CN100379283C - 动态判定视频数据以对其编码的方法及视频传送装置 - Google Patents

Abstract

一种动态判定视频数据的方法，用以接收视频数据，视频数据包括多个帧。根据帧的帧变化率，判定此视频数据的帧状态。其中，帧变化率是一预定时间内帧改变的数量。判定帧状态则包括当帧变化率小于第一默认值时，判定帧状态为第一状态。当帧变化率大于第一默认值且小于第二默认值时，判定帧状态为第二状态。当帧变化率大于第二默认值，判定帧状态为第三状态。

Description

动态判定视频数据以对其编码的方法及视频传送装置

技术领域

本发明涉及一种判定视频数据以对其编码的方法，特别涉及一种动态判定视频数据以对其编码的方法。

背景技术

由于计算机通信产品的多样化，通过无线网络(wireless communication)进行视频(Video)数据传输的需求日渐增加。视频数据可能为动态视频数据或静态视频数据，其区别在于某一固定时间区段内视频数据帧(frame)的改变量。动态视频数据如播放影片等等，而静态视频数据如投影片等，在实际应用中，两者可能交替进行传输，例如先以投影片进行传输然后播放影片等。

传统上，视频数据的传输是利用静态影像压缩标准(Joint PhotographicExperts Group，JPEG)或动态影像压缩标准(Motion Photographic ExpertsGroup，MPEG)进行压缩/编码。请参照图1，图1是显示现行视频数据传输系统的示意图。首先，传送端(transmitter)由数据源100得到视频数据，而后将所得到的视频数据分割为视频数据帧102，再经过编码器104(encoder)将视频数据帧102进行压缩/编码。然后将压缩/编码后的视频数据帧转换为可经由无线网络传输的封包，并通过串流模块(streaming module)106进行调制，再由无线网络传输模块108通过无线网络110进行传输。接收端(receiver)由无线网络接收模块112接收由无线网络110所传输的封包后，先通过串流模块114进行转换。然后由译码器(decoder)116将封包解压缩/译码(decode)成为视频数据帧118，再提供给其它读取装置120，如数据读取器(render)等，进行读取及输出。

以上所述的方法在动态视频数据与静态视频数据交替传输频繁的情形下，会发生若干问题。由于静态视频数据适合采用静态影像压缩标准来进行编译码，而动态视频数据适合采用动态影像压缩标准来进行编译码。当两者交替频繁时，前述的方法仅能使用一种影像压缩标准来进行编译码，例如仅使用动态影像压缩标准来对所有传输数据进行编译码，无法同时满足静态视频数据与动态视频数据，造成数据运算及传输的负担。

目前解决的方法多以调整编译码的方式为主，如改良式的动态影像压缩标准等等，而且因为编译码的装置多以成对的方式存在，如编译码器(codec)等，因此仅于编译码的程序上改善，无法解决进行数据传输时，数据运算量过于庞大的问题。举例而言，虽然采用改良式的动态影像压缩标准，即使所传输的视频数据为静态视频数据时，所需要的数据运算量，也就是视频数据帧数量并未减少对每一个帧都须处理，若在静态视频数据出现频繁的情形下，现行方法仍需要大量的数据运算量，造成系统的负担。

为适应视频数据传输的多样化，如何能动态地判定视频数据类型并减少数据运算及传输的负担，实为一重要课题。

发明内容

有鉴于此，本发明是在视频数据压缩/编码之前，动态地对视频数据源进行判断，决定其所具有的帧状态，再根据帧状态进行压缩/编码。

为达成上述目的，本发明提供一种动态判定视频数据以对其编码的方法。首先，接收视频数据，视频数据包括多个帧。视频数据可为静态视频数据或动态视频数据。然后，根据帧的帧变化率，判定视频数据的帧状态。帧变化率是一预定时间内帧改变的数量，如每秒钟所改变的帧数。第一默认值与第二默认值是根据视频数据的属性所设定，如投影片、低速播放的影片或高速播放的影片等等。

