CN100414999C - 处理视讯信号的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种处理视讯信号的装置，此视讯讯号至少包括N个画面。该装置包含一编码模块及一选择模块。该编码模块用以执行一第一至第N编码程序。该第一编码程序至该第N编码程序分别以一全影像编码模式将该N个画面中的第一个画面至第N个画面编码，另以一适应性影像编码模式将该N个画面中其余的画面编码，并且分别计算在各编码程序中该N个经过编码后的画面的总数据量。该选择模块用以由所述已执行过的编码程序中选择对应于最小总数据量的该N个经过编码的画面。
Description
技术领域
本发明涉及一种处理一视讯信号的装置及方法，特别是涉及一种将视讯信号压缩的装置及方法。
背景技术
一视讯信号是由一连串的画面(frame)所组成。由于视觉暂留的作用，连续播放的静止画面对观看者而言即成为具有动态效果的视讯信号。在一般的视讯信号处理系统中，在传送或储存一视讯信号前通常会先将该视讯信号中的画面进行压缩。若不先将视讯信号中的画面加以压缩，传送或储存时需要的储存空间及频宽要求都相当的大。
视讯信号的特性之一为空间重复性(temporal redundancy)，亦即在一个由连续画面组成的视讯信号中，相邻近的画面间可能会有极高的相关性，因此画面与画面之间大部分的数据是相同的。例如，在一个人走动的场景下，背景几乎是不变的。
为降低空间重复性占用的储存空或传送资源，针对这个目标产生的压缩方法可大致分为两种：(1)全影像编码模式(full-image-encoding mode)在压缩一画面时未参考其它画面，以全影像编码模式压缩的画面一般称为I-frame(intra-frame)；(2)适应性影像编码模式(adaptive-image-encoding mode)在压缩一画面时参考该画面之前一张画面或邻近的几张画面，经适应性影像编码模式产生的画面一般称为P-frame(predictive frame)或B-frame(Bi-direction predictive frame)，P-frame只包含被压缩画面与参考画面的差异，因此压缩后的数据量较I-frame小。相对地，P-frame无法单独被译码再生(regenerate)，将P-frame译码时还必须利用压缩时的参考画面(可能为I-frame或是I-frame与其它P-frame)，才能将P-frame还原为压缩前的画面。
虽然P-frame的数据量较小，但实际上将大部分的画面以适应性影像编码模式压缩并不是最好的压缩方式。由于每个P-frame均需要参考之前的I-frame或P-frame，若在传输的过程中有某些画面被遗失，后续的画面就会持续发生错误，直到收到另一个新的I-frame才能恢复为正确的画面。上述持续发生错误的情况称为错误传播(error propagation)。为降低错误传播的影响，一般的传输协议会规定一个称为视讯对象平面(video objectplane，VOP)的参数值，并依固定的间隔传送I-frame，VOP即代表每隔几个frame就送出一个I-frame。若VOP为3，则表示每传送三个frame中就有一个I-frame和两个P-frame。
在现有技术中，设定VOP参数之后，I-frame与P-frame的顺序也同时被确定。然而，I-frame的选择会影响需要传输的数据量。若选择得宜，将具有大幅变动的画面或场景变化的画面压缩为I-frame，则P-frame的数据量也可以降到最低。现有技术都是将VOP参数设为定值，并且固定选择每一个视讯信号(或画面群组)中的第一个画面做为I-frame。因此，现有技术中选择I-frame的方式并不能保证压缩后的数据量为最低。
本发明提供一种处理一视讯信号的装置及方法。更特别地，根据本发明的装置及方法在压缩视讯信号时，先由一组N个画面中分别将各个画面假设为I-frame、将其它画面假设为P-frame，并且计算该视讯信号对应于各个不同I-frame压缩后的总数据量，再选择出对应于最低数据量的I-frame与P-frame的组合。藉此，根据本发明的装置及方法可保证压缩后的数据量为最低。
