CN100471272C - 数据处理设备及其方法和编码装置 - Google Patents

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Abstract

根据通过编码而得到的编码数据，指定在对编码数据解码时被提供以用于解码的位速率。此外，检测将被处理的数据的编码难度。然后，根据指定的位速率和检测的编码难度来控制量化尺度。

Description

数据处理设备及其方法和编码装置
技术领域
本发明涉及一种可以适当地确定量化尺度(quantization scale)的数据处理设备及其方法和编码装置。
背景技术
近年来，设备已经基于MPEG(Moving Picture Experts Group，运动图像专家组)、JVT(Joint Video Team，联合视频组)或其它的标准而开发，这些标准处理图像数据，用于传输和存储具有高效率的信息，使用图像数据特有的冗余，从而通过应用离散余弦变换或其它正交变换并通过运动补偿来压缩数据。
这样的标准的编码装置使用图像的局部信息来实现高效率编码。
即使图像中的复杂部分通过比对其它部分更粗略的量化而被编码，图像在性质上通过肉眼也不会被容易地察觉到图像质量的劣化。
从而，传统的编码装置将图像分为多个部分，对每个部分检测图像的复杂程度，根据检测结果粗略地对图像的复杂部分进行量化，精细地对不复杂的部分进行量化，从而抑制图像质量劣化的影响，同时降低数据量。
图像的复杂程度的信息被称为“活性(activity)”。
传统的编码装置计算要被量化的图像数据的活性，并且根据活性产生对每个图片定义量化程度的量化尺度。也就是，对每个图片确定分配到图片的位的量。
编码装置产生的编码数据存储在解码装置中的缓冲器CPB(编码图片缓冲器)中，然后构成编码数据的图片以预定的图片速率顺序地被供给到解码单元用于解码。
这里，缓冲器CPB的存储数据的量由于从缓冲器CPB向解码单元供给一个图片而减少的量取决于图片的数据量，即图片的量化参数。
从而，编码装置必须确定量化尺度，以便解码装置的缓冲器CPB不会下溢。
发明内容
本发明将解决的技术问题
但是，在上述的传统编码装置中，每个图片的量化尺度仅根据要被量化的图像数据的活性来确定，因此有时为了适当地保持缓冲器CPB的状态而最终被编码的图片的数据量不能被控制，而且产生解码图像的质量低的问题。
本发明考虑该情况而完成，其目标在于提供一种能够产生可以得到高质量解码图像的编码数据的数据处理设备及其方法和编码装置。
解决技术问题的手段
为了解决现有技术中的上述问题并实现上述目标，提供一种数据处理设备，用于在量化以及编码被处理的数据时确定量化的量化尺度，包括：指定电路，根据通过编码得到的编码数据，指定在解码时所述编码数据被供给以用来解码的位速率；编码难度检测电路，检测所述被处理的数据的编码难度；以及量化控制电路，根据由所述指定电路指定的位速率以及由所述编码难度检测电路检测的编码难度来控制量化尺度。
本发明第一方面的数据处理设备的操作模式如下。
指定电路根据通过编码得到的编码数据，指定在解码时所述编码数据被供给用来解码的位速率。
此外，编码难度检测电路检测所述被处理的数据的编码难度。
此外，量化控制电路根据由所述指定电路指定的位速率以及由所述编码难度检测电路检测的编码难度来控制所述量化尺度。
本发明第二方面的数据处理方法是一种数据处理方法，用于在量化以及编码被处理的数据时确定量化的量化尺度，包括：第一步骤，根据通过编码得到的编码数据，指定在解码时所述编码数据被供给用来解码的位速率；第二步骤，检测所述被处理的数据的编码难度；以及第三步骤，根据在所述第一步骤指定的位速率以及在所述第二步骤检测的编码难度来控制量化尺度。
本发明第二方面的数据处理方法的操作模式如下。
在第一步骤，根据通过编码得到的编码数据，指定在解码时所述编码数据被供给用来解码的位速率。
此外，在第二步骤，检测所述被处理的数据的编码难度。
此外，在第三步骤，根据在所述第一步骤指定的位速率以及在所述第二步骤检测的编码难度来控制量化尺度。
本发明第三方面的编码装置具有：量化尺度计算电路，用于计算量化尺度；量化电路，根据所述量化尺度计算电路计算出的量化尺度，对被处理的数据进行量化；以及编码电路，通过对所述量化电路的量化结果进行编码，从而产生编码数据，所述量化尺度计算电路具有：指定电路，根据由编码电路产生的编码数据，指定在解码时所述编码数据被供给用来解码的位速率；编码难度检测电路，检测所述被处理的数据的编码难度；以及量化控制电路，根据由所述指定电路指定的位速率以及由所述编码难度检测电路检测的编码难度来控制量化尺度。
本发明第三方面的编码装置的操作模式如下。
