CN102860010A - 视频编码控制方法及装置 - Google Patents

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CN102860010A CN2011800221704A CN201180022170A CN102860010A CN 102860010 A CN102860010 A CN 102860010A CN 2011800221704 A CN2011800221704 A CN 2011800221704A CN 201180022170 A CN201180022170 A CN 201180022170A CN 102860010 A CN102860010 A CN 102860010A
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Abstract

一种视频编码控制方法，控制输入的视频信号的编码，其中，具有：检测解码侧缓冲器的下溢的过程；在检测到解码侧缓冲器的下溢时，通过跳过编码对象画面或者以最小产生码量进行编码，从而抑制产生码量的过程；在抑制了所述产生码量之后，比较预先给出的解码侧缓冲器占有量的阈值和当前的解码侧缓冲器占有量的过程；以及根据所述比较结果，在解码侧缓冲器占有量超过所述阈值之前，利用抑制所述产生码量的过程进行持续抑制编码对象画面的产生码量的控制的过程。

Description

视频编码控制方法及装置
技术领域
本发明涉及对视频进行编码的技术，特别涉及一边抑制编码对象画面（picture）的产生码量，一边防止画质劣化以使不发生解码侧缓冲器（buffer）的下溢（underflow）的视频编码技术。
本申请基于在2010年5月6日申请的日本特愿2010-106104号要求优先权，并在此引用其内容。
背景技术
通常，在解码器（decoder）中，将接收到的编码数据蓄积在缓冲器中直到进行解码、显示。从缓冲器中取出进行解码后的编码数据。
在对视频进行编码时，如果不考虑该解码器侧的缓冲器状态而进行编码，那么存在不能对视频进行解码的可能性。因此，在编码时进行用虚拟解码器缓冲器的检定来保证能够进行解码。
在解码器缓冲器的异常状态中有上溢（overflow）和下溢。
上溢是编码数据以比解码、显示快的速度到达解码器的情况。在以比解码、显示快的速度接收到编码数据的情况下，接收的码量比从缓冲器取出的码量多，存在超过解码器侧的缓冲器容量的可能性。通常，作为解码器缓冲器上溢的对策，通过有意地插入无用的数据（填充（stuffing）或空位（filler）），从而能使所需要的编码数据的接收速度变缓，防止上溢。
与此相对地，下溢是在进行解码、显示时不能接收所需要的编码数据的状态。作为下溢的对策，有以不产生下溢的方式进行目标码量的设定来控制产生码量的方法和利用通过减少编码画面数而防止下溢的画面跳过（picture skip）的方法。这些所有方法都是通过抑制产生码量从而防止下溢。
例如，在专利文献1所记载的方法中，利用解码侧缓冲器检定来进行是否产生了下溢的检定，在产生了下溢的情况下，将编码数据替换为跳过编码数据。
在图7中示出以往的视频编码中的下溢防止方法的流程。
首先最初，利用解码侧缓冲器检定来确认是否产生下溢（步骤S100）。在检测到下溢的情况下，利用产生码量抑制处理对产生码量进行抑制（步骤S101）。
在产生码量的抑制中，有将与目标码量的偏差控制得较少的方法、跳过检测到下溢的画面的方法、生成产生码量为最小的虚设（dummy）的编码数据的方法等。
产生下溢的检测在编码前或编码后进行。
在编码后检测下溢的情况下，需要放弃检测到下溢的画面的编码流（stream）。
再有，在即将到时刻t的画面解码之前的解码侧缓冲器的占有量能用下式进行计算。
Figure 123242DEST_PATH_IMAGE001
