Способ и устройство управления скоростью кодирования и носитель информации, который хранит программу для этого

Изобретение относится к способу и устройству управления скоростью передачи битов в кодировании, в котором внутрикадровое предсказание и межкадровое предсказание используются с переключением. Техническим результатом является обеспечение надежного управления скоростью передачи битов в кодировании. Указанный технический результат достигается тем, что осуществляют измерение количества кода, сформированного для квантованной информации, и количества кода, сформированного для неквантованной информации для изображения, которое было кодировано; вычисление отношения количества кода, сформированного для неквантованной информации, к общему количеству сформированного кода на основе вышеупомянутых измеренных количеств кода; и определение целевого количества кода в целевом изображении кодирования с использованием вычисленного отношения количества кода, сформированного для неквантованной информации. Целевое количество кода может определяться путем вычисления комплексного индекса для квантованной информации изображения, которое было кодировано, и оценки количества кода, сформированного, когда кодируется целевое изображение кодирования, используя заранее установленный предполагаемый размер шага квантования, на основе вышеупомянутого индекса и отношения количества кода, сформированного для неквантованной информации. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к способу управления скоростью передачи битов в кодировании, используемому в кодировании видеосигнала, в котором внутрикадровое предсказание и межкадровое предсказание используются с переключением, соответствующему устройству, программе управления скоростью передачи битов в кодировании для реализации управления скоростью передачи битов в кодировании, и машиночитаемому носителю информации, который хранит эту программу.

Приоритет испрашивается по Заявке на патент Японии №2007-064271, поданной 14 марта 2007 г., содержимое которой включается в этот документ посредством ссылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Во многих способах кодирования видеосигнала количество сформированного кода меняется в зависимости от характера входного изображения. Поэтому требуется методика управления скоростью передачи битов в кодировании для управления количеством сформированного кода и поддержания постоянной скорости передачи битов в кодировании.

Количество сформированного кода тесно связано с размером шага квантования, и количество сформированного кода управляется путем изменения размера шага квантования.

В опытном образце №5 (сокращенно "ТМ5") в MPEG-2 управление количеством кода выполняется с использованием соотношения между размером шага квантования и количеством сформированного кода (см., например, Непатентный документ 1).

Ниже будет объясняться управление количеством кода в TM5 из MPEG-2.

В TM5 из MPEG-2 управление количеством кода выполняется с использованием единицы, называемой GOP (группа изображений), которая может включать в себя изображения I, P и B, имеющие разные типы изображений, например типы I, P и B изображений.

Фиг. 7 показывает блок-схему алгоритма управления количеством кода в TM5 из MPEG-2.

Как показано на блок-схеме алгоритма, в управлении количеством кода в TM5 из MPEG-2 на первом этапе вычисляется комплексный индекс X_x для каждого типа изображения (x=i, p, b (которые соответственно соответствуют изображениям I, P и B)) по следующей формуле:

X_x=S_x·<Q_x>

В вышеприведенной формуле x указывает тип изображения, S_x указывает количество сформированного кода для изображения, которое имеет такой же тип изображения, что и данное изображение, и кодировалось совсем недавно, и <Q_x> указывает среднее размера шага квантования в соответствующем кодировании.

Как правило, количество S_x кода является обратной пропорциональностью размера Q_x шага квантования. Поэтому вычисление комплексного индекса X_x дает соотношение между количеством сформированного кода и размером шага квантования.

На следующем этапе S302 целевое количество T_x кода (x=i, p, b) для каждого типа изображения вычисляется по следующим формулам.

[Формула 1]

Здесь R указывает количество кода, выделенного соответствующей GOP, N_p указывает количество изображений P в GOP, N_b указывает количество изображений B в GOP, а K_p и K_b являются константами.

Вышеприведенная формула показывает, что для того, чтобы задать целевое количество T_i кода, изображения P преобразуются в изображения I в соответствии с X_p/X_i, изображения B преобразуются в изображения I в соответствии с X_b/X_i, и целевое количество T_i кода вычисляется на основе преобразованных значений, количеств N_p и N_b изображений и количества R кода, выделенного GOP.

Чтобы задать целевое количество T_p кода, изображения B преобразуются изображения P в соответствии с X_b/X_p, и целевое количество T_p кода вычисляется на основе преобразованного значения, количеств N_p и N_b изображений и количества R кода, выделенного GOP.

Чтобы задать целевое количество T_b кода, изображения P преобразуются изображения B в соответствии с X_p/X_b, и целевое количество T_b кода вычисляется на основе преобразованного значения, количеств N_p и N_b изображений и количества R кода, выделенного GOP.