发明内容
本发明的一主要目的在于提供一种处理一视讯信号的装置及方法，其中该视讯信号具有N个画面。
根据本发明的一较佳具体实施例的装置包含一编码模块及一选择模块。该编码模块用以执行一第一编码程序至一第N编码程序。该第一编码程序至该第N编码程序是以一全影像编码模式分别将该N个画面中的第一个画面至第N个画面编码，另以一适应性影像编码模式将该N个画面中其余的画面编码，并且分别计算在各编码程序中该N个经过编码后的画面的总数据量。该选择模块用以由所述已执行过的编码程序中选择对应于最小总数据量的该N个经过编码的画面。
根据本发明的另一较佳具体实施例的装置进一步包含一定时器。该定时器用以为该编码模块及该选择模块的运作设定一预设的时间周期。在该编码模块开始执行该第一编码程序时，该定时器开始计算一处理时间。一旦该处理时间大于该预设的时间周期，该选择模块即由所述已执行过的编码程序中选择对应于最小总数据量的该N个经过编码的画面。
本发明的优点与精神可以藉由以下结合附图对发明的详述得到进一步的了解。
附图说明
图1示出了根据本发明的第一较佳具体实施例的视讯信号处理装置的结构图。
图2示出了根据本发明的第三较佳具体实施例的视讯信号处理方法的流程图。
图3示出了根据本发明的第四较佳具体实施例的视讯信号处理方法的流程图。
图4示出了根据本发明的第五较佳具体实施例的视讯信号处理系统的结构图。
附图符号说明
10：视讯信号处理装置 11：编码模块
12：选择模块 13：第一存储器
14：传送模块 15：接收模块
16：第二存储器
S21～S25：步骤流程 S31～S38：步骤流程
40：视讯信号处理系统 41：编码模块
42：选择模块 43：存储器
44：存取模块 45：重建模块
具体实施方式
本发明的主要目的在于提供一种处理一视讯信号的装置及方法，其中该视讯信号具有N个画面。
根据本发明的第一较佳具体实施例的视讯信号处理装置至少包含一编码模块及一选择模块。该编码模块用以执行一第一编码程序至一第N编码程序。该第一编码程序至该第N编码程序分别将该N个画面中的第一个画面至第N个画面以全影像编码模式编码，另以适应性影像编码模式将其余的画面编码，并且分别计算在各编码程序中该N个经过编码后的画面的总数据量。例如于执行第一编码程序时，该编码模块是以全影像编码模式将第一个画面编码，取得第一个画面的压缩数据；另将第二个画面至第N个画面以适应性影像编码模式编码，取得第二个画面至第N个画面的压缩数据，并计算上述第一个画面至第N个画面压缩数据的总合。于执行第二编码程序时，该编码模块是以全影像编码模式将第二个画面编码，取得第二个画面的压缩数据；另将第一个及第三个画面至第N个画面以适应性影像编码模式编码，取得第一个及第三个画面至第N个画面的压缩数据，并计算上述N个画面压缩数据的总合。第三至第N编码程序以此类推。
该选择模块用以由已执行过的编码程序中选择对应于最小总数据量的N个经过编码的画面。
于实际应用中，该视讯信号处理装置可将该选择模块选出的N个经过编码的画面储存于一存储器中，也可将该N个经过编码的画面输出。该装置将所述画面输出的方式可能有两种。第一种输出方式是依据所述画面原先即具有的序号依序传送该N个经过编码的画面，或先分派一个别的序号给被该选择模块选择的每一个经过编码的画面，再依序传送该N个经过编码的画面。若该装置采用第一种将画面输出的方式，则该装置可进一步包含一分派模块和一传送模块。该分派模块用以分派一个别的序号给被该选择模块选择的每一个经过编码的画面。该传送模块用以根据所述序号，依序传送该N个经过编码的画面。该装置亦可包含一接收模块，用以根据所述序号，依序接收该N个经过编码的画面，接收端待接收到N个经过编码的画面才进行译码。第二种输出方式是先传送以全影像编码模式编码的画面，再传送以适应性影像编码模式编码的其它画面。若该装置是采用第二种将画面输出的方式，则该装置可进一步包含一传送模块。该传送模块用以先传送该N个经过编码的画面中以全影像编码模式编码的画面，再传送该N个经过编码的画面中以适应性影像编码模式编码的画面。该装置亦可包含一接收模块，用以先接收该以全影像编码模式编码的画面，再依序接收并重建所述以适应性影像编码模式编码的画面。