在此，B（0）是解码侧缓冲器占有量的初始值，R是比特率（bit rate），G（i）是时刻i的画面的产生码量。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-72742号公报。
发明内容
发明要解决的课题
产生下溢的可能性提高的状态，即，解码器缓冲器占有量降低的原因是产生码量相对于比特率多的情况。
在图8中示出解码侧的缓冲器占有量的变化的例子。在图8中，A部分是如下部分：因为产生了下溢（用虚线示出），所以跳过了画面，B部分是如下部分：在画面跳过后，缓冲器占有量处于低的位置，因此产生码量被抑制得较低。
在缓冲器占有量的位置低的情况下，为了不使下溢产生，需要将产生码量抑制得较少。可是，在像包含纹理（texture）那样的复杂的视频持续的情况下，当极端地抑制产生码量时，编码失真会变得显著。继续该状态直到复杂的视频场景结束、解码侧缓冲器占有量返回到恰当的位置。
在以往的方法中，存在以下问题：在解码侧缓冲器占有量降低的情况下，在一段时间内解码图像的劣化变得显著。
在专利文献1所记载的技术中，为了解决该问题，采取优先跳过未被其它画面参照的B画面的方法。
可是，因为B画面的产生码量本来就少，而且插入个数被限制，所以即使跳过，在解码侧缓冲器占有量返回到恰当的位置之前也花费时间。这意味着，产生码量被抑制并且画质劣化的状态持续得较长。
本发明的目的在于，解决在解码侧缓冲器占有量降低了的情况下，在以往的方法中在一段时间内解码图像的劣化变得显著的问题，并防止在解码侧缓冲器的下溢检测后的编码对象画面的画质劣化。
用于解决课题的方案
为了实现上述目的，本发明提供一种视频编码控制方法，控制输入的视频信号的编码，其特征在于，具有：
检测解码侧缓冲器的下溢的过程；
在检测到解码侧缓冲器的下溢时，通过跳过编码对象画面或者以最小产生码量进行编码，从而抑制产生码量的过程；
在抑制了所述产生码量之后，比较预先给出的解码侧缓冲器占有量的阈值和当前的解码侧缓冲器占有量的过程；以及
根据所述比较结果，在解码侧缓冲器占有量超过所述阈值之前，利用抑制所述产生码量的过程进行持续抑制编码对象画面的产生码量的控制的过程。
本发明还提供一种视频编码控制方法，控制输入的视频信号的编码，其特征在于，具有：
检测解码侧缓冲器的下溢的过程；
在检测到解码侧缓冲器的下溢时，根据预先给出的解码侧缓冲器占有量的阈值和编码比特率，计算抑制产生码量的期间的过程；以及
仅在所述计算出的期间，跳过编码对象画面或者以最小产生码量进行编码，由此进行持续抑制编码对象画面的产生码量的控制的过程。
本发明还提供一种视频编码控制装置，控制输入的视频信号的编码，其特征在于，具备：
检测解码侧缓冲器的下溢的单元；
通过跳过编码对象画面或者以最小产生码量进行编码，从而抑制产生码量的单元；
比较预先给出的解码侧缓冲器占有量的阈值和当前的解码侧缓冲器占有量的单元；以及
在检测到解码侧缓冲器的下溢时，在解码侧缓冲器占有量超过所述阈值之前，利用所述抑制产生码量的单元持续抑制编码对象画面的产生码量的控制单元。
本发明还提供一种视频编码控制装置，控制输入的视频信号的编码，其特征在于，具备：
检测解码侧缓冲器的下溢的单元；
通过跳过编码对象画面或者以最小产生码量进行编码，从而抑制产生码量的单元；
根据预先给出的解码侧缓冲器占有量的阈值和编码比特率，计算抑制产生码量的期间的单元；以及
在检测到解码侧缓冲器的下溢时，仅在所述计算出的期间，利用所述抑制产生码量的单元持续抑制编码对象画面的产生码量的控制单元。
发明效果
采用本发明，能够抑制产生码量直到解码侧缓冲器的占有量超过阈值，在下溢检测后，不需要为了防止下溢而一直持续抑制产生码量，画质提高。
附图说明
图1是示出本发明的概要的视频编码控制的流程图。
图2是示出本发明的实施例的装置结构的例子的图。
图3是同一实施例的处理流程图。