量化尺度计算电路通过与本发明第一方面相似的操作模式来计算量化尺度。
其次，量化电路根据所述量化尺度计算电路计算出的量化尺度，对被处理的数据进行量化。
其次，编码电路对所述量化电路的量化结果进行编码，从而产生编码数据。
本发明的效果
根据本发明，可以提供一种能够产生可以得到高质量解码图像的编码数据的数据处理设备及其方法和编码装置。
附图说明
图1是本发明的实施例的图像处理系统的整体结构的视图。
图2是图1所示的编码装置2的结构的视图。
图3是与根据编码数据ED产生量化尺度MBQ的部分有关的图2所示的Q计算电路的结构的视图。
图4是用于解释图3所示的MBR测量电路的处理的流程图。
图5是用于解释图3所示的LT调整量计算电路的处理的图。
图6是用于解释图3所示的LT调整量计算电路的处理的图。
图7是用于解释图3所示的ST调整量计算电路的处理的流程图。
图8是示出数据CpbScale和指标(indicator)数据CPBOC之间的关系的图。
图9是用于解释图3所示的PicQ控制电路的处理的流程图。
图10是用于解释图3所示的Q计算电路的整体操作的流程图。
图11是用于解释图10所示的步骤ST42的处理的流程图。
标号说明
1...通信系统，2...编码装置，3...解码装置，4...解码单元，5...解码难度检测电路，6...图像难度指标产生电路，10...MBR测量电路，11...CPBOC计算电路，12...LT调整量计算电路，13...ST调整量计算电路，14...CTBR计算电路，15...延迟电路，16...PicQ控制电路，17...MBQ控制电路，22...A/D转换电路，23...图片重排(rearrangement)电路，24...处理电路，25...正交变换电路，26...量化电路，27...可逆编码电路，28...缓冲器，29...逆量化电路，30...逆正交变换电路，31...帧存储器，32...运动预测和/或补偿电路，33...活性计算电路，34...Q计算电路，CPB...缓冲器
具体实施方式
下面，将解释根据本发明的实施例的图像处理设备。
下面，将解释用于解决上述问题的本实施例的图像处理设备及其方法和编码装置。
图1是本实施例的图像处理系统1的整体结构的视图。
如图1所示，图像处理系统1具有编码装置2和解码装置3。编码装置2产生通过离散余弦变换、Karhunen-Loeve变换、或其它正交变换和运动补偿而被压缩的编码数据ED(位流)，对编码数据ED进行调制，然后经由卫星广播电波、有线电视网、电话线路网、移动电话线路网或其它的传输介质对其进行传输。
解码装置3例如对从编码装置2接收到的编码数据ED进行解调，然后将其存储到缓冲器CPB中，将从缓冲器CPB(本发明的存储电路)读取的编码数据ED供给到解码单元4，在解码单元4中产生通过编码时的正交变换的逆变换以及运动补偿而解码的图像数据，并对其进行使用。
这里，缓冲器CPB存储的数据量由于从缓冲器CPB向解码单元4供给一个图片而减少的量取决于图片的数据量，即图片的量化参数。
因此，如下所述，编码装置必须确定量化尺度，以便解码装置3的缓冲器CPB不会上溢和下溢。
值得注意的是，传输介质可以是存储介质，诸如，光盘、磁盘以及半导体存储器。
图像处理系统1的特征在于，编码装置2中的量化尺度的计算方法。
下面，将解释图1所示的编码装置2。
编码装置2对应于本发明的编码装置。
图2是图1所示的编码装置2的结构的视图。
如图2所示，编码装置2例如具有：A/D转换电路22、图片重排电路23、处理电路24、正交变换电路25、量化电路26、可逆编码电路27、缓冲器28、逆量化电路29、逆正交变换电路30、帧存储器31、Q计算电路34、运动预测和/或补偿电路36、以及解块滤波器37。
量化电路26是本发明的第三方面的量化电路的例子，可逆编码电路27是本发明的第三方面的编码电路的例子，Q计算电路34是本发明的第一方面的数据处理设备和本发明的第三方面的量化尺度计算电路的例子。
下面，将解释图2所示的编码装置2的组成。
A/D转换电路22将包括亮度信号Y和色差信号Pb和Pr的输入模拟图像信号转换为数字图像信号，并将其输出到图片重排电路23。
图片重排电路23将图像数据S23(本发明的被处理数据)输出到处理电路24、运动预测和/或补偿电路36、以及Q计算电路34，通过把从A/D转换电路22输入的图像信号中的帧图像信号根据包括其图片类型I、P以及B的GOP(图片组)结构而重排为编码序列而得到所述图像数据S23。
当图像数据S23被互编码(inter-encoded)时，处理电路24产生表示在图像数据S23和从运动预测和/或补偿电路36输入的预测图像数据S32a之间的差分的图像数据S24，并将其输出到正交变换电路25。