На следующем этапе S303 на основе целевого количества T_x кода, заданной выше для изображений, определяется размер шага квантования для небольшого блока в качестве объекта кодирования.

На следующем этапе S304 каждый небольшой блок подвергается квантованию и кодированию с использованием определенного размера шага квантования.

На следующем этапе S305, после того как завершено кодирование одного изображения, вычисляется среднее <Q_x> размера шага квантования.

На следующем этапе S306 (после того, как завершено кодирование одного изображения) измеряется фактическое количество S_x сформированного кода.

На основе измеренного количества S_x сформированного кода и вычисленного среднего размера <Q_x> шага квантования, на этапе S301 снова обновляется комплексный индекс X_x для каждого типа изображения.

В соответствии с вышеприведенным способом в TM5 из MPEG-2 целевое количество кода присваивается каждому изображению при кодировании изображения, посредством этого управляя количеством сформированного кода.

В традиционном способе целевое количество кода определяется на основе количества кода, выделенного соответствующей GOP, и комплексного индекса для каждого типа изображения. Этот способ основывается на прежнем соотношении, так что размер шага квантования обратно пропорционален количеству сформированного кода.

Однако если количество сформированного кода для элемента (например, вектора движения для предсказания с компенсацией движения, режима кодирование и т.д.), который не имеет отношения к размеру шага квантования, является преобладающей, то прежнее соотношение может быть безрезультатным. Если прежнее соотношение является безрезультатным, то количество сформированного кода оценивается ошибочно, и соответственно целевое количество кода определяется неточно.

Чтобы решить вышеупомянутую проблему, Патентный документ 1 раскрывает способ выполнения управления квантованием без учета количества кода фиксированной длины.

В этом способе количество кода, необходимого для каждого элемента (например, компонентов DC или векторов движения в режиме внутрикадрового кодирования в MPEG-2), который не зависит от скорости передачи битов, определяется как количество кода, независимое от размера шага квантования.

Непатентный документ 1: MPEG-2, Опытный образец №5 (TM5), Doc.ISO/IECJTC1/SC29/WG11/NO400, Test Model Editing Committee, стр. 59-63, апрель 1993 г.

Патентный документ 1: Нерассмотренная патентная заявка Японии, первая публикация № H10-290461.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Проблема, которая должна быть решена изобретением

В непатентном документе 1 размер шага квантования не рассматривается при выборе режима кодирования. Поэтому независимо от уровня неточности в квантовании выбирается режим предсказания, который дает минимальную ошибку предсказания.

Такой способ не вызывает серьезных проблем во многих известных способах кодирования видеосигнала, в которых количество кода, необходимое для коэффициентов ортогонального преобразования, значительно больше количества кода, необходимого для векторов движения.

Однако в способе кодирования H.264 из ITU-T, в котором самые большие 32 вектора движения назначаются одному макроблоку, количество кода, необходимое для коэффициентов ортогонального преобразования, не всегда является преобладающим в общем количестве сформированного кода.

В способе кодирования, в котором преобладающей является количество кода, сформированного для элементов, отличных от коэффициентов ортогонального преобразования, если всегда выбирается режим предсказания для создания минимальной ошибки предсказания, то увеличивается количество кода, сформированного для элементов, отличных от коэффициентов ортогонального преобразования, что ухудшает эффективность кодирования.

Поэтому при выборе режима предсказания вычисляется соответствующая стоимость на основе не только степени ошибки предсказания, но также и взвешивания с использованием количества кода, необходимого для элемента (например, вектора движения), отличного от коэффициентов ортогонального преобразования, используя размер шага квантования.

В справочной программе H.264 функция стоимости "Cost=D+λ·A" используется при выборе режима предсказания.

В вышеупомянутой формуле D указывает степень ошибки предсказания, A указывает количество кода, сформированного для элементов, отличных от коэффициентов ортогонального преобразования, и λ является константой, определенной с помощью размера шага квантования.

Когда размер шага квантования уменьшается, λ также уменьшается, так что степень ошибки предсказания влияет на функцию стоимости. В отличие от этого, когда увеличивается размер шага квантования, λ также увеличивается, так что количество кода, сформированного для элементов, отличных от коэффициентов ортогонального преобразования, влияет на функцию стоимости.

Как описано выше, раскрытый в Патентном документе 1 способ основывается на предположении, что количество кода, сформированного для элементов, отличных от коэффициентов ортогонального преобразования, не зависит от размера шага квантования. Поэтому, если выбор режима предсказания с использованием вышеупомянутой функции стоимости выполняется в способе кодирования, который определен в H.264 из ITU-T, в котором количество кода, сформированного для элементов, отличных от коэффициентов ортогонального преобразования, является относительно большим, то количество сформированного кода оценивается неточно, и соответственно может быть сложно управлять количеством кода.

