷史時間窗ΔT的原理通過使編碼更為靈活來改進編碼——編碼器具有更多自由度來最優地使用可變比特率。
依照本發明方法的實施例其特徵在於第一準則是α·TVB·RENC，AVER並且第二準則是-(1-α)·TVB·RENC，AVER，其中TVB表示預定義的時間常數並且其中α表示恆定的預定義值以致0≤α≤1，並且其特徵在於如果等式ENCOUT(T)-RENC，AVER·T+ENCOFF(T，ΔT)≥α·TVB·RENC，AVER為真，那麼第一通知信號[SOVER]獲取預定值，並且其特徵在於如果等式ENCOUT(T)-RENC，AVER·T+ENCOFF(T，ΔT)≤-(1-α)·TVB·RENC，AVER為真，那麼第二通知信號[SUNDER]獲取預定值，並且其特徵在於至少一個控制信號採用如果第一通知信號[SOVER]具有預定值那麼輸出信息流中可變信息單元流的最大值[RENC，MAX]將等於RENC，AVER的方式，來影響編碼步驟的效果，並且其特徵在於至少一個控制信號採用如果第二通知信號[SUNDER]具有預定值那麼輸出信息流中可變信息單元流的最小值[RENC，MIN]等於RENC，AVER的方式，來影響編碼步驟的效果。
在此實施例中，在虛擬緩衝器中所存儲的修改信息單元量ENCOUT(T)-RENC，AVER·T+ENCOFF(T，ΔT)被限於是在-(1-α)·TVB·RENC，AVER和α·TVB·RENC，AVER之間的值。預定義的時間常數TVB對於給定RENC，AVER值來說等於在常規的CVBR機制中所使用值的一半。通過修改可變輸出信息流的最小值RENC，MIN或最大值RENC，MAX，就防止了在虛擬緩衝器中所存儲的信息單元量，ENCOUT(T)-RENC，AVER·T+ENCOFF(T，ΔT)，獲取在-(1-α)·TVB·RENC，AVER和α·TVB·RENC，AVER範圍的之外的值，並且備用容量被加倍。
在依照本發明方法的進一步實施例中，預定義的常數α具有大於0.8的值。考慮到編碼視頻流包括和在實時DVD+RW記錄中一樣的複雜情景，這是有益的。
在依照本發明方法的另一實施例中，選擇偏移值ENCOFF(T，ΔT)以致對於在時間間隔[T-ΔT，T]內的所有特定時刻TX來說，等式ENCOUT(TX)-RENC，AVER·TX+ENCOFF(T，ΔT)≤α·TVB·RENC，AVER為真並且等式ENCOUT(TX)-RENC，AVER·TX+ENCOFF(T，ΔT)≥-(1-α)·TVB·RENC，AVER為真。
如果選擇偏移值ENCOFF(T，ΔT)以致在時間間隔[T-ΔT，T]內存在一個時刻TMIN，在該時刻內，等式ENCOUT(TMIN)-RENC，AVER·TMIN+ENCOFF(T，ΔT)＝-(1-α)·TVB·RENC，AVER為真，那麼這是有益的。這允許在給定限制內保持輸出信息流的比特率儘可能高。
依照本發明方法的實施例其特徵在於要在控制步驟中產生的控制信號[R]的所有狀態處於表的元素中，並且其特徵在於根據至少一個通知信號[S]的狀態來從表中選擇元素，並且其特徵在於產生處於所選擇元素中的控制信號的狀態。
在具有N個元素、被稱為查找表的表中，要在控制步驟中產生的控制信號的所有狀態都處於所述查找表的元素中。對於同時出現的那些控制信號來說，控制信號的狀態在每個元素中都出現。給定的控制信號可以被併入查找表的多個元素中，在這種情況下控制信號的固定值對於每個元素來說可能會有偏差。
取決於至少一個通知信號的狀態，從查找表中選擇給定的元素。併入到所選元素中的控制信號隨後獲取在所選元素中所處的值。在依照本發明方法的另一實施例中，至少一個通知信號[S]包括在測量步驟中所計算的信息單元量[ENCOUT(T)-RENC，AVER·T]對時間T的導數。
在比較步驟中所產生的、包括時間導數(ENCOUT(T)-RENC，AVER·T)/T的通知信號可以通知在虛擬緩衝器中所存儲的信息單元量ENCOUT(T)-RENC，AVER·T中的趨勢。隨後，取決於所述通知信號的控制信號可以根據所通知的趨勢來產生，所述控制信號影響編碼步驟的效果並且由此影響在此編碼步驟中所產生的信息單元量ENCOUT(T)。