此外，当图像数据S23被内编码(intra-encoded)时，处理电路24将图像数据S23作为图像数据S24输出到正交变换电路25。
正交变换电路25对图像数据S24进行离散余弦变换或Karhunen-Loeve变换或其它正交变换，以产生图像数据(例如DCT系数信号)S25，并将其输出到量化电路26。
量化电路26根据从Q计算电路34输入的量化尺度MBQ，以宏块MB为单位，将图像数据S25量化以产生图像数据S26，并将其输出到可逆编码电路27和逆量化电路29。
可逆编码电路27对图像数据S26进行可变长度编码或算术编码，从而产生编码数据ED，并将其存储到缓冲器28。
此时，可逆编码电路27将从运动预测和/或补偿电路36输入的运动矢量MV或其差分进行编码，并将其存储在编码数据ED的报头(header)数据中。
缓冲器28中存储的编码数据ED被输出到Q计算电路34，此时，例如被调制，然后被传输到图1所示的解码装置3。
逆量化电路29通过对图像数据S26进行逆量化而产生数据，并将其输出到显示器40。
逆量化电路29基于JVT标准进行量化处理。
逆正交变换电路30对从逆量化电路29输入的逆量化数据进行如上所述的正交变换的逆变换，从而产生图像数据，并将其输出到解块滤波器37。
解块滤波器37从由逆正交变换电路30输入的图像数据中去除块失真，并将数据写入帧存储器31。
运动预测和/或补偿电路36根据来自帧存储器31的图像数据S31和来自图片重排电路23的图像数据S23，进行运动预测和/或补偿处理，从而计算运动矢量MV和预测图像数据S32a。
值得注意的是，运动预测和/或补偿电路36根据来自Q计算电路34的宏块MB的量化尺度MBQ来确定宏块类型，并使用以确定的宏块类型规定的块作为单位来进行运动预测和/或补偿处理。
运动预测和/或补偿电路36将运动矢量MV输出到可逆编码电路27，并将预测图像数据S32a输出到处理电路24。
Q计算电路34根据来自图片重排电路23的图像数据S23和来自缓冲器28的编码数据ED，计算每个图片的量化尺度PicQ。
特别地，Q计算电路34根据计算出的量化尺度PicQ，计算组成每个图片的每个宏块MB的量化尺度MBQ，并将其输出到量化电路26和运动预测和/或补偿电路36。
下面，将解释根据图像数据S23和编码数据ED计算量化尺度PicQ的方法。
当除了考虑图像数据S23的编码难度之外还考虑图1所示的解码装置3的缓冲器CPB的状态时，Q计算电路34控制每个图片的量化尺度PicQ，即每个图片的数据量，以便存储在缓冲器CPB中的编码数据ED的数据量接近于适当的值(初始值InitialCpb)。
这里，从缓冲器CPB在单位时间内读取并供给解码单元4的图片的数量是由图片速率规定的常数，因此，通过由Q计算电路34控制每个图片的数据量，存储在缓冲器CPB中的编码数据ED的数据量(存储在缓冲器中的累计的量)可以被控制。
下面，详细解释图2所示的Q计算电路34的结构。
图3是与根据编码数据ED产生量化尺度MBQ的部分有关的图2所示的Q计算电路34的结构的视图。
如图3所示，Q计算电路34例如具有：编码难度检测电路5、图像难度指标产生电路6、产生位量检测电路8、MBR测量电路9、ABR测量电路10、CPBOC计算电路11、LT调整量计算电路12、ST调整量计算电路13、CTBR计算电路14、延迟电路15、PicQ控制电路16、以及MBQ控制电路17。
在图3中，MBR测量电路9对应于本发明的第一和第三方面的指定电路，编码难度检测电路5和图像难度指标产生电路6对应于本发明的第一和第三方面的编码难度检测电路，PicQ控制电路16对应于本发明的第一和第三方面的量化控制电路。
此外，CPBOC计算电路11对应于本发明的第一方面的指标产生电路，LT调整量计算电路12、ST调整量计算电路13和CTBR计算电路14对应于本发明的第一方面的目标计算电路。
[编码难度检测电路5]
编码难度检测电路5检测从图片重排电路23输入的图像数据S23的编码难度，并将表示检测到的编码难度的编码难度数据E_DIFCTED输出到图像难度指标产生电路6。
编码难度检测电路5具体地生成编码难度数据E_DIFCTED，以便基于成为产生在图像数据S23的帧中包括的块噪声或蚊式噪声(mosquito noise)的因素的图像模式，例如精细图片模式中的激烈运动和激烈亮度变化(或场景变化)，而随着包含更多数量的图像模式，值变得更大。
[图像难度指标产生电路6]
图像难度指标产生电路6将预定的难度系数、指定的最终目标位速率FTBR、以及从编码难度检测电路5输入的编码难度数据E_DIFCT相乘，如以下公式(1)所示，从而产生图像难度指标数据DIFCT。