В свете вышеупомянутых обстоятельств цель настоящего изобретения - предоставить новую методику, с помощью которой даже в способе кодирования, в котором преобладающим является количество кода, сформированного для элементов, отличных от коэффициентов ортогонального преобразования, целевое количество кода с учетом соответствующего количества сформированного кода может быть задано так, чтобы реализовать надёжное управление скоростью передачи битов в кодировании.

Средство для решения проблемы

Чтобы достичь цели, настоящее изобретение предоставляет устройство управления скоростью передачи битов в кодировании, используемое в кодировании видеосигнала, в котором внутрикадровое предсказание и межкадровое предсказание используются с переключением. Устройство включает в себя (1) первое устройство измерения, которое измеряет количество кода, сформированного для квантованной информации для изображения, которое было кодировано; (2) второе устройство измерения, которое измеряет количество кода, сформированного для неквантованной информации для изображения, которое было кодировано; (3) вычислительное устройство, которое вычисляет отношение количества кода, сформированного для неквантованной информации, к общему количеству сформированного кода на основе количеств кода, измеренного первым и вторым устройствами измерения; и (4) устройство определения, которое определяет целевое количество кода в целевом изображении кодирования с использованием отношения (вычисленного вычислительным устройством) у количества кода, сформированного для неквантованной информации.

В вышеупомянутой структуре может использоваться функция, которая определяет соотношение между размером шага квантования и отношением количества кода, сформированного для неквантованной информации, где функция может быть образована прямыми линиями, имеющими разные углы наклона, соответствующие разным диапазонам значений у размера шага квантования. В таком случае устройство может дополнительно включать в себя устройство определения функции для определения функции на основе отношения (вычисленного вычислительным устройством) количества кода, сформированного для неквантованной информации, и размера шага квантования, используемого в кодировании изображения, которое было кодировано.

Способ управления скоростью передачи битов в кодировании по настоящему изобретению, реализованный приведением в действие описанных выше устройств, также может быть реализован с помощью компьютерной программы. Такая компьютерная программа может предоставляться путем сохранения ее на подходящем машиночитаемом носителе информации, или посредством сети, и может устанавливаться и работать на управляющем устройстве, например CPU, чтобы реализовать настоящее изобретение.

В устройстве управления скоростью передачи битов в кодировании по настоящему изобретению, имеющем описанную выше конструкцию, измеряется количество кода, сформированного для квантованной информации для изображения, которое было кодировано, и также измеряется количество кода, сформированного для неквантованной информации для изображения, которое было кодировано.

На основе вышеупомянутых измеренных количеств кода вычисляется отношение количества кода, сформированного для неквантованной информации, к общему количеству сформированного кода. Затем целевое количество кода в целевом изображении кодирования определяется с использованием вычисленного отношения количества кода, сформированного для неквантованной информации.

Например, вычисляется комплексный индекс для квантованной информации изображения, которое было кодировано; количество кода, сформированного, когда кодируется целевое изображение кодирования с использованием заранее установленного предполагаемого размера шага квантования, оценивается на основе вычисленного комплексного индекса и вычисленного отношения количества кода, сформированного для неквантованной информации; и целевое количество кода в целевом изображении кодирования определяется с использованием оцениваемой количества сформированного кода.

Как и вышеупомянутый предполагаемый размер шага квантования, предполагаемый размер шага квантования для изображения (тип изображения P или B), кодированного с помощью межкадрового предсказания, может вычисляться с использованием размера шага квантования, который использовался при кодировании изображения (изображения I) с помощью внутрикадрового предсказания, и заранее установленного значения отношения.

К тому же, вычисленное отношение количества кода, сформированного для неквантованной информации, может меняться с использованием функции (определенной устройством определения функции) в соответствии с предполагаемым размером шага квантования; и целевое количество кода в целевом изображении кодирования может определяться с использованием меняющегося отношения количества сформированного кода.

Результат изобретения

Как описано выше, в настоящем изобретении, даже в способе кодирования, в котором преобладающим является количество кода, сформированного для неквантованной информации, может быть задано целевое количество кода с учетом соответствующего количества сформированного кода.

Поэтому в соответствии с настоящим изобретением целевое количество кода определяется с учетом количества кода, сформированного для неквантованной информации. Поэтому ошибка в оцениваемом количестве сформированного кода уменьшается, и может выполняться устойчивое управление скоростью передачи битов в кодировании.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 - блок-схема алгоритма работы в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 2 - схема, объясняющая отношение количества кода в заголовке.