判定视频数据的帧状态可细分为下述步骤：当帧变化率小于第一默认值时，判定帧状态为第一状态。当帧变化率大于第一默认值且小于第二默认值时，判定帧状态为第二状态。当帧变化率大于第二默认值，判定帧状态为第三状态。当帧状态为第一状态时，帧变化率的预定时间为第一预定时间。当帧状态为第二状态时，帧变化率的预定时间为第二预定时间。当帧状态为第三状态时，帧变化率的预定时间为第三预定时间。在此，第一预定时间大于第二预定时间，第二预定时间大于第三预定时间。

而后，输出帧状态至视频数据编码装置。当判定帧状态为第一状态时，以静态帧编码方式，如静态影像压缩标准，对视频数据进行编码。当判定帧状态为第二状态时，以动态帧编码方式，如动态影像压缩标准，对视频数据进行编码。当判定帧状态为第三状态时，以高速动态帧编码方式，如改良式动态影像压缩标准，对视频数据进行编码。

由上可知，本发明所提出的方法，可在视频数据进行压缩/编码之前，动态地判定视频数据的帧状态，并决定所需的编译码方式，大幅减少动态视频数据与静态视频数据交互传输时的数据运算量。特别值得一提，本发明所提出的方法，即使在数据源有所变化的情形下仍然适用。举例而言，在实作中数据源可能有所变化，当数据源原本为静态视频数据，如投影片，转换为动态视频数据，如播放影片。由于本发明所提出的方法是动态地判定视频数据的帧状态，因此仍可适用，相较于一般解决方法，仅于编译码方式上进行改良，更具成效。

再者，本发明提出一种视频传送装置，其用以传送视频数据，此装置包括接收模块、判定模块、传送模块以及编码模块。接收模块用以接收视频数据，视频数据包括多个帧，视频数据可为静态视频数据或动态视频数据。判定模块用以根据帧发帧变化率，判定传送视频数据发帧状态。传送模块用以依据帧状态传送视频数据。编码模块用以依据帧状态对视频源数据进行编码。同样地，帧变化率的一预定时间内帧改变发数量。

判定模块还可包括第一状态判定模块、第二状态判定模块以及第三状态判定模块。第一状态判定模块用以当帧变化率小于第一默认值时，判定帧状态为第一状态。第二状态判定模块用以当帧变化率大于第一默认值且小于第二默认值时，判定帧状态为第二状态。第三状态判定模块用以当帧变化率大于第二默认值时，判定帧状态为第三状态。其中第一默认值与第二默认值的根据视频数据发属性所设定。当帧状态为第一状态、第二状态或第三状态时，帧变化率的预定时间分别为第一预定时间、第二预定时间与第三预定时间。其中，第一预定时间大于第二预定时间，第二预定时间大于第三预定时间。

当第一状态判定模块判定帧状态为第一状态时，编码模块以静态帧编码方式进行编码。当第二状态判定模块判定帧状态为第二状态时，编码模块以动态帧编码方式进行编码。当第三状态判定模块判定帧状态为第三状态时，编码模块以高速动态帧编码方式进行编码。

附图说明

图1是显示现行视频数据传输系统的示意图。

图2是显示本发明所揭示的方法的执行流程图。(图2包括图2a及图2b)

图3是显示本发明所揭示的储存媒体的示意图。

图4是显示本发明所揭示的装置的功能方块图。

图5是显示本发明所揭示的方法的一实施例的功能方块图。

图6是显示以本发明所揭示的方法所实现的视频数据传输系统的示意图。

附图符号说明

100、600-数据源；102、602-视频数据帧；104、604-编码器；106、606-串流模块；108、608-无线网络传输模块；110、610-无线网络；112、612-无线网络接收模块；114、614-串流模块；116、616-译码器；118、618-视频数据帧；120、620-读取装置；603-帧状态判定装置；30-储存媒体；32-动态判定视频数据的计算机程序；34-接收视频数据的程序逻辑；36-判定帧状态的程序逻辑；40-接收模块；42-判定模块；44-传送模块；46-编码模块；420-第一状态判定模块；422-第二状态判定模块；424-第三状态判定模块。