以N＝5为例，若以全影像编码模式编码的画面为第三张画面，并且该装置采取第一种输出方式，则该装置中的传送模块依序输出第一张至第五张画面。该装置中的接收模块亦依序接收第一张至第五张画面。由于第一张画面是参考第三张画面以适应性影像编码模式编码，在接收到第三张画面之前，该接收模块无法将编码后的第一张画面译码并重建。因此该装置必须包含一存储器，将接收到的编码后的第一张画面暂存于该存储器中，直到该接收模块接收到编码后的第三张画面，才能根据该第三张画面将第一张画面解码并重建。另一方面，若该该装置是采取第二种输出方式，则该传送模块先输出编码后的第三张画面，接着输出以适应性影像编码模式编码的第一、二、四与五张画面。因此接收模块先接收到编码后的第三张画面，再接收到编码后的第一张画面。该接收模块将编码后的第一张画面译码后，即可以根据第三张画面将第一张画面解码。
请参阅图1。图1示出了根据本发明的第一较佳具体实施例的视讯信号处理装置的结构图。视讯信号处理装置10包含一编码模块11、一选择模块12、一第一存储器13、一传送模块14、一接收模块15以及一第二存储器16。
编码模块11用以执行第一编码程序至第N编码程序。选择模块12用以由编码模块11已执行过的编码程序中选择对应于最小总数据量的N个经过编码的画面。第一存储器13用以储存选择模块12选出的N个经过编码的画面。传送模块14用以由第一存储器13中读取该N个经过编码的画面，并将该N个经过编码的画面依序传送给接收模块15。接收模块15在依序接收该N个经过编码的画面后，可能将接收到的画面暂存于第二存储器16中，也可能将接收到的画面解码并重建。
于实际应用中，该编码模块进行适应性影像编码模式编码的方式也可能有两种。第一种编码方式为在该第i编码程序中，根据该N个画面中的第i个画面将其它画面以适应性影像编码模式编码，其中i为一范围在1至N之间的整数指标。第二种编码方式为在该第i编码程序中，所述以适应性影像编码模式编码的画面之一是根据该N个画面中的第i个画面及其它以适应性影像编码模式编码的画面编码。当该装置被要求重建所述画面时，该装置可进一步包含一存储器、一存取模块以及一重建模块。该存储器用以储存被该选择模块选择的该N个经过编码的画面。该存取模块用以由该存储器中存取该N个被储存的画面。若该装置采用第一种编码方式，则该重建模块用以根据该以全影像编码模式编码的画面重建所述以适应性影像编码模式编码的画面。若该装置采用第二种编码方式，则该重建模块用以根据该以全影像编码模式编码的画面及其它以适应性影像编码模式编码的画面重建所述以适应性影像编码模式编码的画面中的一画面。
于某些实际应用中，对于压缩一视讯信号的时间会有所限制。因此，根据本发明的第二较佳具体实施例的视讯信号处理装置除了一编码模块及一选择模块外，进一步包含一定时器。该定时器用以为该编码模块及该选择模块的运作设定一预设的时间周期，该定时器在该编码模块开始执行该第一编码程序时开始计算一处理时间，一旦该处理时间大于该预设的时间周期，该选择模块即由所述已执行过的编码程序中选择对应于最小总数据量的该N个经过编码的画面。
请参阅图2。图2示出了根据本发明的第三较佳具体实施例的视讯信号处理方法的流程图。该视讯信号处理方法首先执行步骤S21，设定一指标i等于1。接着在步骤S22中执行一第i编码程序。该第i编码程序是以一全影像编码模式将该N个画面中的第i个画面编码、以一适应性影像编码模式将该N个画面中其余的画面编码，并且计算该N个经过编码后的画面的总数据量。步骤S23设定i＝i+1。步骤S24是在步骤S23之后检查i是否大于N。如果步骤S24的检查结果为否，该方法则重复执行步骤S22至步骤S24。如果步骤S24的检查结果为是，则执行步骤S25，由所述已执行过的编码程序中选择对应于最小总数据量的该N个经过编码的画面。