依照本發明方法的實施例其特徵在於記錄在測量步驟中所計算的信息單元量[ENCOUT(T)-RENC，AVER·T]的值。
在測量步驟中所計算的信息單元量[ENCOUT(T)-RENC，AVER·T]的值採用在隨後執行該方法時此值例如可以用於選擇偏移值ENCOFF(T，ΔT)或用為初始值ENCOUT(0)的方式來記錄。
例如一旦終止該方法時或在其間具有規則間隔的更多時刻，可以記錄在測量步驟中所計算的信息單元量[ENCOUT(T)-RENC，AVER·T]的值。
依照本發明方法的實施例其特徵在於在控制步驟中，產生至少一個控制信號，控制信號的狀態取決於外部提供的指示信號，所述指示信號代表輸入信息流的內容。
外部提供的用於代表輸入信息流內容的指示信號經由至少一個控制信號來控制編碼步驟。此控制可以使對於包括給定類型或種類信息的輸入信息流來說，用於此類信息的編碼步驟得以最佳地進行。指示信號例如可以手動地提供或來自與輸入信息流相同的源。
依照本發明的第二方面，提供了在開頭段所描述類型的編碼設備，包括-壓縮裝置，用於把輸入信息流轉換為輸出信息流；-測量裝置，用於測量由所述編碼設備所產生的信息單元量[ENCOUT(T)]；-計算裝置，用於在任何時刻T，通過依照公式ENCOUT(T)-RENC，AVER·T從信息單元量[ENCOUT(T)]中減去在輸出信息流中可變信息單元流的預定義平均值[RENC，AVER]乘以時刻T來計算所減少的信息單元量[ENCOUT(T)-RENC，AVER·T]，並且用於通過依照公式ENCOUT(T)-RENC，AVER·T+ENCOFF(T，ΔT)把偏移值[ENCOFF(T，ΔT)]加到所減少的信息單元量[ENCOUT(T)-RENC，AVER·T]來計算修改的信息單元量[ENCOUT(T)-RENC，AVER·T+ENCOFF(T，ΔT)]，其中根據在時間間隔[T-ΔT，T]內的特定時刻TX內減少的信息單元量[ENCOUT(TX)-RENC，AVER·TX]的值並且根據由比較裝置為修改的信息單元量[ENCOUT(TX)-RENC，AVER·TX+ENCOFF(T，ΔT)]的至少一個值所產生的至少一個通知信號[S]來選擇偏移值[ENCOFF(T，ΔT)]，其中ΔT表示預定義的時間周期；-比較裝置，用於把所修改的信息單元量[ENCOUT(T)-RENC，AVER·T+ENCOFF(T，ΔT)]與至少一個準則相比較並且用於產生至少一個通知信號[S]；和-控制裝置，用於根據至少一個通知信號的狀態來產生用於控制所述壓縮裝置的至少一個控制信號。
依照本發明的第三方面，提供了在開頭段所描述類型的記錄設備，其特徵在於它包括相對於本發明的第二方面描述的編碼設備。
參考下面說明書中以舉例形式描述的實施例並且參考附圖，本發明的這些及其它方面將得到進一步闡明並變得更加清楚，其中
圖1示出了CVBR的原理並且圖示了現有技術的問題，圖2依照本發明示出了用於把輸入信息流編碼為輸出信息流的方法的例子，圖3依照本發明圖示了加窗的CVBR的原理，圖4依照本發明示出了編碼設備的框圖的例子，圖5依照本發明示出了記錄設備的框圖的例子。
不同附圖中的相應元素具有完全相同的附圖標記和符號。
圖1示出了從現有技術已知的CVBR的原理。隨著時間T描繪了輸出信息流N中的信息單元量。此量例如可以被表示為由MPEG2編碼器所產生的輸出流中的比特數目。CBR表示在具有恆定比特率的流的情況下所產生的比特數目。對於給定的平均比特率、存儲容量和備用容量SC(這些參數定義了特定的記錄模式)來說，可以通過在確定餘量內保持記錄比特率，即通過應用受到約束的可變比特率來使記錄時間ΔT得到保障。這由曲線CVBR來圖示。然而，這隻對於在曲線起始時開始的記錄有效，在此例子中由ΔT1來表明。當例如輸出流在記錄模式中對應於盤上的兩小時記錄而產生並且直接記錄在這種盤上的情況就是如此。並不保證相同流在ΔT2但是開始於稍後時間的記錄會正好裝載在相同種類的盤上——最糟情況是記錄大小誤差ME可能是在ΔT1記錄的二倍。這可能發生在例如在一個介質(例如HDD)上所記錄的一部分長流在沒有轉換代碼的情況下-即在沒有二次編碼的情況下被拷貝到另一介質(例如DVD+RW盤)之時。