具体实施方式

请参照图2a及图2b，图2a及图2b是显示本发明所揭示的方法的执行流程图。本发明提供一种动态判定视频数据的方法。首先，接收视频数据(步骤S10)，视频数据包括多个帧，视频数据可为静态视频数据或动态视频数据。然后，根据帧的帧变化率，判定视频数据的帧状态(步骤S20)。帧变化率是一预定时间内帧改变的数量，亦即在预定时间内连续接收第一帧与第二帧，当比较后，其间的差异量大于一预定值的时候，第二帧称为一改变帧，帧改变的数量加一。

步骤S20的详细步骤为，首先判断帧变化率是否小于第一默认值(步骤S200)，当帧变化率小于第一默认值时，判定帧状态为第一状态(步骤S202)。当帧变化率大于第一默认值时，则判断帧变化率是否小于第二默认值(步骤S204)，当帧变化率大于第一默认值且小于第二默认值时，则判定帧状态为第二状态(步骤S206)。当帧变化率大于第二默认值，则判定帧状态为第三状态(步骤S208)。第一默认值与第二默认值是根据视频数据的属性所设定。

当帧状态为第一状态时，帧变化率的预定时间为第一预定时间。当帧状态为第二状态时，帧变化率的预定时间为第二预定时间。当帧状态为第三状态时，帧变化率的预定时间为第三预定时间。在此，第一预定时间大于第二预定时间，第二预定时间大于第三预定时间，以预定时间的调制，用以减低系统运算的次数，当预定时间长时，系统运算次数低，系统得已有空闲时间去执行其它工作。

而后，请回到图1，输出帧状态至视频数据编码装置(步骤S30)。当判定帧状态为第一状态时，以静态帧编码方式对视频数据进行编码。当判定帧状态为第二状态时，以动态帧编码方式对视频数据进行编码。当判定帧状态为第三状态时，以高速动态帧编码方式对视频数据进行编码。

请参照图3，图3是显示本发明所揭示的储存媒体的示意图。如图所示，本发明提出一种储存媒体30，用以储存一计算机程序32，计算机程序32用以加载至一计算机系统中并且使得上述计算机系统执行如前所述的方法步骤。计算机程序32主要包括接收视频数据的程序逻辑34以及判定帧状态的程序逻辑36。

请参照图4，图4是显示本发明所揭示的装置的功能方块图。如图所示，本发明提出一种视频传送装置，其用以传送视频数据，此装置包括接收模块40、判定模块42、传送模块44以及编码模块46。接收模块40用以接收视频数据，视频数据包括多个帧，视频数据可为静态视频数据或动态视频数据。判定模块42用以根据帧的帧变化率，判定传送视频数据的帧状态。传送模块44用以依据帧状态传送视频数据。编码模块46用以依据帧状态对视频源数据进行编码。

判定模块42还可包括第一状态判定模块420、第二状态判定模块422以及第三状态判定模块424。第一状态判定模块420用以当帧变化率小于第一默认值时，判定帧状态为第一状态。第二状态判定模块422用以当帧变化率大于第一默认值且小于第二默认值时，判定帧状态为第二状态。第三状态判定模块424用以当帧改变量大于第二默认值时，判定帧状态为第三状态。其中第一默认值与第二默认值是根据视频数据的属性所设定。当帧状态为第一状态、第二状态与第三状态时，帧变化率的预定时间分别为第一预定时间、第二预定时间与第三预定时间。其中，第一预定时间大于第二预定时间，第二预定时间大于第三预定时间。

当第一状态判定模块420判定帧状态为第一状态时，编码模块46以静态帧编码方式进行编码。当第二状态判定模块判定422帧状态为第二状态时，编码模块46以动态帧编码方式对进行编码。当第三状态判定模块424判定帧状态为第三状态时，编码模块46以高速动态帧编码方式进行编码。

请参照图5，图5是显示本发明所揭示的方法的一实施例的功能方块图。在一实施例中，帧状态分别为第一状态50、第二状态52以及第三状态54，假设目前的视频数据判定为第一状态50，并根据视频数据的属性决定第一默认值与第二默认值。进行判定程序时，首先计算第一预定时间之内的帧变化数量，即帧变化率，当此帧变化率大于第一默认值且小于第二默认值时，帧状态由第一状态50调制至第二状态52，如图中502所示。若前述的帧变化大于第二默认值时，帧状态由第一状态50直接调制至第三状态54，如图中504所示。