Фиг. 3 - схема, показывающая пример конструкции устройства кодирования видеосигнала, к которому применяется настоящее изобретение.

Фиг. 4 - схема, показывающая пример внутреннего строения устройства кодирования видеосигнала.

Фиг. 5 - схема, показывающая пример функции, используемой для выведения отношение количества кода в заголовке.

Фиг. 6 - схема, показывающая пример блок-схемы алгоритма, выполняемого устройством кодирования видеосигнала.

Фиг. 7 - схема, показывающая блок-схему алгоритма управления количеством кода в TM5 из MPEG-2.

Обозначения ссылок

1 - устройство кодирования видеосигнала

10 - контроллер квантования

20 - модуль выполнения квантования и кодирования

100 - администратор типа изображения

101 - модуль вычисления предполагаемого размера шага квантования

102 - модуль вычисления оцениваемого количества сформированного кода

103 - модуль вычисления целевого количества кода

104 - модуль вычисления размера шага квантования

105 - модуль хранения информации изображения I

106 - модуль обновления информации изображения I

107 - модуль хранения информации о параметрах

108 - модуль хранения информации о GOP

109 - модуль обновления

1070 - блок хранения комплексного индекса для количества кода для коэффициентов преобразования

1071 - блок хранения функции выведения отношения количества кода в заголовке

1072 - блок хранения комплексного индекса изображения

1090 - модуль обновления информации о параметрах

1091 - модуль обновления информации о GOP

ЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ниже настоящее изобретение будет объясняться со ссылкой на варианты осуществления настоящего изобретения.

Поскольку настоящее изобретение ссылается на количество кода, сформированного для элементов, отличных от коэффициентов ортогонального преобразования (которое будет называться "количеством кода в заголовке"), отношение между количеством кода, сформированного для коэффициентов ортогонального преобразования, и количеством кода в заголовке вычисляется с тем, чтобы точно оценивать количество сформированного кода.

Фиг. 1 показывает блок-схему алгоритма работы в соответствии с настоящим изобретением.

На первом этапе S101 оценивается количество кода, сформированного посредством кодирования с использованием предполагаемого размера шага квантования, где предполагаемый размер шага квантования заранее устанавливается для каждого типа изображения.

В этом процессе оцениваемое количество сформированного кода вычисляется с использованием следующей информации:

(i) комплексный индекс для количества кода, необходимого для коэффициентов преобразования: α_sx, где x=i, p, b;

(ii) отношение количества кода в заголовке: α_rx, где x=i, p, b.

Здесь, когда отношение количества кода в заголовке (то есть "количество кода в заголовке/общее количество сформированного кода") меняется в зависимости от размера шага квантования, отношение количества кода в заголовке рассматривается как функция размера Q_x (x=i, p, b) шага квантования следующим образом:

α_rx=Func(Q_x)

Например, как показано на фиг. 2, когда отношение α_rx количества кода в заголовке меняется в зависимости от размера Q_x шага квантования, отношение количества кода в заголовке следует вычислять в виде функции размера Q_x шага квантования.

Такая функция определяется в зависимости от способа вычисления стоимости, используемого при выборе режима кодирования. То есть необходимо использовать функцию, подходящую для применяемого способа вычисления стоимости.

На следующем этапе S102 целевое количество кода в целевом изображении кодирования вычисляется на основе количества сформированного кода, оцениваемой для каждого типа изображения.

На следующем этапе S103 на основе вычисленного целевого количества кода определяется размер шага квантования для небольших блоков (в качестве объектов кодирования) в целевом изображении кодирования.

На следующем этапе S104 выполняются операции квантования и кодирования для каждого небольшого блока, используя определенный размер шага квантования.

После того, как завершена операция кодирования для соответствующего одного изображения, вычисляются следующие параметры:

(i) средний размер шага квантования: <Q_x>;

(ii) комплексный индекс для количества кода, необходимого для коэффициентов преобразования: α_sx, где x=i, p, b;

(iii) отношение количества кода в заголовке: α_rx, где x=i, p, b.

То есть, на следующем этапе S105 вычисляется среднее <Q_x> размера шага квантования.

На следующем этапе S106 измеряются количество G_tx кода, необходимого для коэффициентов преобразования, и количество G_hx кода в заголовке.

На следующем этапе S107 вычисляется произведение количества G_tx кода для коэффициентов преобразования и среднего размера <Q_x> шага квантования, чтобы вычислить комплексный индекс α_sx (для количества кода для коэффициентов преобразования), используемый в следующем изображении, имеющем такой же тип, как и данное изображение.