图像难度指标产生电路6将产生的图像难度指标数据DIFCT输出到CTBR计算电路14。
(公式1)
DIFCT＝(难度系数)*FTBR*E_DIFCT...(1)
值得注意的是，图像难度指标产生电路6使用例如固定时间、几个图片、或几个GOP作为单位来计算图像难度指标数据DIFCT。
在本实施例中，通过将图像难度指标数据DIFCT作为来自整体序列的相对指标来处理，从而可以实现多路径的可变位速率，并可以通过对序列的一部分使用它而实现单路径的可变位速率。
[产生位量检测电路8]
产生位量检测电路8检测从图2所示的缓冲器28输入的编码数据ED(位流)的位的量(产生位的量)，并将表示结果的位量数据BA输出到MBR测量电路9、ABR测量电路10、以及CPBOC计算电路11。
[MBR测量电路9]
MBR测量电路9根据从产生位量检测电路8输入的位量数据BA，计算表示构成编码数据ED的每个图片的位速率的测量位速率CMBR(由本实施例的指定电路指定的位速率)，并将其输出到PicQ控制电路16。
测量位速率CMBR表示从缓冲器CPB读取编码数据ED的位速率，并将其输出到图1所示的解码装置3中的解码单元4。
图4是用于解释MBR测量电路9的处理的流程图。
步骤ST1：
MBR测量电路9根据从产生位量检测电路8输入的位量数据BA，计算构成过去编码的编码数据ED的I图片的平均位量AveIPicBit。
步骤ST2：
MBR测量电路9计算构成过去编码的编码数据ED的P图片的平均位量AvePPicBit。
步骤ST3：
MBR测量电路9基于在步骤ST1计算的AveIPicBit和在步骤ST2计算的AvePPicBit，通过下面的公式(2)计算测量位速率CMBR。
(公式2)
CMBR＝PicR*(AveIPicBit+AvePPicBit*PPicNumInGop)
/TotalPi cNumInGop ...(2)
在上述公式(2)中，TotalPicNumInGop是表示一个GOP中的图片数目的常数，被预先设置。
此外，PPicNumInGop表示(TotalPicNumInGop-1)
[ABR测量电路10]
ABR测量电路10根据从产生位量检测电路8输入的位量数据BA，计算构成编码数据ED的累计的位的量(数据的量)，并基于此计算平均位速率ABR。
具体来说，ABR测量电路10根据在编码装置2中开始编码对象的内容的编码之后得到的位量数据BA的累计值，计算平均位速率ABR。
ABR测量电路10将上面计算的平均位速率ABR输出到LT调整量计算电路12。
[CPBOC计算电路11]
CPBOC计算电路11根据从产生位量检测电路8输入的位量数据BA，计算表示存储在解码装置3的缓冲器CPB中的编码数据ED的数据的量(存储数据的量)的指标数据CPBOC。
CPBOC计算电路11将指标数据CPBOC输出到LT调整量计算电路12和ST调整量计算电路13。
[LT调整量计算电路12]
LT调整量计算电路12计算用于调整目标位速率CTBR的调整量LTAJ，从而测量位速率CMBR接近于最终目标位速率FTBR。
LT调整量计算电路12根据来自CPBOC计算电路11的指标数据CPBOC和来自ABR测量电路10的平均位速率ABR，计算后面解释的目标位速率CTBR的调整量LTAJ。
这里，调整量LTAJ用于调整，从而避免目标位速率CTBR为负。
LT调整量计算电路12根据从编码装置2的外部指定的最终目标位速率FTBR(本发明的最终目标位速率)、从ABR测量电路10输入的平均位速率ABR、编码经过时间ELAPSED、以及校正期间DURATION，通过下面的公式(3)计算目标位速率CTBR的调整量LTAJ。
这里，编码经过时间ELAPSED表示从在编码装置2开始编码作为编码目标的内容起，到下次编码该内容中的帧的时间。
此外，校正期间DURATION是例如目标位速率CTBR被更新的期间。
LT调整量计算电路12调整量LTAJ，从而对于在编码经过时间ELAPSED的定时的平均位速率ABR，在校正期间DURATION经过之后得到最终目标位速率FTBR。
(公式3)
LTAJ＝(FTBR-ABR)*(ELAPSED+DURATION)/DURATION...(3)
值得注意的是，为了在编码开始之后立即抑制不稳定的平均位速率ABR的影响，LT调整量计算电路12也可以计算下面的公式(4)所示的目标位速率CTBR的调整量LTAJ。
在下面的公式(4)中，初始值InitialLTDelay是为了抑制调整量LTAJ的初始波动的影响而定义的固定值，例如是5(sec)。
(公式4)
LTAJ＝min(1.0，ELAPSED/initialLTDelay)*LTAJ...(4)