请参阅图3。图3示出了根据本发明的第四较佳具体实施例的视讯信号处理方法的流程图。该视讯信号处理方法首先执行步骤S31，设定一预设的时间周期。接着在步骤S32中设定一指标i等于1。步骤S33开始计算一处理时间。接着在步骤S34中执行一第i编码程序。该第i编码程序以一全影像编码模式将该N个画面中的第i个画面编码、以一适应性影像编码模式将该N个画面中其余的画面编码，并且计算该N个经过编码后的画面的总数据量。步骤S35检查该处理时间是否大于该预设的时间周期。如果步骤S35的检查结果为否，则该方法于步骤S36中设定i＝i+1。步骤S37在步骤S36之后检查i是否大于N。如果步骤S37的检查结果为否，该方法则重复执行步骤S34至步骤S37。如果步骤S35或步骤S37的检查结果为是，则执行步骤S38，由所述已执行过的编码程序中选择对应于最小总数据量的该N个经过编码的画面。
请参阅图4。图4示出了根据本发明的第五较佳具体实施例的视讯信号处理系统的结构图。该视讯信号处理系统40包含一编码模块41、一选择模块42、一存储器43、一存取模块44以及一重建模块45，此该视讯信号处理系统40可视为一影像储存系统，例如VCD或DVD盘片烧录器，编码模块41与选择模块42可视为影像讯号压缩单元，存储器43可以为硬盘或是盘片媒体等，而存取模块44以及重建模块45可视为影像读取装置。
编码模块41用以执行一第一编码程序至一第N编码程序。该第一编码程序至该第N编码程序分别以一全影像编码模式将该N个画面中的第一个画面至第N个画面编码、以一适应性影像编码模式将该N个画面中其余的画面编码，并且分别计算在各编码程序中该N个经过编码后的画面的总数据量。选择模块42用以由所述已执行过的编码程序中选择对应于最小总数据量的该N个经过编码的画面。存储器43用以储存被选择模块42选出的该N个经过编码的画面。存取模块44用以由存储器43中存取该N个被储存的画面。重建模块45用以重建所述以适应性影像编码模式编码及以全影像编码模式编码的画面。
于实际应用中，视讯信号处理系统40亦可包含一定时器，为编码模块41及选择模块42的运作设定一预设的时间周期。该定时器在编码模块41开始执行该第一编码程序时开始计算一处理时间，一旦该处理时间大于该预设的时间周期，选择模块42即由所述已执行过的编码程序中选择对应于最小总数据量的该N个经过编码的画面。
于实际应用中，编码模块41进行适应性影像编码模式编码的方式可能有两种。第一种编码方式为在该第i编码程序中，根据该N个画面中的第i个画面将其它画面以适应性影像编码模式编码，其中i为一范围在1至N之间的整数指标。第二种编码方式为在该第i编码程序中，所述以适应性影像编码模式编码的画面之一是根据该N个画面中的第i个画面及其它以适应性影像编码模式编码的画面编码。若视讯信号处理系统40采用第一种编码方式，则重建模块45根据该以全影像编码模式编码的画面重建所述以适应性影像编码模式编码的画面。若视讯信号处理系统40采用第二种编码方式，则重建模块45根据该以全影像编码模式编码的画面及其它以适应性影像编码模式编码的画面重建所述以适应性影像编码模式编码的画面中的一画面。
藉由以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所披露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明的权利要求的范畴内。
Claims (26)
1. 一种处理一视讯信号的方法，该视讯信号具有N个画面，N为一大于1的自然数，该方法包含以下步骤：
a：设定一指标i等于1；
b：执行一第i编码程序，在该第i编码程序中以一全影像编码模式将该N个画面中的第i个画面编码、以一适应性影像编码模式将该N个画面中其余的画面编码，并且计算该N个经过编码后的画面的总数据量；
c：设定i＝i+1，并检查i是否大于N，如果检查结果为是，则执行步骤d，如果检查结果为否，则重复步骤b至步骤c；以及
d：由所述已执行过的编码程序中选择对应于最小总数据量的该N个经过编码的画面。
2. 如权利要求1所述的方法，进一步包含步骤：