圖2示出了依照本發明方法的例子的流程圖。在編碼步驟10中，輸入信息流15被轉換為輸出信息流16。在測量步驟11中測量在編碼步驟10中直到時刻T所產生的輸出信息流16中的信息單元量ENCOUT(T)，並且將該信息單元量ENCOUT(T)減去所述輸出信息流16中信息單元流的預定義平均值RENC，AVER乘以時刻T，這產生減少的信息單元量ENCOUT(T)-RENC，AVER·T的值17。此值表示虛擬緩衝器的充滿度，即如果使用了恆定比特率那麼在所產生的實際數據量和標稱數據量之間的累積差。當所產生的累積數據量正好是所期望的標稱值時，虛擬緩衝器被認為是空的。每當所產生的比特率高於標稱值RENC，AVER時，緩衝器充滿度就增加；每當所產生的比特率低於所述標稱值時，虛擬緩衝器充滿度就降低。當所產生的數據量超過標稱預期值達到等於備用容量的值時，虛擬緩衝器被認為是滿的；如果該比特率比標稱值更高，那麼虛擬緩衝器就會上溢，意味著就可能會保持不住對確定記錄時間的保障。相反地，虛擬緩衝器也可以具有負的充滿度，意味著與期望相比產生了較少的數據。儘管這並不影響在盤上具有確定的最小記錄的能力(因為實際上在此情況中的記錄時間會大於標稱值)，但是仍然不希望具有一個太大的負緩衝器充滿度，這是因為如果與標稱記錄時間之間的偏差太大，那麼會使用戶感到混亂。虛擬緩衝器並不直接與任何真實的存儲區域相關聯。所減小的信息單元量ENCOUT(T)-RENC，AVER·T的值17被傳遞到修改步驟12。當該方法開始時，可以把初始值ENCOUT(0)分配給所產生的信息單元量。
在修改步驟12中，通過依照公式ENCOUT(T)-RENC，AVER·T+ENCOFF(T，ΔT)向值17添加偏移值[ENCOFF(T，ΔT)]來修改值17。使用有限的歷史時間窗ΔT來選擇偏移值。這通過檢查在時間間隔[T-ΔT，T]內的特定時刻TX內減少的信息單元量[ENCOUT(TX)-RENC，AVER·TX]的值來完成，其中ΔT表示預定義的時間周期。例如，偏移值[ENCOFF(T，ΔT)]可以取決於[ENCOUT(TX)-RENC，AVER·TX]的最大和最小值。偏移值[ENCOFF(T，ΔT)]必須產生與在比較步驟中所使用的至少一個準則一致的值。因此在計算偏移值期間，使用反饋機制來檢查所述一致性。取決於特定的實施例，修改的信息單元量[ENCOUT(TX)-RENC，AVER·TX+ENCOFF(T，ΔT)]的至少一個值18被傳遞到比較步驟13。然後，所產生的通知信號19被傳遞迴191到達修改步驟12以使用它來調整所述偏移值。一旦偏移值[ENCOFF(T，ΔT)]被設置，那麼所修改的信息單元量[ENCOUT(T)-RENC，AVER·T+ENCOFF(T，ΔT)]的值18就被傳遞到比較步驟13。
在比較步驟13中，把值18與至少一個準則相比較。此外，在比較步驟18中產生至少一個通知信號19。一個通知信號19的狀態取決於把值18與至少一個準則相比較的結果。通知信號19被傳遞到在其中產生控制信號141的控制步驟14，所述控制信號的狀態取決於至少一個通知信號19。
在比較步驟中，把在虛擬緩衝器中所存儲的信息單元量與至少一個準則相比較，並且產生至少一個通知信號，所述通知信號的狀態取決於所述比較結果。隨後，控制信號影響編碼步驟的效果，並且由此根據通知信號來產生在此編碼步驟中所產生的信息單元量ENCOUT(T)。經由通知信號和控制信號的機制，可以影響在虛擬緩衝器中所存儲的信息單元量，由此影響近似值ΔT相對於實際值ΔT的偏差。
比較步驟準則可以是固定的準則，這些準則在方法開始時始終完全相同。然而，作為選擇，可以根據方法的先前執行來修改這些準則。這些所謂的自學準則在方法開始時並不需要總是完全相同的。
