聯合比特率轉碼中的比特率分配的製作方法

2023-04-30 00:51:11

專利名稱：聯合比特率轉碼中的比特率分配的製作方法
技術領域：
本發明涉及控制一組數據壓縮通道的方法。數據壓縮通道可以是，例如，相應於不同節目的處理MPEG編碼數據信號的轉碼通道。轉碼後的節目可以多路復用以形成所謂的束。束可以傳輸給接收機，接收機從束中選擇和解碼給定的節目。
背景技術：
公開號為WO95/29559的國際專利申請描述了一種多路復用系統，用於控制多個通道處理器。參考

圖1來描述多路復用系統，該系統包括用於提供多路復用信號(MS)的多路復用器(MUX)，多個通道處理器(CP[1]至CP[n])，每個通道處理器(CP[i])具有用於接收輸入信號(IS[i])的數據輸入的控制輸入，用於提供表示相應輸入信號複雜度的複雜度信號的複雜度輸出，和用於向多路復用器的相應輸入提供輸出數據信號(OS[i])的數據輸出，和響應於複雜度信號的比特率分配器(CONT)用於以複雜度信號的函數向通道處理器的相應控制輸入提供比特率控制信號，其中來自通道處理器(CP[i])的輸出數據信號(OS[i])的比特率(Rout[i])是相應於輸入數據信號和輸入數據信號組合的複雜度的函數。
在這樣的多路復用系統中，通道處理器(CP[i])的輸出數據信號(OS[i])的比特率(Rout[i])等於Routi=Xij=1nXjRtot]]>其中-i是通道處理器號，-X[i]是在滑動窗口的基礎上的先前圖象組(在下文中稱為GOP)的複雜度，即對GOP的所有圖象的圖象平均量化等級Qpic和用於編碼該圖象的比特數Tpic的乘積的總和 -Rtot是在多路復用器的輸出可獲得的全部比特率容量 發明概述本發明的目的是提供一種控制一組轉碼通道的方法，它為不同的轉碼通道提供更好的比特率分配，並因此提供更好的轉碼節目視覺質量的發送。本發明主要考慮以下方面。
現有技術的多路復用系統提出了一種控制一組編碼通道的方法。在該方法中，每個編碼通道(CP[i])接收全部比特率容量Rtot中，就所有編碼通道的全部編碼複雜度來說，與該編碼器所具有的編碼複雜度X[i]比例相當的Rout[i]。
這種全部帶寬在對應於不同輸入信號(IS[1]至IS[n])的所有節目中的分配對於它們的複雜度的不一致並不總是足夠適當而健全的，所以複雜節目的比特率分配有時與其它節目的比特率分配相比是不成比例的。在這些情況中，該比特率分配會導致較低複雜度節目的視覺質量的下降。
按照本發明的控制一組轉碼通道的方法包括●對各個轉碼通道計算壓縮數據質量的指示的步驟，所述指示從輸入壓縮數據信號計算得出，●對應於轉碼通道的指示和指示的總和，從全部輸出比特率對轉碼通道分配輸出比特率的步驟。
這種控制一組轉碼通道的方法使用已經為轉碼應用確定的指示，從而保證了全部比特率在不同轉碼通道中的更好的分配。而且，該指示來源於輸入壓縮數據信號的事實使它的數值獨立於由轉碼器執行的調整步驟，所述調整步驟是用於計算應用於輸入壓縮數據信號的量化等級，以在轉碼器的輸出達到給定的比特率。這樣，該方法能夠避免比特率分配中由於可能發生的調整不匹配引起的偏差。
本發明進一步涉及一種用於控制一組轉碼器的比特率分配的控制器，還涉及包括至少兩個轉碼器和這種控制器的多路復用系統。
參考下文描述的實施例本發明這些和其他的方面將變得顯然並闡述清楚。
附圖簡要說明本發明現在將通過示例參考相應的附圖進行詳細描述，其中
圖1是按照現有技術的多路復用系統的方框圖，圖2是按照本發明的多路復用系統的方框圖。
發明詳述本發明涉及控制一組轉碼通道的改進方法。該方法是對MPEG-2壓縮數據信號描述的，但是顯而易見，對於本領域的技術人員來說，本發明的範圍並不限於這種特定的情況，本發明還可以應用於比如MPEG-4、H-261或H-263標準提供的任一類型的壓縮數據信號。圖2描述了按照本發明的多路復用系統。該多路復用系統包括一組轉碼器(TC[1]至TC[n])、控制器(CONT)和多路復用器(MUX)。
該組轉碼器包括n個轉碼器，其中n是至少等於二的整數。每個轉碼器(TC[i])可以將以輸入比特率(Rin[i])編碼的輸入壓縮數據信號(ICS[i])轉換為以輸出比特率(Rout[i])編碼的輸出壓縮數據信號(OCS[i])。這樣的轉碼器用於減少壓縮數據信號的比特率(Rout[i]＜Rin[i])，以適應廣播應用產生的傳輸限制。