На следующем этапе S108 вычисляется отношение α_rx количества кода в заголовке, которое является отношением количества G_hx кода в заголовке к общей количестве G_x сформированного кода, то есть вычисляется отношение α_rx количества кода в заголовке, используемое в следующем изображении, имеющем такой же тип, как и данное изображение.

Если отношение α_rx количества кода в заголовке не зависит от размера шага квантования, то отношение α_rx количества кода в заголовке может вычисляться по следующей формуле:

α_rx=G_hx/G_x

Когда отношение α_rx количества кода в заголовке вычисляется как функция Func(Q_x) от размера Q_x шага квантования, вычисляются параметры, необходимые для вычисления соответствующего значения.

Как описано выше, в соответствии с настоящим изобретением целевое количество кода определяется с учетом количества кода в заголовке, чтобы ошибка в оцениваемом количестве сформированного кода уменьшалась, и могло выполняться устойчивое управление скоростью передачи битов в кодировании.

Конкретный вариант осуществления

Ниже настоящее изобретение будет дополнительно объясняться в соответствии с конкретным вариантом осуществления.

Фиг. 3 показывает конструкцию устройства 1 кодирования видеосигнала в качестве варианта осуществления настоящего изобретения.

Как показано на фиг. 3, устройство 1 кодирования видеосигнала выполняет операцию для формирования предсказанного сигнала у видеосигнала, вычисления разницы между видеосигналом и предсказанным сигналом, и формирования и вывода кодированного потока двоичных сигналов путем квантования и кодирования разницы. Устройство 1 кодирования видеосигнала содержит контроллер 10 квантования для выполнения управления квантованием, и модуль 20 выполнения квантования и кодирования, который включает в себя квантователь и кодер источника информации.

Фиг. 4 показывает пример конструкции контроллера 10 квантования в устройстве 1 кодирования видеосигнала.

Как показано на фиг. 4, чтобы управлять скоростью передачи битов в кодировании путем выполнения распределения количества кода на каждую GOP (то есть на основе внутрикадрового периода) в соответствии с настоящим изобретением, контроллер 10 квантования содержит администратор 100 типа изображения, модуль 101 вычисления предполагаемого размера шага квантования, модуль 102 вычисления оцениваемого количества сформированного кода, модуль 103 вычисления целевого количества кода, модуль 104 вычисления размера шага квантования, модуль 105 хранения информации изображения I, модуль 106 обновления информации изображения I, модуль 107 хранения информации о параметрах, модуль 108 хранения информации о GOP и модуль 109 обновления.

Администратор 100 типа изображения управляет информацией, которая указывает тип изображения текущего обработанного объекта в контроллере 10 квантования.

Модуль 101 вычисления предполагаемого размера шага квантования вычисляет размеры Q_p и Q_b шага квантования для типов P и B изображения на основе (i) среднего размера <Q_i> шага квантования у изображения I, которое кодировалось непосредственно перед этим (изображение I, которое нужно кодировать), и (ii) заранее установленных значений R_p и R_b отношения.

Здесь данный вариант осуществления основывается на среднем размере <Q_i> шага квантования у изображения I, которое кодировалось непосредственно перед этим, и предполагается, что отношения R_p и R_b между средним размером <Q_i> шага квантования и соответствующими размерами Q_p и Q_b шага для типов P и B изображения являются постоянными.

Модуль 102 вычисления оцениваемого количества сформированного кода оценивает количества S_p и S_b сформированного кода для типов P и B изображения на основе предполагаемого размера Q_x шага квантования, вычисленного модулем 101 вычисления предполагаемого размера шага квантования, комплексного индекса α_sx для количества кода, необходимого для коэффициентов преобразования, и отношения α_rx(Q_x) количества кода в заголовке. Здесь для изображения типа I количество кода, сформированного для изображения I, которое кодировалось непосредственно перед этим, определяется как оцениваемый результат (S_i).

Здесь модуль 103 вычисления целевого количества кода вычисляет целевое количество T_x кода в целевом изображении кодирования на основе количества S_x сформированного кода, оцененного модулем 102 вычисления оцениваемого количества сформированного кода, количества кода (изображенной как "R"), выделенного соответствующей GOP, количества N_p изображений P в соответствующей GOP, и количества N_b изображений B в соответствующей GOP.

Модуль 104 вычисления размера шага квантования вычисляет размер Q_x шага квантования на основе целевого количества T_x кода, вычисленного модулем 103 вычисления целевого количества кода, и комплексного индекса X_x для каждого типа изображения.