图4是示出同一实施例的解码侧缓冲器占有量的变化的例子的图。
图5是另一个实施例的处理流程图。
图6是示出另一个实施例的装置结构的例子的图。
图7是示出以往的视频编码中的下溢防止方法的流程的图。
图8是示出现有技术中的解码侧缓冲器占有量的变化的例子的图。
具体实施方式
最初，叙述本发明的概要。
在解码侧缓冲器占有量降低了的情况下，在一段时间内解码图像的劣化变得显著是因为，解码侧缓冲器位置（即，占有量）低导致产生码量被抑制。
因此，为了使解码侧缓冲器返回到恰当的位置，本发明在一定期间中进行画面跳过等的使产生码量最小化的处理。使产生码量最小化的是在超过预先设定的解码侧缓冲器位置的阈值之前的期间。
图1是示出本发明的概要的视频编码控制的流程图。
最初，像以往那样，进行解码侧缓冲器的检定（步骤S1）。如果检定结果没有问题，那么直接继续进行处理。
如果在检测到下溢的情况下，那么与现有技术同样地，通过跳过编码对象画面或者以最小产生码量进行编码，从而进行抑制产生码量的处理（步骤S2）。
接下来，确认解码侧缓冲器占有量是否超过预先设定的阈值（步骤S3）。
如果在还小于阈值的情况下，将当前的编码对象画面的下一个输入画面作为新的编码对象画面，进行抑制产生码量的处理（步骤S2）。
反复进行该处理，直到解码侧缓冲器占有量超过预先设定的阈值。
如以上那样，在本发明中，在检测解码侧缓冲器的下溢的阈值之外，另设定用于停止画面跳过等的产生码量抑制方案的阈值，继续执行利用产生码量抑制方案得到的产生码量的抑制，直到解码侧缓冲器的占有量超过阈值。在解码侧缓冲器的占有量超过了阈值的时间点，返回到通常的编码处理。
通过采取这样的方法，从而能在短期内集中地抑制产生码量，并且能防止解码侧缓冲器的下溢检测后的编码对象画面的画质劣化。
预先设定的阈值过低就没有意义，但是过高也会使产生码量的抑制期间变长。作为该阈值，考虑：
· 最大缓冲器尺寸的一半（例如，40％～60％左右）
· 编码流的解码开始时的初始缓冲器位置等。
以下，使用附图对本发明的具体的实施方式进行说明。
图2是示出本发明的实施例的装置结构的例子的图。在图2中，特别是除了编码控制部112以外，与以往的进行MPEG-2、H. 264等视频编码的装置大致相同。
预测信号生成部101根据输入视频信号和帧（frame）间预测信号的残差生成预测信号。
该预测信号被输入至正交变换部102，输出利用DCT变换等的正交变换得到的变换系数。
变换系数被输入至量化部103，在量化部103中，按照由量化控制部113设定的量化步长（step size）进行量化。
该进行量化后的变换系数被输入至信息源编码部104，在信息源编码部104中进行熵（entropy）编码。
将从信息源编码部104输出的编码数据经由开关部114储存在编码数据缓冲器115中。
另一方面，对进行量化后的变换系数在反量化部105中进行反量化，在逆正交变换部106中进行逆正交变换，生成解码预测信号。
在加法器107中，将该解码预测信号与帧间预测信号相加，生成解码信号。
对解码信号在限幅（clipping）部108中进行限幅，并储存在帧存储器109中，以便用作在后续的帧的预测编码中的参照图像。
运动检测部110针对输入视频信号利用运动侦测（motion search）进行运动检测，并将求取出的运动向量输出至运动补偿部111和信息源编码部104。
在信息源编码部104中，对运动向量进行熵编码。
在运动补偿部111中，按照运动向量参照帧存储器109，生成帧间预测信号。
在本实施例中，在编码处理后进行下溢检测，作为产生码量的抑制处理，假定画面跳过。
在编码控制部112中，以编码比特率和从编码数据缓冲器115发送的产生码量为输入，计算解码侧缓冲器的占有量。
如果在检测到解码侧缓冲器的下溢的情况下，对开关部114输出编码数据缓冲器放弃信息，通过打开开关，从而放弃相应的画面的编码数据，成为画面跳过。在解码侧缓冲器的占有量超过阈值之前，持续打开该开关，继续进行画面跳过。