控制信號141用於影響編碼步驟10的效果以便保證不會發生虛擬緩衝器上溢。隨著虛擬緩衝器變得越來越滿，修改編碼設置以便試圖使其產生減小的比特率；當虛擬緩衝器完全變滿時，所述編碼設置使得能夠獨立於視頻內容而保證所產生的比特率低於或等於標稱比特率。當虛擬緩衝器變得更空時，向編碼器給予越來越多的自由以產生更高的比特率；當緩衝器充滿度具有最大負值時，編碼器設置就使得能夠保證所產生的比特率高於或等於標稱比特率，如果需要的話，可以利用字節填充。
作為用於實現此反饋機制的實際方式，虛擬緩衝器充滿度可以被分成一系列區，並且對於每個區來說使用一系列編碼器設置。照此，虛擬緩衝器被量化為多個級別(例如在一個實現方式中從-10到10的21個級別)。
在該方法的一個實施例中，在虛擬緩衝器中所存儲的修改的信息單元量ENCOUT(T)-RENC，AVER·T+ENCOFF(T，ΔT)被限於是在-(1-α)·TVB·RENC，AVER和α·TVB·RENC，AVER之間的值。這裡由於對於任意記錄虛擬緩衝器充滿度開始點的不確定性(參見圖1)的原因，所以TVB等於在常規的CVBR機制中所使用的值的一半。通過修改可變輸出信息流的最小值RENC，MIN或最大值RENC，MAX，就防止了在虛擬緩衝器中所存儲的信息單元量ENCOUT(T)-RENC，AVER·T+ENCOFF(T，ΔT)獲取在-(1-α)·TVB·RENC，AVER和α·TVB·RENC，AVER之間的範圍之外的值。
可以降低標稱比特率RENC，AVER，以致在記錄ΔT之後的備用容量被加倍，即是虛擬緩衝器大小的二倍。
典型的α＞0.8以致用於困難情景的可能偏差儘可能地接近實時DVD+RW記錄中的情況。
在另一實施例中，在零的填充不允許任何負偏差，導致最壞情況的偏差TVB·RENC，AVER。這是α＝1時的變式。
圖3圖示了加窗的CVBR的原理，即使用其在有限歷史時間窗內的分布(在此例子中ΔT＝2小時)來動態調整虛擬緩衝器的充滿度VBF的原理。在此例子中α＝1。利用相應調整的虛擬緩衝器充滿度AVBF示出了幾個時間窗。虛擬緩衝器的充滿度被量化為從-10到10的級別。在此實施例中，對於每個AVBF來說，虛擬緩衝器充滿度保持在由以下條件所定義的區內對於在時間間隔[T-ΔT，T]內的所有特定時刻TX來說，ENCOUT(TX)-RENC，AVER·TX+ENCOFF(T，ΔT)≤TVB·RENC，AVER和ENCOUT(TX)-RENC，AVER·TX+ENCOFF(T，ΔT)≥0(因為α＝1)。此外，對於每個AVBF來說，選擇偏移值ENCOFF(T，ΔT)以便滿足條件ENCOUT(TMIN)-RENC，AVER·TMIN+ENCOFF(T，ΔT)＝0。如果緩衝器充滿度接近於最小值並且正在下降，那麼所應用的偏移值會把加窗的緩衝器充滿度修改到新的下邊界，即圖3中的AVBF會下移，如果這不會導致最近兩小時的緩衝器充滿度的任何部分違反CVBR緩衝器約束的話。作為選擇，當緩衝器充滿度增加時，所應用的偏移會使AVBF上移。對於特定歷史時間窗而言該偏移的例子圖3中由OFF表明。
在這種情況下，用於使加窗的虛擬緩衝器充滿度偏移的這些規則的更形式的描述在下面給出。
定義
·B＝緩衝器充滿度；·Buff＝虛擬緩衝器大小；·Rn＝標稱速率，Ra＝實際速率；·dT＝時間間隔；·Q(B)是在速率控制級別-10··0··10中緩衝器充滿度B的量化。
初始化·Bmin＝0；Bmax＝0；B(0)＝0；偏移(offset)＝0；對於所有測量點，循環為n圖4依照本發明示出了編碼設備200的框圖的例子。編碼設備能夠執行如參考圖2所描述的編碼方法。編碼設備200包括壓縮部件22，用於把經由輸入21所提供的輸入信息流20轉換為在輸出23的輸出信息流24。壓縮部件22屬於常規類型，諸如依照ISO/IEC13818-2用於視頻信號或依照ISO-IEC13818-3用於音頻信號的MPEG2。輸出信息流24包括可變的信息單元流(可變比特率，VBR)，所述可變流可經由控制信號25來控制。