若目前的视频数据判定为第二状态52，则计算第二预定时间之内的帧变化数量，即帧变化率，当此帧变化率小于第一默认值时，帧状态由第二状态52调制至第一状态50，如图中520所示。若前述的帧变化大于第二默认值时，帧状态由第二状态52调制至第三状态54，如图中524所示。

若目前的视频数据判定为第三状态54，则计算第三预定时间之内的帧变化数量，即帧变化率，当此帧变化率大于第一默认值且小于第二默认值时，帧状态由第三状态54调制至第二状态52，如图中542所示。若前述的帧变化率小于第一默认值时，帧状态由第三状态54调制至第一状态50，如图中540所示。

由上可知，本发明所提出的方法是动态地判定帧状态，也就是说在一时间区段内根据所判定的帧状态进行编码，并对下一时间区段的帧状态进行判定，而后因此在整体视频数据处理中，便可动态地调制视频数据的帧状态，达到减少数据运算及数据传输的目的。

请参照图6，图6是显示以本发明所揭示的方法所实现的视频数据传输系统的示意图。在一实施例中，将本发明所提出的方法应用于一视频数据传输系统中。首先，传送端由数据源600得到视频数据，而后将所得到的视频数据分割为视频数据帧602，在编码器前先通过一帧状态判定装置603，判定帧状态，编码器604再将视频数据帧602根据所判定的帧状态进行压缩/编码。然后将压缩/编码后的视频数据帧转换为可经由无线网络传输的封包，并通过串流模块606进行调制，再由无线网络传输模块608通过无线网络610进行传输。接收端由无线网络接收模块612接收由无线网络610所传输的封包后，先通过串流模块614进行转换。然后将封包解压缩/译码成为视频数据帧，再提供给其它读取装置620进行读取及输出。

相较于图1，本发明于数据处理与数据传输流程中，在视频数据帧编码前先判定帧状态。在实作中，本发明所提出的方法可以一装置实现并外加于其它视频数据传输系统中。或者，本发明所提出的方法亦可与编译码装置结合，成为一整合性的装置。

综言之，本发明提出一种动态判定视频数据的方法，用以于视频数据传输中，判定视频数据的帧状态，以作为编码的依据。本发明所提出的方法，特别适用于静态视频数据与动态视频数据交互传输频繁的情形下，解决目前技术无法解决的问题，达到本发明所欲达到的目的。

如前所述的方法及装置是针对视频数据运算及传输负担的问题提供一动态且健全的解决方案。倘若前述方法及装置在某些条件下有所变更，例如帧状态的决定方式或者默认值的设定方法有所变更，则本发明所揭示的方法及装置当可随之调制以因应实际应用时的不同需求。

本发明所提出的方法，或者其中某些部份，可能以计算机程序(计算机指令)的方式加以实现，此计算机程序(计算机指令)可能建置在实体储存媒体中，如软盘(floppy diskettes)、光盘(CD-ROMS)、硬盘(hard drives)或其它任何机器可辨读的储存媒体中。当前述的计算机程序(计算机指令)经由如计算机等机器加载并执行时，此加载计算机程序(计算机指令)的机器即转换为一用以实现本发明的装置。再者，本发明所揭示的方法可以计算机程序(计算机指令)的方式经由传输媒体进行传输，如电线(electrical wire)、电缆(cable)、光纤(fiber optics)或其它任何可进行传输的传输媒体。当前述经由传输媒体传输的计算机程序(计算机指令)经由如计算机等机器加载并执行时，此加载计算机程序(计算机指令)的机器即转换为一用以实现本发明的装置。又再者，本发明所揭示的方法可以计算机程序(计算机指令)的型态应用于一通用目的(general-purpose)处理器中，当前述应用于通用目的处理器的计算机程序(计算机指令)与该处理器相结合时，即提供一用以实现本发明的装置，其功能相当于具有特定功能的逻辑电路(logic circuits)。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

Claims (17)