在解码侧缓冲器的占有量超过了阈值的时间点，关闭开关，将在信息源编码部114中生成的编码数据发送至编码数据缓冲器115。
图3是本实施例的处理流程图。
首先，对编码对象画面进行编码（步骤S10）。接着，进行解码侧缓冲器的检定（步骤S11）。在该检定结果没有问题的情况下，结束编码对象画面的处理。
如果在产生下溢的情况下，放弃作为编码对象画面的编码结果的编码数据，并且设定解码侧缓冲器的占有量的阈值（步骤S12）。
接下来，放弃编码对象画面（步骤S13），生成与画面跳过对应的编码数据（步骤S14）。
之后，比较解码侧缓冲器的占有量和阈值（步骤S15）。
在进行比较后的结果是解码侧缓冲器的占有量为阈值以下的情况下，将当前的编码对象画面的下一个输入画面作为新的编码对象画面，再次进行编码对象画面的放弃（步骤S13）和画面跳过的编码数据的生成（步骤S14）。
在进行比较后的结果是大于阈值的情况下，结束利用本编码控制进行的产生码量的抑制处理。
在图4中示出本实施例的解码侧缓冲器占有量的变化的例子。
在本实施例中，在时刻t检测到下溢的情况下，在解码侧缓冲器的占有量超过阈值VBVth的时刻t+n之前的期间，继续进行画面跳过。
因为可以认为画面跳过的产生码量几乎为0，所以在从时刻t到t+n的期间，解码侧缓冲器的占有量以比特率的倾斜度上升。
虽然在本实施例中，在解码侧缓冲器占有量超过阈值之前反复进行画面跳过，但是也能根据在下溢检测时的占有量和阈值先计算画面跳过数。
将在下溢检测时的缓冲器位置设为B（t0），将比特率设为R，将在画面跳过时产生的码量设为Gs，将预先设定的阈值设为Bth。
Figure 571540DEST_PATH_IMAGE002
只要将超过根据上式求取的n的自然数设为画面跳过的个数即可。
再有，在画面跳过时的产生码量为0的情况下，为
Figure 351278DEST_PATH_IMAGE003
。
在图5中示出在该情况（变形例）下的处理流程图。
首先，对编码对象画面进行编码（步骤S20）。
接着，进行解码侧缓冲器的检定（步骤S21）。在该检定结果没有问题的情况下，结束编码对象画面的处理。
如果在产生下溢的情况下，放弃作为编码对象画面的编码结果的编码数据（步骤S22）。
接下来，根据求取上述的n的数式，进行画面跳过个数的计算处理（步骤S23），放弃计算出的画面跳过个数的编码对象画面（步骤S24），生成指定个数的画面跳过的编码数据（步骤S25）。
之后，结束利用本编码控制进行的产生码量的抑制处理。
如以上那样，在该变形例中，与图3的实施例不同，代替反复处理，在画面跳过个数的计算处理（S23）之后，放弃指定个数的编码对象画面（S24），进行指定个数的画面跳过（S25）。
再有，不计算画面跳过个数，而计算利用画面跳过等抑制产生码量的时间上的期间，由此也得到同样的结果。换言之，画面个数和期间在这里实质上是同义的。
再有，在本实施例中，作为产生码量抑制方案，利用了画面跳过，但是也能利用：（i）最大量化步长或量化矩阵、（ii）在宏块跳过（macroblock skip）等产生码量为最小的模式下的编码等。
在图6中示出在代替画面跳过而插入成为最小产生码量的虚设数据的情况下的实施例的结构图。
虽然在图2中，通过放弃编码数据，从而实现画面跳过，但是在该例子中，代替放弃编码数据，而是插入在虚设数据生成部120中生成的编码数据。对于其它部分，与上述的图2所示的例子是同样的。
此外，虽然在上述实施例中，进行一次编码来确认是否产生下溢，但是也能在不进行编码的情况下估计产生码量，检测下溢的产生。在该情况下，不需要放弃编码数据。
作为在以上的实施例中使用的解码侧缓冲器占有量的阈值，例如使用解码侧的缓冲器尺寸的大约一半的值、或者、即将在解码侧接收排头画面的编码数据并开始解码之前的解码侧缓冲器的缓冲器位置，因为既不过高、也不过低，所以是恰当的。