LT调整量计算电路12计算调整量LTAJ，从而到了编码经过时间ELAPSED是初始值initialLTDelay时，其变为在上述公式(3)中计算出的调整量LTAJ或更小，并随着编码经过时间ELAPSED接近初始值initialLTDelay，其接近在上述公式(3)中计算出的调整量LTAJ。
调整量LTAJ具有当指标数据CPBOC大于等于初始值initialCpb时表示正值的值，即在提高目标位速率CTBR的方向上进行调整。
此外，调整量LTAJ具有当指标数据CPBOC小于初始值initialCpb时表示负值的值，即在降低目标位速率CTBR的方向上进行调整。
此外，即使当指标数据CPBOC变得小于等于预定值，调整量LTAJ也被定义为不小于预定值。由此，避免了目标位速率CTBR变为负。
上面解释的调整量LTAJ的特性通过LT调整量计算电路12由上述公式(3)和(4)计算目标位速率CTBR的调整量LTAJ来得到。
值得注意的是，LT调整量计算电路12使用几个图片或几个GOP作为单位例如在固定时间计算调整量LTAJ。
[ST调整量计算电路13]
ST调整量计算电路13计算用于调整目标位速率CTBR的调整量STAJ，从而解码装置3的缓冲器CPB不下溢。
ST调整量计算电路13根据来自CPBOC计算电路11的指标数据CPBOC，计算目标位速率CTBR的调整量STAJ。
这里，调整量STAJ作用，以使指标数据CPBOC返回到初始值initialCpb。
图7是用于解释ST调整量计算电路13的处理的流程图。
步骤ST21：
ST调整量计算电路13通过使用从CPBOC计算电路11输入的指标数据CPBOC，由下面的公式(5)计算数据CpbScale。
(公式5)
CpbScale＝((Scale*(InitCpb-CPBOC)+CPBOC)/((InitCpb-CPBOC)+Scale*CPBOC)) ...(5)
图8是示出数据CpbScale和指标数据CPBOC之间的关系的图。
如图8所示，数据CpbScale具有当指标数据CPBOC大于等于初始值initialCpb时表示预定正值K的值，即在提高目标位速率CTBR的方向上进行调整。
此外，数据CpbScale具有当指标数据CPBOC小于初始值initialCpb时表示负值的值，即在降低目标位速率CTBR的方向上进行调整。
此外，如图8所示，当指标数据CPBOC变为小于等于预定值(例如180000)时，数据CpbScale其值突然变小。
由此，避免了上面解释的解码装置的缓冲器CPB的下溢。
上面解释的数据CpbScale的特性通过ST调整量计算电路13由上述公式(5)计算数据CpbScale而实现。
步骤ST22：
ST调整量计算电路13通过下述公式(6)将数据CpbScale和输入最终目标位速率FTBR相乘来计算调整量STAJ。
(公式6)
STAJ＝FTBR*CpbScale ...(6)
[CTBR计算电路14]
CTBR计算电路14通过下面的公式(7)将输入最终目标位速率FTBR、从图像难度指标产生电路6输入的图像难度指标数据DIFCT、从LT调整量计算电路12输入的调整量LTAJ、以及从ST调整量计算电路13输入的调整量STAJ相加，从而计算目标位速率CTBR。
CTBR计算电路14将目标位速率CTBR输出到PicQ控制电路16。
(公式7)
CTBR＝FTBR+DIFCT+LTAJ+STAJ ...(7)
[延迟电路15]
延迟电路15将从PicQ控制电路16输入的图片的Q尺度QPic恰好延迟相当于一个图片的时间，并将其结果输出到PicQ控制电路16。
[PicQ控制电路16]
PicQ控制电路16计算(确定)图片Q的Q尺度QPic(本发明的量化尺度)，并将其输出到延迟电路15和MBQ控制电路17。
PicQ控制电路16根据从MBR测量电路9输入的测量位速率CMBR和从CTBR计算电路14输入的目标位速率CTBR，如下计算Q尺度QPic。
具体地说，PicQ控制电路16计算Q尺度QPic，以使测量位速率CMBR接近于目标位速率CTBR。
图9是用于解释PicQ控制电路16的处理的流程图。
步骤ST31：
PicQ控制电路16使用从MBR测量电路9输入的测量位速率CMBR和从CTBR计算电路14输入的目标位速率CTBR，通过下面的公式(8)计算数据PRO_PART。
公式(8)中的Kp是用于调整响应的系数，通过使用例如测量位速率CMBR、目标位速率CTBR、以及指标数据CPBOC来定义。
通过降低响应，可以抑制量化尺度的波动。
(公式8)
PRO_PART＝Kp*(CMBR/CTBR-1) ...(8)
步骤ST32：
PicQ控制电路16通过使用从MBR测量电路9输入的测量位速率CMBR和从CTBR计算电路14输入的目标位速率CTBR，由下面的公式(9)计算数据DV_PART。