測量塊32包括用於測量由編碼設備所產生的信息單元量ENCOUT(T)的裝置321。經由信號30，初始值可以被分配給由編碼設備所產生的信息單元量ENCOUT(0)。由編碼設備所產生的記錄的信息單元量ENCOUT(T)被經由信號322傳遞到也存在於測量塊32中的裝置323，以便依照公式ENCOUT(T)-RENC，AVER·T來計算在任何時刻T所記錄的信息單元量[ENCOUT(T)]減去輸出信息流中可變信息單元流的預定義平均值[RENC，AVER]乘以時刻T。此外，裝置323用於依照公式ENCOUT(T)-RENC，AVER·T+ENCOFF(T，ΔT)把偏移值[ENCOFF(T，ΔT)]加到所減小的信息單元量[ENCOUT(T)-RENC，AVER·T]來計算修改的信息單元量[ENCOUT(T)-RENC，AVER·T+ENCOFF(T，ΔT)]，其中根據在時間間隔[(T，ΔT)]內的特定時刻TX內所減少的信息單元量[ENCOUT(TX)-RENC，AVER·TX]的值並且根據由比較裝置為所修改的信息單元量[ENCOUT(TX)-RENC，AVER·TX+ENCOFF(T，ΔT)]的至少一個值所產生的至少一個通知信號[S]，來選擇偏移值[ENCOFF(T，ΔT)]，其中ΔT表示預定義的時間周期，如上根據圖2所描述的。使用在比較塊34和計算裝置324之間由信號344所提供的反饋來調整該偏移值。
在塊32中所確定的修改的信息單元量[ENCOUT(T)-RENC，AVER·T+ENCOFF(T，ΔT)]的值被經由信號33傳遞到比較塊34。在此比較塊34中，由比較裝置341把所修改的信息單元量[ENCOUT(T)-RENC，AVER·T+ENCOFF(T，ΔT)]與至少一個準則相比較。至少一個通知信號35由塊343中的裝置產生，所述通知信號35的狀態尤其經由信號342取決於由比較裝置341所執行的比較結果。在特定時刻TY，在塊32中所確定的信息單元量ENCOUT(TY)-RENC，AVER·TY的值可以變得經由信號38可用。
控制塊36包括用於產生至少一個控制信號25(例如RMAX、RMIN和QSC)的裝置，控制信號25的狀態取決於至少一個通知信號35。可以經由指示信號39來影響控制信號25的狀態，所述指示信號39代表輸入信息流20的內容。
編碼設備200包括控制電路，例如微處理器、程序存儲器和控制門，用於執行如上所述的本發明的過程和功能。
圖5是依照本發明用於在盤形記錄載體49上寫入信息的記錄設備的框圖的例子。作為選擇，本發明可以用於不同於這些盤形記錄載體的形狀的可寫記錄載體，諸如光或磁帶。
該記錄設備包括如參考圖4所描述的本發明的編碼設備200。該記錄設備還包括具有記錄裝置41的塊，記錄裝置41包括讀取/寫入部件411；尤其用於在記錄載體49上寫入信息的讀/寫頭412；以及系統驅動器413。
輸入信息流20被編碼設備轉換為輸出信息流24，所述流隨後在讀取/寫入部件411中被轉換為寫入信號414。寫入信號414被耦合到讀/寫頭412。記錄載體49由驅動裝置43旋轉驅動，所述驅動裝置43由系統驅動器413經由信號45來控制。讀/寫頭412經由光束42來掃描記錄載體49並且讀取/寫入其中的標記的類型，所述標記表示諸如在CD或DVD上的信息。作為選擇，所述標記可以採用磁化方向不同於其周圍的區域的形式，例如在HDD(硬碟驅動器)的情況下。
在編碼設備200中所確定的信息單元量ENCOUT(TY)-RENC，AVER·TY的值可以被施加到讀取/寫入部件411，所述讀取/寫入部件411隨後把信號38轉換為寫入信號414。依照這種方式，可以在記錄載體49上記錄所確定的信息單元量ENCOUT(TY)-RENC，AVER·TY的值。