當至少兩個MPEG-2轉碼節目同時轉碼時，有可能以這樣的方式聯合控制分配給每個轉碼節目的比特率，即可以固定或變化的全部比特率(Rtot)在轉碼節目間共享。這種技術稱為聯合比特率轉碼。採用這種技術執行比特率分配，是為了在每個轉碼器產生符合MPEG-2的輸出壓縮數據信號的情況中，獲得在轉碼節目間平均分配的整體圖象質量。為此目的，控制器(CONT)在調整過程中從每個轉碼器接收參數信息和視頻編碼複雜度，並隨後計算分配給每個轉碼器(TC[i])的比特率(Rout[i])。在本發明中，控制器還接收來源於輸入壓縮數據信號(ICS[i])的參數信息，該信息用於改進比特率分配策略。
最後，多路復用器(MUX)通過多路復用輸出壓縮數據信號(OCS[1]至OCS[n])以全部輸出比特率(Rtot)提供多路復用數據信號(MS)。
聯合比特率轉碼的目的是在所有轉碼節目中平均圖象質量。為此，控制一組轉碼通道的方法計算相應於每個轉碼通道(TC[i])的壓縮數據質量的指示IND[i]。在現有技術中，該指示是INDBA[i]＝X[i]，其中-i是轉碼通道號，-X[i]是在滑動窗口基礎上從輸出壓縮數據信號(OCS[i])計算得出的先前GOP期間的複雜度。
如前所述，該指示不能給出滿意的結果。按照MPEG-2標準的測試模型5(參見ISO-IEC/JTC1/SC29/WG11)，在亮度或色度上具有高平均宏塊複雜度的圖象，即具有許多細節的區域，可以比其它區域有更多劣化。本發明考慮到該效果而在比特率計算中引入了加權因數wf[i]。而且，為了與其它節目相比提高或降低節目質量，對最佳比特率分配使用額定目標比特率值Rtar[i]。結果，相應優選實施例的指示IND[i]如下計算INDi=XiRtariwfi]]>分配給轉碼通道(TC[i])的最佳輸出比特率(Rout[i])然後如下計算Routi=INDij=1nINDjRtot]]>如圖2所述，加權因數wf[i]來源於未解碼的輸入壓縮數據信號(ICS[i])。加權因數在控制一組轉碼通道的方法中可以被看作是反饋，並用於補充複雜度值X[i]，該後面的值X[i]是從輸出壓縮數據信號計算得出的。wf[i]的計算是以可以是預測編碼圖形或內編碼圖象的圖象的級別實現的。
在第一實施例中，對號碼為t的當前編碼圖象，加權因數wf1[i，t]是通過在編碼順序中先於當前圖象的一組Lmax個編碼圖象，從整個圖象的平均量化等級和用於編碼同一圖象的比特數的函數的平均而計算得出的。所述加權因數等於wf1i,t=L=1Lmax(C1+C2Q(i,t-L)T(i,t-L))]]>其中-Lmax是預定義的整數(比如等於2M，M是預測編碼圖象和下一內編碼或預測圖象間的距離)，可以使wf1[i，t]的計算在時間上平滑，●Q(i，t-L)是號碼為t-L的圖象的平均量化等級，●T(i，t-L)是用於編碼號碼為t-L的圖象的比特數，平均量化等級Q(i，t-L)與比特數T(i，t-L)的乘積和複雜度X(i，t-L)性質相同，●C1和C2是用於平滑複雜度X(i，t-L)的總和的整數。係數C1等於8而係數C2等於1能夠保證該方法的良好穩定性。
在第二實施例中，加權因數wf2[i，t]是從該組Lmax個編碼圖象計算的一組(Kmax+1)平均的加權平均計算得出的，它等於wf2i,t=K=0KmaxaKL=1Lmax(C1+C2Q(i,t-K-L)T(i,t-K-L))]]>其中●Kmax是預定義的整數(比如等於M)，可以使wf2[i，t]的計算在時間上平滑，●aK是一組加權係數，用於定義向該組Lmax個編碼圖象計算的平均應用的時間加權窗口。加權係數aK例如是{a0＝0.6；a1＝0.3；a2＝0.1}，而且該係數對於臨近當前圖象的圖象要比遠的圖象大。
在該第二實施例中，歸因於該組Lmax個編碼圖象的平均的第一平滑與歸因於加權平均的第二平滑結合，提供了控制一組轉碼通道的方法的良好的穩定性和良好的效率。
由於在比特率再分配策略中使用加權因數，所以獲得了較好的轉碼節目質量。這樣，比特率的子分配不再對低複雜度的壓縮數據信號執行，同時較複雜的信號被正確轉碼。對輸入MPEG-2節目複雜度不同的考慮導致了全部帶寬的更好的分配。另外，對每個輸入壓縮數據信號執行的額外計算不僅值得，而且可以不考慮每個轉碼通道的調整步驟而使用輸入信號特性。結果，這樣的控制一組轉碼通道的方法排除了某些困難的轉碼條件下比特率分配的偏差。