公式(9)中的Kd是用于提高响应的系数。
此外，n表示图片的数目。CMBR[n-1]表示对应于CMBR[n]的图片的前一图片的CMBR。
(公式9)
DV_PART＝Kd*(CMBR[n]-CMBR[n-1]) ...(9)
步骤ST33：
PicQ控制电路16使用上一次计算出的量化尺度QPic[n-1]、在步骤ST31计算出的数据PRO_PART、以及在步骤ST32计算出的数据DV_PART，通过公式10计算量化尺度QPic[n]。
(公式10)
QPic[n]＝QPic[n-1]*(1+PRO_PART+DV_PART) ...(10)
[MBQ控制电路17]
MBQ控制电路17根据从PicQ控制电路16输入的图片的量化尺度PicQ，计算图片中的每个宏块MB的量化尺度MBQ，并将其输出到图2所示的量化电路26和运动预测和/或补偿电路36。
下面，将解释图3所示的Q计算电路34的整体操作。
图10是用于解释图3所示的Q计算电路34的整体操作的流程图。
步骤ST41：
图3所示的Q计算电路34的MBR测量电路9以通过使用图4解释的顺序计算测量位速率CMBR。
步骤ST42：
图3所示的CPBOC计算电路11、LT调整量计算电路12、ST调整量计算电路13以及CTBR计算电路14以通过使用图5至图8解释的顺序来计算目标位速率CTBR。
即，如图11所示，LT调整量计算电路12以以前通过使用图5和图6解释的顺序来计算调整量LTAJ(ST51)，ST调整量计算电路13以以前通过使用图7和图8解释的顺序来计算调整量LTAJ(ST52)，CTBR计算电路14用其计算目标位速率CTBR(ST53)。
步骤ST43：
Q计算电路34的PicQ控制电路16如使用图9所说明的，根据在步骤ST41计算出的测量位速率CMBR和在步骤ST42计算出的目标位速率CTBR来计算每个图片的量化尺度QPic，然后计算每个宏块MB的量化尺度MBQ，并将其输出到量化电路26和运动预测和/或补偿电路36。
接着，将解释图2所示的编码装置2的整体操作。
成为输入的图像信号首先在A/D转换电路22被转换为数字信号。接着，根据成为输出的图像压缩信息的GOP结构，图像数据在图片重排电路23中被重排。
Q计算电路34如以前所解释的，根据来自图片重排电路23的图像数据S23和来自缓冲器28的编码数据ED，来计算量化尺度MBQ，并将其输出到量化电路26和运动预测和/或补偿电路36。
对于要进行内编码的图像数据，整体图像数据的图像信息被输入正交变换电路25。正交变换电路25进行离散余弦变换、Karhunen-Loeve变换、或其它的正交变换。
从正交变换电路25输出的变换系数在量化电路26进行量化处理，并作为图像数据S25被输出到可逆编码电路27。
量化电路26根据从Q计算电路34输入的量化尺度MBQ，基于量化尺度QP，将图像数据S25量化。
可逆编码电路27对图像数据S26进行诸如可变长度编码或算术编码等可逆编码，从而产生编码数据ED，并将其输出到缓冲器28。
同时，来自量化电路26的图像数据S26被输入到逆量化电路29，并在逆正交变换电路30被进一步进行逆正交变换处理，从而成为解码图像数据。该图像数据存储在帧存储器31中。
另一方面，对于要被互编码的图像，首先，图像数据S23被输入运动预测和/或补偿电路36。此外，参考图像的图像数据S31从帧存储器31被读取，并被输出到运动预测和/或补偿电路36。
然后，运动预测和/或补偿电路36通过使用参考图像的图像数据S31，产生运动矢量MV和预测图像数据S32a。
然后，处理电路24产生图像数据S24作为来自图像重排电路23的图像数据S23和来自运动预测和/或补偿电路36的预测图像数据S32a之间的差分信号，并将该图像数据S24输出到正交变换电路25。
然后，可逆编码电路27对运动矢量MV进行诸如可变长度编码或算术编码等的可逆编码处理，并将其结果插入图像数据的报头部分。其余的处理与要进行内编码的图像数据相同。
如以上所解释的，编码装置2根据来自Q计算电路34中的缓冲器28的编码数据ED，考虑图1所示的解码装置3的缓冲器CPB的存储数据的量，从而确定量化尺度MBQ。
由于该原因，根据编码装置2，可以避免解码装置3的缓冲器CPB的下溢，在解码单元4解码的图像质量可以改善。
此外，编码装置2根据由Q计算电路34中的图像难度指标产生电路6产生的图像难度指标数据DIFCT，确定量化尺度MBQ。
由于该原因，Q计算电路34通过使具有高编码难度的帧(图片)的量化尺度MBQ变小，从而可以使用许多位，并可以使编码数据ED的位速率跟上正在被编码的图像数据S23的编码难度，并能够提供高质量图像。