1.一种动态判定视频数据以对其编码的方法，包括下列步骤：

接收一视频数据，上述视频数据包括多个帧；以及

根据上述多个帧的一帧变化率，判定上述视频数据的一帧状态，其中，上述帧变化率是一预定时间内上述多个帧改变的数量，

根据所述视频数据的帧状态对其进行编码。

2.如权利要求1所述的动态判定视频数据以对其编码的方法，尚包括输出上述帧状态至一视频数据编码装置。

3.如权利要求1所述的动态判定视频数据以对其编码的方法，其中，上述判定上述帧状态的步骤中，尚包括下列步骤：

当上述帧变化率小于一第一默认值时，判定上述帧状态为一第一状态；

当上述帧变化率大于上述第一默认值且小于一第二默认值时，判定上述帧状态为一第二状态；以及

当上述帧变化率大于上述第二默认值，判定上述帧状态为一第三状态。

4.如权利要求3所述的动态判定视频数据以对其编码的方法，当上述帧状态为上述第一状态、上述第二状态或上述第三状态时，上述预定时间分别为一第一预定时间、一第二预定时间与一第三预定时间，其中，上述第一预定时间大于上述第二预定时间，上述第二预定时间大于上述第三预定时间。

5.如权利要求3所述的动态判定视频数据以对其编码的方法，其中，上述第一默认值及上述第二默认值是根据上述视频数据的属性所设定。

6.如权利要求3所述的动态判定视频数据以对其编码的方法，其中，当判定上述帧状态为上述第一状态时，上述方法更包括：以一静态帧编码方式对上述视频数据进行编码。

7.如权利要求3所述的动态判定视频数据以对其编码的方法，其中，当判定上述帧状态为上述第二状态时，上述方法更包括：以一动态帧编码方式对上述视频数据进行编码。

8.如权利要求3所述的动态判定视频数据以对其编码的方法，其中，当判定上述帧状态为上述第三状态时，上述方法更包括：以一高速动态帧编码方式对上述视频数据进行编码。

9.如权利要求1所述的动态判定视频数据以对其编码的方法，其中，上述视频数据包括静态视频数据以及动态视频数据。

10.一种视频传送装置，用以传送一视频数据，包括：

一接收模块，用以接收一视频数据，上述视频数据包括多个帧；

一判定模块，其耦接于上述接收模块，用以根据上述多个帧的一帧变化率，判定传送上述视频数据的一帧状态，其中，上述帧变化率是一预定时间内上述多个帧改变的数量；

一传送模块，其耦接于上述判定模块，用以依据上述帧状态传送上述视频数据；以及

一编码模块，其耦接于上述判定模块，用以依据上述帧状态对视频数据进行编码。

11.如权利要求10所述的视频传送装置，其中，上述判定模块尚包括：

一第一状态判定模块，其耦接于上述接收模块，用以当上述帧变化率小于一第一默认值时，判定上述帧状态为一第一状态；

一第二状态判定模块，其耦接于上述接收模块，用以当上述帧变化率大于上述第一默认值且小于一第二默认值时，判定上述帧状态为一第二状态；以及

一第三状态判定模块，其耦接于上述接收模块，用以当上述帧变化率大于上述第二默认值时，判定上述帧状态为一第三状态。

12.如权利要求11所述的视频传送装置，当上述帧状态为上述第一状态、上述第二状态或上述第三状态时，上述预定时间分别为一第一预定时间、一第二预定时间与一第三预定时间，其中，上述第一预定时间大于上述第二预定时间，上述第二预定时间大于上述第三预定时间。

13.如权利要求11所述的视频传送装置，其中，上述第一默认值以及上述第二默认值是根据上述视频数据的属性所设定。

14.如权利要求11所述的视频传送装置，其中，当上述第一状态判定模块判定上述帧状态为一第一状态时，一编码模块以一静态帧编码方式进行编码。

15.如权利要求11所述的视频传送装置，其中，当上述第二状态判定模块判定上述帧状态为一第二状态时，一编码模块以一动态帧编码方式进行编码。

16.如权利要求11所述的视频传送装置，其中，当上述第三状态判定模块判定上述帧状态为一第三状态时，一编码模块以一高速动态帧编码方式进行编码。

17.如权利要求10所述的视频传送装置，其中，上述视频数据包括静态视频数据以及动态视频数据。

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