a1：为步骤b及步骤c设定一预设的时间周期；
a2：在执行步骤a之后，开始计算一处理时间；以及
a3：一旦该处理时间大于该预设的时间周期，执行步骤d。
3. 如权利要求1所述的方法，进一步包含步骤：
e1：分派一个别的序号给在步骤d中被选择的每一个经过编码的画面；以及
e2：根据所述序号，依序传送该N个经过编码的画面。
4. 如权利要求3所述的方法，进一步包含步骤：
f：根据所述序号，依序接收该N个经过编码的画面。
5. 如权利要求1所述的方法，进一步包含步骤：
e：先传送该N个经过编码的画面中以全影像编码模式编码的画面，再传送该N个经过编码的画面中以适应性影像编码模式编码的画面。
6. 如权利要求5所述的方法，进一步包含步骤：
f1：接收该以全影像编码模式编码的画面；以及
f2：依序接收并重建所述以适应性影像编码模式编码的画面。
7. 如权利要求1所述的方法，其中在步骤b的第i编码程序中，所述以适应性影像编码模式编码的画面之一是根据该第i个画面编码。
8. 如权利要求7所述的方法，进一步包含步骤：
g1：储存在步骤d中被选择的该N个经过编码的画面；
g2：存取该N个被储存的画面；以及
g3：根据该以全影像编码模式编码的画面重建所述以适应性影像编码模式编码的画面。
9. 如权利要求1所述的方法，其中在步骤b的第i编码程序中，所述以适应性影像编码模式编码的画面之一是根据该第i个画面及其它以适应性影像编码模式编码的画面编码。
10. 如权利要求9所述的方法，进一步包含步骤：
g1：储存在步骤d中被选择的该N个经过编码的画面；
g2：存取该N个被储存的画面；以及
g3：根据该以全影像编码模式编码的画面及其它以适应性影像编码模式编码的画面重建所述以适应性影像编码模式编码的画面中的一画面。
11. 一种处理一视讯信号的装置，该视讯信号具有N个画面，N为一大于1的自然数，该装置包含：
一编码模块，该编码模块用以执行一第一编码程序至一第N编码程序，该第一编码程序至该第N编码程序分别以一全影像编码模式将该N个画面中的第一个画面至第N个画面编码、以一适应性影像编码模式将该N个画面中其余的画面编码，并且分别计算在各编码程序中该N个经过编码后的画面的总数据量；以及
一选择模块，该选择模块用以由所述已执行过的编码程序中选择对应于最小总数据量的该N个经过编码的画面。
12. 如权利要求11所述的装置，进一步包含：
一定时器，该定时器用以为该编码模块及该选择模块的运作设定一预设的时间周期，该定时器在该编码模块开始执行该第一编码程序时开始计算一处理时间，一旦该处理时间大于该预设的时间周期，该选择模块即由所述已执行过的编码程序中选择对应于最小总数据量的该N个经过编码的画面。
13. 如权利要求11所述的装置，进一步包含：
一分派模块，该分派模块用以分派一个别的序号给被该选择模块选择的每一个经过编码的画面；以及
一传送模块，该传送模块用以根据所述序号，依序传送该N个经过编码的画面。
14. 如权利要求13所述的装置，进一步包含：
一接收模块，该接收模块用以根据所述序号，依序接收该N个经过编码的画面。
15. 如权利要求11所述的装置，进一步包含：
一传送模块，该传送模块用以先传送该N个经过编码的画面中以全影像编码模式编码的画面，再传送该N个经过编码的画面中以适应性影像编码模式编码的画面。
16. 如权利要求15所述的装置，进一步包含：
一接收模块，该接收模块用以先接收该以全影像编码模式编码的画面，再依序接收并重建所述以适应性影像编码模式编码的画面。
17. 如权利要求11所述的装置，其中在该第i编码程序中，所述以适应性影像编码模式编码的画面之一是根据该N个画面中的第i个画面编码，其中i为一范围在1至N之间的整数指标。
18. 如权利要求17所述的装置，进一步包含：
一存储器，该存储器用以储存被该选择模块选择的该N个经过编码的画面；
一存取模块，该存取模块用以由该存储器中存取该N个被储存的画面；以及
一重建模块，该重建模块用以根据该以全影像编码模式编码的画面重建所述以适应性影像编码模式编码的画面。