Модуль 20 выполнения квантования и кодирования подвергает каждый небольшой блок операциям квантования и кодирования с использованием размера Q_x шага квантования, вычисленного модулем 104 вычисления размера шага квантования.

Модуль 105 хранения информации изображения I сохраняет (i) средний размер <Q_i> шага квантования у изображения I, которое кодировалось непосредственно перед этим, где к <Q_i> обращается модуль 101 вычисления предполагаемого размера шага квантования, и (ii) количество кода, сформированного для изображения I, которое кодировалось непосредственно перед этим, где к количеству сформированного кода обращается модуль 102 вычисления оцениваемого количества сформированного кода.

Модуль 106 обновления информации изображения I обновляет информацию, сохраненную в модуле 105 хранения информации изображения I, на основе результатов операций, выполненных модулем 20 выполнения квантования и кодирования.

Модуль 107 хранения информации о параметрах включает в себя:

(i) блок 1070 хранения комплексного индекса для количества кода для коэффициентов преобразования, для хранения комплексного индекса α_sx для количества кода, необходимого для коэффициентов преобразования, где к α_sx обращается модуль 102 вычисления оцениваемого количества сформированного кода;

(ii) блок 1071 хранения функции выведения отношения количества кода в заголовке, для хранения информации о функции, используемой для выведения отношения α_rx(Q_x) количества кода в заголовке, где к α_rx(Q_x) также обращается модуль 102 вычисления оцениваемой количества сформированного кода; и

(iii) блок 1072 хранения комплексного индекса изображения, для хранения комплексного индекса X_x для каждого типа изображения, где к X_x обращается модуль 104 вычисления размера шага квантования.

Модуль 107 хранения информации о параметрах сохраняет вышеописанные элементы информации посредством вышеупомянутых блоков хранения.

Блок 1071 хранения функции выведения отношения количества кода в заголовке сохраняет информацию о функции, используемой для выведения отношения α_rx(Q_x) количества кода в заголовке, например информацию (α_x (угол наклона прямой линии, объясняется позже) и Qth_x) о следующей функции, образованной двумя прямыми линиями (см. две пунктирных линии на фиг. 5), определенной на обеих сторонах размера Qth_x шага квантования:

α_rx(Q_x)=α_x ·Q_x Q_x<Qth_x

=0,95Q_x≥Qth_x

Модуль 108 хранения информации о GOP сохраняет количество R кода, количества N_p и N_b соответствующих изображений P и B (которые еще не были кодированы), где к R, N_p и N_b обращается модуль 103 вычисления целевого количества кода.

Чтобы обновить информацию, сохраненную в модуле 107 хранения информации о параметрах и модуле 108 хранения информации о GOP, модуль 109 обновления включает в себя:

(i) модуль 1090 обновления информации о параметрах для обновления информации, сохраненной в модуле 107 хранения информации о параметрах, на основе результатов операций, выполненных модулем 20 выполнения квантования и кодирования; и

(ii) модуль 1091 обновления информации о GOP для обновления информации, сохраненной в модуле 108 хранения информации о GOP, на основе результатов операций, выполненных модулем 20 выполнения квантования и кодирования.

Фиг. 6 показывает пример блок-схемы алгоритма, выполняемого устройством 1 кодирования видеосигнала, имеющим конструкцию из фиг. 4.

В соответствии с этой блок-схемой алгоритма будет подробно объясняться операция управления скоростью передачи битов в кодировании, выполняемая устройством 1 кодирования видеосигнала.

Как показано на первом этапе S201 блок-схемы алгоритма из фиг. 6, в устройстве 1 кодирования видеосигнала сначала вычисляются предполагаемые размеры Q_p и Q_b шага квантования у типов P и B изображения на основе среднего размера <Q_i> шага квантования (считанного из модуля 105 хранения информации изображения I) у изображения I, которое кодировалось непосредственно перед этим, и заранее установленных значений R_p и R_b отношения в соответствии со следующей формулой:

Q_x=<Q_i>/R_x

На следующем этапе S202 количества S_p и S_b сформированного кода для типов P и B изображения оцениваются на основе вычисленного предполагаемого размера Qx шага квантования, комплексного индекса α_sx (считанного из блока 1070 хранения комплексного индекса для количества кода для коэффициентов преобразования) для количества кода для коэффициентов преобразования, и отношения α_rx(Q_x) количества кода в заголовке (вычисленного на основе информации о функции, сохраненной в блоке 1071 хранения функции выведения отношения количества кода в заголовке) в соответствии со следующей формулой:

S_x=α_sx/[(1-α_rx(Q_x))·Q_x]

Для изображения типа I количество кода (считанное из модуля 105 хранения информации изображения I), сформированного для изображения I, которое кодировано непосредственно перед этим, определяется как оцениваемый результат.