可以由編碼設備200經由信號30給信息單元量分配初始值ENCOUT(0)。信號30經由讀/寫頭412和讀取/寫入部件411起源於在記錄載體49上所存在的信息。此信息可以由先前固定的、確定的信息單元量ENCOUT(TY)-RENC，AVER·TY組成。作為選擇，所述信息可以由根據先前固定的、確定的信息單元量ENCOUT(TY)-RENC，AVER·TY所導出的信息組成。這是例如如果擦除或重寫在記錄載體49上先前記錄的一部分或整個輸出信息流24時的情況。
作為選擇，信號30可以經由讀/寫頭412和讀取/寫入部件411起源於以下信息，所述信息存在於記錄載體49上並且記錄在所述記錄載體上的內容表中。
在一個實施例中，該記錄設備具有諸如HDD之類的存儲部件46，用於在記錄載體49上記錄之前短暫地存儲輸出信息流24。信號24、30和38可以直接地往返於存儲部件46進行饋送/訪問。
存儲部件46可以作為諸如上述連續記錄緩衝器之類的主存儲介質起作用。在這種情況下，可以使用記錄介質49來存檔在存儲部件46所進行的(部分)記錄。
依照本發明的電腦程式產品可操作來使編碼設備200執行根據上面所給出的實施例描述的方法和功能。
雖然已經參考其優選實施例描述了本發明，然而應當理解這些並非是限制性例子。因而，那些本領域技術人員在不脫離如權利要求所定義的本發明的範圍的情況下，顯然可以進行各種改變。此外，本發明在於上述的每一個新穎特徵或特徵的組合。應當注意，本發明可以藉助於執行電腦程式的通用處理器或專用硬體或二者的組合來實現，並且在本文中詞「包括」並不排除未列出的那些其它元件或步驟的存在，並且在元件之前的「一個」或「一種」並不排除存在多個這種元件，任何參考符號都不限制權利要求的範圍，「裝置」可以由單個項或多個項來表現，並且幾個「裝置」可以由相同的硬體項來表現。
權利要求
1.一種用於實時編碼輸入信息流的方法，所述輸入信息流包括信息單元流[RIN]，包括用於把所述輸入信息流轉換為輸出信息流的編碼步驟，所述輸出信息流包括可變的信息單元流[RENC]，所述可變的信息單元流處在最小值RENC，MIN和最大值RENC，MAX之間，而可以藉助於至少一個控制信號[R]來影響所述編碼步驟的效果；-測量步驟，其中在任何時刻T，通過依照公式ENCOUT(T)-RENC，AVER·T從在編碼步驟中所產生的信息單元量[ENCOUT(T)]中減去在輸出信息流中可變信息單元流的預定義平均值[RENC，AVER]乘以時刻T來計算所減少的信息單元量[ENCOUT(T)-RENC，AVER·T]；修改步驟，其中通過依照公式ENCOUT(T)-RENC，AVER·T+ENCOFF(T，ΔT)把偏移值[ENCOFF(T，ΔT)]加到所減少的信息單元量[ENCOUT(T)-RENC，AVER·T]來計算修改的信息單元量[ENCOUT(T)-RENC，AVER·T+ENCOFF(T，ΔT)]，其中根據在時間間隔[T-ΔT，T]內的特定時刻TX內所減少的信息單元量[ENCOUT(TX)-RENC，AVER·TX]的值並且根據在為修改的信息單元量[ENCOUT(TX)-RENC，AVER·TX+ENCOFF(T，ΔT)]的至少一個值所執行的至少一個比較步驟中所產生的至少一個通知信號[S]來選擇所述偏移值[ENCOFF(T，ΔT)]，其中ΔT表示預定義的時間周期；比較步驟，其中把所修改的信息單元量[ENCOUT(T)-RENC，AVER·T+ENCOFF(T，ΔT)]與至少一個準則相比較並且產生至少一個通知信號[S]；和控制步驟，其中產生至少一個控制信號[R]，其中所述控制信號的狀態取決於在所述比較步驟中所產生的至少一個通知信號[S]的狀態，並且所述控制信號影響編碼步驟的效果。