此外，根据编码装置2，如通过使用图4解释的，MBR测量电路9根据多个图片的平均位量来计算测量位速率CMBR，并据此计算目标位速率CTBR。由于该原因，可以避免由于图片的位量的差异引起每个图片的量化尺度MBQ的大波动。
此外，根据编码装置2，可使解码单元4的处理负荷均一。由此，可以改进解码后的图像质量。
此外，根据编码装置2，如上述公式(9)所示，PicQ控制电路16通过反馈来计算量化尺度QPic。由此也可以抑制量化尺度QPic的时间上的突然波动。
此外，根据编码装置2，通过调整上述公式(8)中的Kp，可以抑制量化尺度的突然波动。由此也可以使解码单元4的处理负荷均一。由此，可以改进解码后的图像质量。
此外，根据编码装置2，在编码难度检测电路5中，通过在对于整个序列检测编码难度，或者对序列的一部分检测编码难度之间切换，可以实现适合于多路径和单路径二者的可变位速率控制。
本发明不限于上述实施例。
即，本领域技术人员在本发明的技术范围内或其等效的范围内，关于上述实施例的组成，可以进行多种改变、组合、子组合、以及置换。
例如，图3所示的Q计算电路34可以仅根据CTBR计算电路14中的最终目标位速率FTBR和来自图像难度指标产生电路6的图像难度指标数据DIFCT来计算目标位速率CTBR。
此外，CTBR计算电路14可以根据调整量STAJ或LTAJ的任何一个、指标最终目标位速率FTBR、以及图像难度指标数据DIFCT来计算目标位速率CTBR。
工业实用性
本发明可以应用于对被处理数据进行量化的系统。

Claims (12)

1.一种数据处理设备，用于在量化以及编码被处理的数据时确定量化的量化尺度，包括：
指定电路，根据通过编码得到的编码数据，指定在解码时所述编码数据被供给用来解码的位速率；
编码难度检测电路，检测被处理的数据的编码难度；以及
量化控制电路，根据由所述指定电路指定的位速率以及由所述编码难度检测电路检测出的编码难度来控制量化尺度，
其中，所述数据处理设备还具有：
指标产生电路，用于根据所述编码数据，产生用于指定存储电路的存储数据的量的指标数据，所述存储电路在所述编码数据的解码侧提供，并存储所述编码数据以供解码；以及
目标计算电路，用于根据所述指标产生电路产生的所述指标数据，计算表示所述位速率的目标值的目标位速率，以及
所述量化控制电路控制所述量化尺度，使得由所述指定电路指定的所述位速率接近由所述目标计算电路计算的所述目标位速率。
2.如权利要求1所述的数据处理设备，其中，所述量化控制电路控制所述量化尺度，使随着由所述编码难度检测电路检测出的所述编码难度提高，所述量化尺度变小。
3.如权利要求1所述的数据处理设备，其中，所述目标计算电路根据在指定的最终目标位速率和过去编码数据的平均位速率之间的差分，计算所述目标位速率，使所述差分变小。
4.如权利要求3所述的数据处理设备，其中，所述目标计算电路计算所述目标位速率，以避免所述存储电路下溢。
5.如权利要求1所述的数据处理设备，其中，所述目标计算电路计算所述目标位速率，以避免所述存储电路下溢。
6.如权利要求1所述的数据处理设备，其中，所述指定电路指定从所述存储电路读取的所述编码数据的所述位速率，以供在所述解码侧解码。
7.如权利要求6所述的数据处理设备，其中，所述指定电路根据过去编码数据中的图片的平均位量和所述图片的图片速率，指定所述编码数据的位速率。
8.如权利要求1所述的数据处理设备，其中，在所述编码数据包括多个图片的情况下，所述量化控制电路控制所述多个图片的所述量化尺度。
9.如权利要求1所述的数据处理设备，其中，所述量化控制电路根据在由所述指定电路指定的所述位速率和由所述目标计算电路计算的所述目标位速率之间的比、以及先前确定的量化尺度，确定新的量化尺度并进行上述控制。
10.如权利要求1所述的数据处理设备，其中，所述量化控制电路根据在由所述指定电路指定的所述位速率和由所述目标计算电路计算的所述目标位速率之间的差分、以及先前确定的量化尺度，确定新的量化尺度并进行上述控制，以抑制所述位速率的过冲和下冲。
11.一种数据处理方法，用于在量化以及编码被处理的数据时确定量化的量化尺度，包括：
第一步骤，根据通过编码得到的编码数据，指定在解码时编码数据被供给用来解码的位速率；
第二步骤，检测被处理的数据的编码难度；以及
第三步骤，根据在所述第一步骤指定的位速率以及在所述第二步骤检测出的编码难度来控制量化尺度，
其中，所述数据处理方法还具有：
第四步骤，根据所述编码数据，产生用于指定存储电路的存储数据的量的指标数据，所述存储电路在所述编码数据的解码侧提供，并存储所述编码数据以供解码；以及
第五步骤，根据所述第四步骤产生的所述指标数据，计算表示所述位速率的目标值的目标位速率，以及