19. 如权利要求11所述的装置，其中在该第i编码程序中，所述以适应性影像编码模式编码的画面之一是根据该N个画面中的第i个画面及其它以适应性影像编码模式编码的画面编码，其中i为一范围在1至N之间的整数指标。
20. 如权利要求19所述的装置，进一步包含：
一存储器，该存储器用以储存被该选择模块选择的该N个经过编码的画面；
一存取模块，该存取模块用以由该存储器中存取该N个被储存的画面；以及
一重建模块，该重建模块用以根据该以全影像编码模式编码的画面及其它以适应性影像编码模式编码的画面重建所述以适应性影像编码模式编码的画面中的一画面。
21. 一种处理一视讯信号的系统，该视讯信号具有N个画面，N为一大于1的自然数，该系统包含：
一编码模块，该编码模块用以执行一第一编码程序至一第N编码程序，该第一编码程序至该第N编码程序分别以一全影像编码模式将该N个画面中的第一个画面至第N个画面编码、以一适应性影像编码模式将该N个画面中其余的画面编码，并且分别计算在各编码程序中该N个经过编码后的画面的总数据量；
一选择模块，该选择模块用以由所述已执行过的编码程序中选择对应于最小总数据量的该N个经过编码的画面；
一存储器，该存储器用以储存被该选择模块选择的该N个经过编码的画面；
一存取模块，该存取模块用以由该存储器中存取该N个被储存的画面；以及
一重建模块，该重建模块用以重建所述以适应性影像编码模式编码及以全影像编码模式编码的画面。
22. 如权利要求21所述的系统，进一步包含：
一定时器，该定时器用以为该编码模块及该选择模块的运作设定一预设的时间周期，该定时器在该编码模块开始执行该第一编码程序时开始计算一处理时间，一旦该处理时间大于该预设的时间周期，该选择模块即由所述已执行过的编码程序中选择对应于最小总数据量的该N个经过编码的画面。
23. 如权利要求21所述的系统，其中在该第i编码程序中，所述以适应性影像编码模式编码的画面之一是根据该N个画面中的第i个画面编码，其中i为一范围在1至N之间的整数指标。
24. 如权利要求23所述的系统，其中该重建模块根据该以全影像编码模式编码的画面重建所述以适应性影像编码模式编码的画面。
25. 如权利要求21所述的系统，其中在该第i编码程序中，所述以适应性影像编码模式编码的画面之一是根据该N个画面中的第i个画面及其它以适应性影像编码模式编码的画面编码，其中i为一范围在1至N之间的整数指标。
26. 如权利要求25所述的系统，其中该重建模块根据该以全影像编码模式编码的画面及其它以适应性影像编码模式编码的画面重建所述以适应性影像编码模式编码的画面中的一画面。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: QISDA TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: BENQ CORPORATION. Effective date: 20100408 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: TAOYUAN COUNTY, TAIWAN PROVINCE TO: TAOYUAN COUNTY, TAIWAN PROVINCE, CHINA |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20100408 Address after: China Taiwan Taoyuan County Patentee after: Qisda Corporation Address before: Taoyuan County of Taiwan Province Patentee before: Benq Corp. |
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| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20080827 Termination date: 20120307 |