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於第一準則是α·TVB·RENC，AVER並且第二準則是-(1-α)·TVB·RENC，AVER，其中TVB表示預定義的時間常數並且其中α表示恆定的預定義值以致0≤α≤1，並且其特徵在於如果等式ENCOUT(T)-RENC，AVER·T+ENCOFF(T，ΔT)≥α·TVB·RENC，AVER為真，那麼第一通知信號[SOVER]獲取預定值，並且其特徵在於如果等式ENCOUT(T)-RENC，AVER·T+ENCOFF(T，ΔT)≤-(1-α)·TVB·RENC，AVER為真，那麼第二通知信號[SUNDER]荻取預定值，並且其特徵在於至少一個控制信號採用如果第一通知信號[SOVER]具有預定值那麼輸出信息流中可變信息單元流的最大值[RENC，MAX]將等於RENC，AVER的方式，來影響編碼步驟的效果，並且其特徵在於至少一個控制信號採用如果第二通知信號[SUNDER]具有預定值那麼輸出信息流中可變信息單元流的最小值[RENC，MIN]將等於RENC，AVER的方式，來影響編碼步驟的效果。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於預定義的常數α具有大於0.8的值。
4.如權利要求2所述的方法，其特徵在於選擇偏移值ENCOFF(T，ΔT)以致對於在時間間隔[T-ΔT，T]內的所有特定時刻TX來說，等式ENCOUT(TX)-RENC，AVER·TX+ENCOFF(T，ΔT)≤α·TVB·RENC，AVER為真並且等式ENCOUT(TX)-RENC，AVER·TX+ENCOFF(T，ΔT)≥-(1-α)·TVB·RENC，AVER為真。
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於選擇偏移值ENCOFF(T，ΔT)以致在時間間隔[T-ΔT，T]內存在時刻TMIN，在該時刻內，等式ENCOUT(TMIN)-RENC，AVER·TMIN+ENCOFF(T，ΔT)＝-(1-α)·TVB·RENC，AVER為真。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於要在所述控制步驟中產生的控制信號[R]的所有狀態處於表的元素中，並且其特徵在於根據至少一個通知信號[S]的狀態來從所述表中選擇元素，並且其特徵在於產生處於所選元素中的控制信號的狀態。
7.如權利要求1所述的方法，其特徵在於至少一個通知信號[S]包括在測量步驟中所記錄的信息單元量[ENCOUT(T)-RENC，AVER·T]對時間T的導數。
8.如權利要求1所述的方法，其特徵在於記錄在所述測量步驟中所計算的減少的信息單元量[ENCOUT(T)-RENC，AVER·T]的值。
9.如權利要求1所述的方法，其特徵在於在所述控制步驟中，產生至少一個控制信號，所述控制信號的狀態取決於外部提供的指示信號，所述指示信號代表輸入信息流的內容。
10.一種用於把包括信息單元流[RIN]的輸入信息流編碼為輸出信息流的編碼設備，所述輸出信息流包括可變的信息單元流[RENC]，所述可變的信息單元流[RENC]處在最小值[RENC，MIN]和最大值[RENC，MAX]之間，所述設備包括-壓縮裝置，用於把所述輸入信息流轉換為輸出信息流；-測量裝置，用於測量由所述編碼設備所產生的信息單元量[ENCOUT(T)]；-計算裝置，用於在任何時刻T，通過依照公式ENCOUT(T)-RENC，AVER·T從信息單元量[ENCOUT(T)]中減去在輸出信息流中可變信息單元流的預定義平均值[RENC，AVER]乘以時刻T來計算減少的信息單元量[ENCOUT(T)-RENC，AVER·T]，並且用於通過依照公式ENCOUT(T)-RENC，AVER·T+ENCOFF(T，ΔT)把偏移值[ENCOFF(T，ΔT)]加到所減少的信息單元量[ENCOUT(T)-RENC，AVER·T]來計算修改的信息單元量[ENCOUT(T)-RENC，AVER·T+ENCOFF(T，ΔT)]，其中根據在時間間隔[T-ΔT，T]內的特定時刻TX內減少的信息單元量[ENCOUT(TX)-RENC，AVER·TX]的值並且根據由比較裝置為修改的信息單元量[ENCOUT(TX)-RENC，AVER·TX+ENCOFF(T，ΔT)]的至少一個值所產生的至少一個通知信號[S]來選擇偏移值[ENCOFF(T，ΔT)]，其中ΔT表示預定義的時間周期；-比較裝置，用於把所修改的信息單元量[ENCOUT(T)-RENC，AVER·T+ENCOFF(T，ΔT)]與至少一個準則相比較並且產生至少一個通知信號[S]；和控制裝置，用於根據至少一個通知信號的狀態來產生用於控制所述壓縮裝置的至少一個控制信號。