На следующем этапе S203 целевое количество T_x кода для целевого изображения кодирования вычисляется на основе (i) количества S_x сформированного кода, оцениваемого для каждого типа изображения, и (ii) количества R кода и количеств N_p и N_b для изображений P и B, которые считываются из модуля 108 хранения информации о GOP, в соответствии с показанными ниже формулами.

То есть, когда целевое изображение кодирования является изображением I, целевое количество T_i кода в целевом изображении кодирования вычисляется с помощью следующей формулы.

[Формула 2]

Когда целевое изображение кодирования является изображением P, целевое количество T_p кода в целевом изображении кодирования вычисляется с помощью следующей формулы.

[Формула 3]

Когда целевое изображение кодирования является изображением B, целевое количество T_b кода в целевом изображении кодирования вычисляется с помощью следующей формулы.

[Формула 4]

На следующем этапе S204 вычисляется размер Q_x шага квантования, например, на основе вычисленного целевого количества T_x кода и комплексного индекса X_x (для каждого типа изображения), считанного из блока 1072 хранения комплексного индекса изображения, в соответствии со следующей формулой:

Q_x=X_x/T_x

В вышеприведенном процессе комплексный индекс X_x для каждого типа изображения вычисляется на основе среднего размера <Q_x> шага квантования и количества G_x сформированного кода (которые получаются с использованием результатов кодирования изображения, имеющего такой же тип изображения, как и у кодированного непосредственно перед изображением, которое нужно кодировать) в соответствии со следующей формулой:

X_x=<Q_x>·G_x

На следующем этапе S205 каждый небольшой блок подвергается квантованию и кодированию с использованием вычисленного размера Q_x шага квантования.

После того, как завершено кодирование текущего одного изображения, выполняется обновление информации, сохраненной в модуле 107 хранения информации о параметрах и модуле 108 хранения информации о GOP. Если кодировано изображение I, то также выполняется обновление информации, сохраненной в модуле 105 хранения информации изображения I.

На следующем этапе S206 вычисляется средний размер <Q_x> шага квантования.

На следующем этапе S207 измеряются количество G_tx кода, необходимого для коэффициентов преобразования, и количество G_hx кода в заголовке, и вычисляется их сумма с тем, чтобы получить количество G_x сформированного кода.

На следующем этапе S208 произведение количества кода G_tx для коэффициентов преобразования и среднего размера <Q_x> шага квантования вычисляется следующим образом:

α_sx=G_tx·<Q_x>

То есть вычисляется комплексный индекс α_sx для количества кода для коэффициентов преобразования. На основе вычисленного значения обновляется комплексный индекс α_sx, сохраненный в блоке 1070 хранения комплексного индекса для количества кода для коэффициентов преобразования.

На следующем этапе S209 угол α_x наклона прямой линии у функции выведения для отношения α_rx количества кода в заголовке, показанной на фиг. 5, вычисляется на основе количества G_x сформированного кода, количества G_hx кода в заголовке и среднего размера <Q_x> шага квантования, в соответствии со следующей формулой:

α_x=G_hx/[G_x·<Q_x>]

К тому же вычисляется размер Qth_x шага квантования, полученный, когда соответствующая прямая линия имеет значение "0,95" у α_rx. В соответствии с вычисленными значениями обновляется информация о функции (в составе α_x и Qth_x), сохраненная в блоке 1071 хранения функции выведения отношения количества кода в заголовке.

На следующем этапе S210 комплексный индекс X_x для каждого типа изображения вычисляется на основе количества G_x сформированного кода и среднего размера <Q_x> шага квантования в соответствии со следующей формулой:

X_x=<Q_x>·G_x

В соответствии с вычисленными значениями обновляется комплексный индекс X_x (для каждого типа изображения), сохраненный в блоке 1072 хранения комплексного индекса изображения.

На следующем этапе S211 обновляются количество R кода (выделенного соответствующей GOP) и количество N_x изображений (которые еще не кодированы, для типов P и B изображения), сохраненные в модуле 108 хранения информации о GOP. К тому же, если было кодировано изображение I, то средний размер <Q_x> шага квантования и количество кода, сформированного для изображения I, которые хранятся в модуле 105 хранения информации изображения I, обновляются для кодирования следующего изображения.

Как описано выше, в настоящем изобретении количество кода в заголовке и количество кода для коэффициентов преобразования измеряются отдельно, и вычисляются отношение количества кода в заголовке и комплексный индекс для количества кода для коэффициентов преобразования. Поэтому целевое количество кода может определяться с учетом количества кода в заголовке, посредством этого реализуя устойчивое управление скоростью передачи битов в кодировании.