可以使用適於編程的集成電路執行控制方法。比如包含在電腦程式存儲器中的一組指令，它可以使集成電路執行控制方法的不同步驟。該組指令可以通過讀取例如磁碟的數據載體而裝載進程序存儲器中。該組指令也可以通過服務提供者經例如網際網路的通信網絡而得到。
權利要求中的任何參考符號不應解釋為對權利要求的限制。注意，動詞「包括」和它的變位不排除任何權利要求中定義的以外的任何其它步驟或單元的存在。單元或步驟之前的單詞「一個」不排除多個所述單元或步驟的存在。
權利要求
1.一種控制一組轉碼器通道(TC[1]至TC[n])的方法，一個轉碼通道(TC[i])可以將以輸入比特率(Rin[i])編碼的輸入壓縮數據信號(ICS[i])轉換為以輸出比特率編碼(Rout[i])的輸出壓縮數據信號(OCS[i])，所述控制方法包括對每個轉碼通道計算壓縮數據質量的指示的步驟，所述指示是從輸入壓縮數據信號(ICS[i])計算得出的，根據全部輸出比特率(Rtot)，它相應的指示和轉碼通道的指示的總和對轉碼通道(TC[i])，分配輸出比特率(Rout[i])的步驟。
2.如權利要求1所述的控制一組轉碼通道的方法，其中指示是通過一組編碼圖象從圖象的平均量化等級和用於編碼同一圖象的比特數的函數的平均而計算得出的。
3.如權利要求2所述的控制一組轉碼通道的方法，其中指示是從對一組編碼圖象計算的一組平均的加權平均計算得出的。
4.一種用於控制一組轉碼器(TC[1]至TC[n])的控制器(CONT)，轉碼器(TC[i])可以將以輸入比特率(Rin[i])編碼的輸入壓縮數據信號(ICS[i])轉換為以輸出比特率編碼(Rout[i])的輸出壓縮數據信號(OCS[i])，所述控制器包括對每個轉碼器計算壓縮數據質量的指示的裝置，所述指示是從輸入壓縮數據信號(ICS[i])計算得出的，根據全部輸出比特率(Rtot)，它相應的指示和轉碼通道的指示的總和對轉碼通道(TC[i])，分配輸出比特率(Rout[i])的裝置。
5.一種數據多路復用系統包括一組轉碼器(TC[1]至TC[n])，用於將以輸入比特率(Rin[1]至Rin[n])編碼的輸入壓縮數據信號(ICS[1]至[CS[n])轉換為以輸出比特率編碼(Rout[1]至Rout[n])的輸出壓縮數據信號(OCS[1]至OCS[n])，控制器(CONT)，用於控制一組轉碼器並包括對每個轉碼器計算壓縮數據質量的指示的裝置，所述指示是從輸入壓縮數據信號(ICS[i])計算得出的，根據全部輸出比特率(Rtot)，它相應的指示和轉碼通道的指示的總和對轉碼通道(TC[i])，分配輸出比特率(Rout[i])的裝置，多路復用器(MUX)，用於通過多路復用輸出壓縮數據信號(OCS[1]至OCS[n])以全部輸出比特率(Rtot)提供多路復用數據信號(MS)。
6.一種用於控制器(CONT)的電腦程式產品，包括一組指令，當被裝載到控制器中時，該指令使控制器執行權利要求1至3中所述的控制方法。
全文摘要
本發明涉及包括一組轉碼器(TC[1]至TC[n])、控制器(CONT)和多路復用器(MUX)的多路復用系統。該組轉碼器包括n個轉碼器,每個轉碼器(TC[i])可以將以輸入比特率(Rin[i])編碼的輸入壓縮數據信號(ICS[i])轉換為以輸出比特率編碼(Rout[i])的輸出壓縮數據信號(OCS[i])。控制器(CONT)在調整過程中從每個轉碼器接收參數信息和視頻編碼複雜度,並隨後根據在多路復用器輸出可獲得的全部比特率容量計算分配給每個轉碼器(TC[i])的比特率(Rout[i])。控制器還接收來源於輸入壓縮數據信號(ICS[i])的參數信息,該信息用於改進比特率分配策略。最後,多路復用器(MUX)通過多路復用輸出壓縮數據信號(OCS[1]至OCS[n])提供多路復用數據信號(MS)。
文檔編號H03M7/30GK1366779SQ01800956
公開日2002年8月28日 申請日期2001年4月6日 優先權日2000年4月18日
發明者P·加特平 申請人:皇家菲利浦電子有限公司