再有，在本实施例中，未考虑解码侧缓冲器的上溢。
为了应对上溢，需要根据最大缓冲器尺寸信息来判定上溢，进行应对。
以上的视频编码控制处理也能通过计算机和软件程序来实现，既能将该程序记录在计算机可读取的记录介质，也能通过网络提供。
产业上的可利用性
根据本发明，能够抑制产生码量直到解码侧缓冲器的占有量超过阈值，在下溢检测后，不需要为了防止下溢而一直持续抑制产生码量，画质提高。
附图标记的说明：
101 预测信号生成部；
102 正交变换部；
103 量化部；
104 信息源编码部；
105 反量化部；
106 逆正交变换部；
107 加法器；
108 限幅部；
109 帧存储器；
110 运动检测部；
111 运动补偿部；
112 编码控制部；
113 量化控制部；
114 开关部；
115 编码数据缓冲器；
120 虚设数据生成部。

Claims (10)

1.一种视频编码控制方法，控制输入的视频信号的编码，其特征在于，具有：
检测解码侧缓冲器的下溢的过程；
在检测到解码侧缓冲器的下溢时，通过跳过编码对象画面或者以最小产生码量进行编码，从而抑制产生码量的过程；
在抑制了所述产生码量之后，比较预先给出的解码侧缓冲器占有量的阈值和当前的解码侧缓冲器占有量的过程；以及
根据所述比较结果，在解码侧缓冲器占有量超过所述阈值之前，利用抑制所述产生码量的过程进行持续抑制编码对象画面的产生码量的控制的过程。
2.一种视频编码控制方法，控制输入的视频信号的编码，其特征在于，具有：
检测解码侧缓冲器的下溢的过程；
在检测到解码侧缓冲器的下溢时，根据预先给出的解码侧缓冲器占有量的阈值和编码比特率，计算抑制产生码量的期间的过程；以及
仅在所述计算出的期间，跳过编码对象画面或者以最小产生码量进行编码，由此进行持续抑制编码对象画面的产生码量的控制的过程。
3.根据权利要求1所述的视频编码控制方法，其特征在于，
作为所述解码侧缓冲器占有量的阈值，使用解码侧的缓冲器尺寸的大约一半的值、以及即将在解码侧接收排头画面的编码数据并开始解码之前的解码侧缓冲器的缓冲器位置中的任一个。
4.根据权利要求2所述的视频编码控制方法，其特征在于，
作为所述解码侧缓冲器占有量的阈值，使用解码侧的缓冲器尺寸的大约一半的值、以及即将在解码侧接收排头画面的编码数据并开始解码之前的解码侧缓冲器的缓冲器位置中的任一个。
5.一种视频编码控制装置，控制输入的视频信号的编码，其特征在于，具备：
检测解码侧缓冲器的下溢的单元；
通过跳过编码对象画面或者以最小产生码量进行编码，从而抑制产生码量的单元；
比较预先给出的解码侧缓冲器占有量的阈值和当前的解码侧缓冲器占有量的单元；以及
在检测到解码侧缓冲器的下溢时，在解码侧缓冲器占有量超过所述阈值之前，利用所述抑制产生码量的单元持续抑制编码对象画面的产生码量的控制单元。
6.一种视频编码控制装置，控制输入的视频信号的编码，其特征在于，具备：
检测解码侧缓冲器的下溢的单元；
通过跳过编码对象画面或者以最小产生码量进行编码，从而抑制产生码量的单元；
根据预先给出的解码侧缓冲器占有量的阈值和编码比特率，计算抑制产生码量的期间的单元；以及
在检测到解码侧缓冲器的下溢时，仅在所述计算出的期间，利用所述抑制产生码量的单元持续抑制编码对象画面的产生码量的控制单元。
7.一种视频编码控制程序，用于使计算机执行权利要求1所述的视频编码控制方法。
8.一种视频编码控制程序，用于使计算机执行权利要求2所述的视频编码控制方法。
9.一种计算机可读取的记录介质，记录有用于使计算机执行权利要求1所述的视频编码控制方法的视频编码控制程序。
10.一种计算机可读取的记录介质，记录有用于使计算机执行权利要求2所述的视频编码控制方法的视频编码控制程序。
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