所述第三步骤中，控制所述量化尺度，使得由所述第一步骤指定的所述位速率接近由所述第五步骤计算的所述目标位速率。
12.一种编码装置，具有：
量化尺度计算电路，用于计算量化尺度；
量化电路，根据所述量化尺度计算电路计算出的量化尺度，对被处理的数据进行量化；以及
编码电路，通过对量化电路的量化结果进行编码，以产生编码数据，
所述量化尺度计算电路具有：
指定电路，根据由编码电路产生的编码数据，指定在解码时所述编码数据被供给用来解码的位速率；
编码难度检测电路，检测被处理的数据的编码难度；以及
量化控制电路，根据由所述指定电路指定的位速率以及由所述编码难度检测电路检测出的编码难度来控制量化尺度，
其中，所述量化尺度计算电路还具有：
指标产生电路，用于根据所述编码数据，产生用于指定存储电路的存储数据的量的指标数据，所述存储电路在所述编码数据的解码侧提供，并存储所述编码数据以供解码；以及
目标计算电路，用于根据所述指标产生电路产生的所述指标数据，计算表示所述位速率的目标值的目标位速率，以及
所述量化控制电路控制所述量化尺度，使得由所述指定电路指定的所述位速率接近由所述目标计算电路计算的所述目标位速率。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101282193B1 (ko) * 2009-11-10 2013-07-04 한국전자통신연구원 칼만 필터와 ｆｉｒ 필터를 사용한 동영상 인코더에서의 비트율 제어 방법
JP6265414B2 (ja) * 2011-06-28 2018-01-24 日本電気株式会社 映像符号化装置及び映像復号装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07177513A (ja) 1993-12-20 1995-07-14 Mitsubishi Electric Corp 映像信号符号化方式
US5731835A (en) * 1996-02-26 1998-03-24 David Sarnoff Research Center, Inc. Dynamic coding rate control in a block-based video coding system
JP3918208B2 (ja) 1996-08-30 2007-05-23 ソニー株式会社 映像データ圧縮装置およびその方法
JPH10164588A (ja) 1996-11-26 1998-06-19 Sony Corp 映像信号符号化方法、映像信号符号化装置及び記録媒体
JPH10174103A (ja) * 1996-12-13 1998-06-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 画像符号化装置、符号化画像記録媒体、画像復号化装置、画像符号化方法、および符号化画像伝送方法
KR19990042668A (ko) * 1997-11-27 1999-06-15 정선종 다중 비디오 전송을 위한 비디오 부호화 장치 및 방법
JP4256574B2 (ja) * 2000-08-04 2009-04-22 富士通株式会社 画像信号符号化方法および画像信号符号化装置
US7266148B2 (en) * 2001-01-05 2007-09-04 Lg Electronics Inc. Video transcoding apparatus
JP4273386B2 (ja) 2002-04-05 2009-06-03 ソニー株式会社 符号化装置および符号化方法、プログラム、並びに記録媒体
US7373004B2 (en) * 2003-05-23 2008-05-13 Silicon Integrated Systems Corp. Apparatus for constant quality rate control in video compression and target bit allocator thereof
US7535959B2 (en) * 2003-10-16 2009-05-19 Nvidia Corporation Apparatus, system, and method for video encoder rate control
JP4407249B2 (ja) * 2003-11-18 2010-02-03 ソニー株式会社 データ処理装置およびその方法と符号化装置、その方法及びプログラム

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