Хотя настоящее изобретение объяснено в соответствии с проиллюстрированным вариантом осуществления, настоящее изобретение этим не ограничивается.

Например, хотя функция выведения для отношения количества кода в заголовке приблизительно выражается двумя прямыми линиями в вышеописанном варианте осуществления, это условие является лишь примером.

Более того, способ вычисления размера шага квантования на основе целевого количества кода в вышеупомянутом варианте осуществления также является всего лишь примером.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

В соответствии с настоящим изобретением целевое количество кода определяется с учетом количества кода, сформированного для неквантованной информации. Поэтому ошибка в оцениваемом количестве сформированного кода уменьшается, и может выполняться устойчивое управление скоростью передачи битов в кодировании.

1. Способ управления скоростью передачи битов в кодировании, используемый в кодировании видеосигнала, в котором внутрикадровое предсказание и межкадровое предсказание используются с переключением, причем способ содержит этапы, на которых: измеряют количество кода, сформированного для квантованной информации для изображения, которое было кодировано; измеряют количество кода, сформированного для неквантованной информации для изображения, которое было кодировано; вычисляют отношение количества кода, сформированного для неквантованной информации, к общему количеству сформированного кода на основе вышеупомянутых измеренных количеств кода; и определяют целевое количество кода в целевом изображении процесса кодирования с использованием вычисленного отношения количества кода, сформированного для неквантованной информации.

2. Способ управления скоростью передачи битов в кодировании по п.1, в котором этап, на котором определяют целевое количество кода, включает в себя этапы, на которых: вычисляют комплексный индекс для квантованной информации изображения, которое было кодировано; оценивают количество кода, сформированного, когда кодируется целевое изображение процесса кодирования с использованием заранее установленного предполагаемого размера шага квантования, на основе вычисленного комплексного индекса и вычисленного отношения количества кода, сформированного для неквантованной информации; и определяют целевое количество кода в целевом изображении процесса кодирования с использованием оцениваемого количества сформированного кода.

3. Способ управления скоростью передачи битов в кодировании по п.2, в котором этап, на котором определяют целевое количество кода, включает в себя этапы, на которых: вычисляют предполагаемый размер шага квантования для изображения, кодированного с помощью межкадрового предсказания, используя размер шага квантования, который использовался при кодировании изображения с помощью внутрикадрового предсказания, и заранее установленное значение отношения.

4. Способ управления скоростью передачи битов в кодировании по п.2, в котором этап, на котором определяют целевое количество кода, включает в себя этапы, на которых: изменяют вычисленное отношение количества кода, сформированного для неквантованной информации, в соответствии с предполагаемым размером шага квантования; и определяют целевое количество кода в целевом изображении процесса кодирования с использованием меняющегося отношения количества сформированного кода.

5. Способ управления скоростью передачи битов в кодировании по п.4, в котором этап, на котором определяют целевое количество кода, включает в себя этап, на котором: изменяют вычисленное отношение количества кода, сформированного для неквантованной информации, в соответствии с предполагаемым размером шага квантования, используя функцию, которая определяет соотношение между размером шага квантования и отношением количества кода, сформированного для неквантованной информации.

6. Способ управления скоростью передачи битов в кодировании по п.5, в котором: функция образуется с помощью прямых линий, имеющих разные углы наклона, соответствующие разным диапазонам значений размера шага квантования.

7. Способ управления скоростью передачи битов в кодировании по п.5, в котором: функция определяется на основе вычисленного отношения количества кода, сформированного для неквантованной информации, и размера шага квантования, используемого в кодировании изображения, которое было кодировано.

8. Устройство для управления скоростью передачи битов в кодировании, используемое в кодировании видеосигнала, в котором внутрикадровое предсказание и межкадровое предсказание используются с переключением, причем устройство содержит: устройство, которое измеряет количество кода, сформированного для квантованной информации для изображения, которое было кодировано; устройство, которое измеряет количество кода, сформированного для неквантованной информации для изображения, которое было кодировано; устройство, которое вычисляет отношение количества кода, сформированного для неквантованной информации, к общему количеству сформированного кода на основе вышеупомянутых измеренных количеств кода;
и устройство, которое определяет целевое количество кода в целевом изображении процесса кодирования с использованием вычисленного отношения количества кода, сформированного для неквантованной информации.

9. Машиночитаемый носитель информации, который хранит программу управления скоростью передачи битов в кодировании, с помощью которой компьютер выполняет операцию для реализации способа управления скоростью передачи битов в кодировании по п.1.