11.如權利要求10所述的編碼設備，其特徵在於所述比較裝置適於使用第一準則，第一準則是α·TVB·RENC，AVER並且第二準則是-(1-α)·TVB·RENC，AVER，其中TVB表示預定義的時間常數並且其中α表示恆定的預定義值以致0≤α≤1，並且適於如果等式ENCOUT(T)-RENC，AVER·T+ENCOFF(T，ΔT)≥α·TVB·RENC，AVER為真，那麼產生獲取預定值的第一通知信號[SOVER]，並且適於如果等式ENCOUT(T)-RENC，AVER·T+ENCOFF(T，ΔT)≤-(1-α)·TVB·RENC，AVER為真，那麼產生獲取預定值的第二通知信號[SUNDER]，並且其特徵在於所述控制裝置適於產生至少一個控制信號，用於採用如果所述第一通知信號[SOVER]具有預定值那麼輸出信息流中可變信息單元流的最大值[RENC，MAX]將等於RENC，AVER的方式來影響所述壓縮裝置，並且用於採用如果第二通知信號[SUNDER]具有預定值那麼所述輸出信息流中可變信息單元流的最小值將等於RENC，AVER的方式來影響所述壓縮裝置。
12.如權利要求11所述的編碼設備，其特徵在於所述計算裝置適於選擇偏移值ENCOFF(T，ΔT)，以致對於在時間間隔[T-ΔT，T]內的所有特定時刻TX來說，公式ENCOUT(TX)-RENC，AVER·TX+ENCOFF(T，ΔT)≤α·TVB·RENC，AVER為真並且等式ENCOUT(TX)-RENC，AVER·TX+ENCOFF(T，ΔT)≥-(1-α)·TVB·RENC，AVER為真。
13.如權利要求12所述的編碼設備，其特徵在於所述計算裝置適於選擇所述偏移值ENCOFF(T，ΔT)以致在時間間隔[T-ΔT，T]內存在時刻TMIN，在該該時刻內，等式ENCOUT(TMIN)-RENC，AVER·TMIN+ENCOFF(T，ΔT)＝-(1-α)·TVB·RENC，AVER為真。
14.如權利要求11所述的編碼設備，其特徵在於所述設備具有用於輸入所記錄的信息單元量的初始值[ENCOUT(0)]的裝置。
15.一種用於在記錄載體上記錄信息流的記錄設備，包括用於在所述記錄載體上記錄信息流的記錄裝置，其特徵在於所述設備包括如權利要求10-14中任何一個所述的編碼設備。
16.如權利要求15所述的記錄設備，其特徵在於所述設備具有用於在所述記錄載體上記錄所確定的信息單元量ENCOUT(T)-RENC，AVER·T的值的裝置。
17.如權利要求15所述的記錄設備，其特徵在於所述設備具有用於在記錄載體上記錄之前短暫地存儲信息流的存儲裝置。
18.一種用於把輸入信息流編碼為輸出信息流的電腦程式產品，所述程序可操作來使處理器執行如權利要求1-9中任何一個所述的方法。
全文摘要
提出了一種用於把信息流(20)編碼為可變比特率(VBR)編碼的信息流(24)的方法和設備。本申請公開了改進的約束可變比特率(CVBR)編碼，這保證了在記錄載體上的特定記錄模式中，來自此記錄載體上記錄的任何連續選擇可以被拷貝到具有對應於所述記錄模式的存儲容量的另一記錄載體，而不必使用較低的平均比特率，同時在要存檔的窗口內仍然使用最大的可變比特率自由度。
文檔編號H04N7/26GK1961583SQ200580017258
公開日2007年5月9日 申請日期2005年5月24日 優先權日2004年5月28日
發明者E·D·L·M·弗裡茂特, L·洛博 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司