CN1125376A - 用于对视频信号编码/解码的改进装置 - Google Patents

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Abstract

视频信号编码装置序贯地存储输入的视频帧信号并将存储视频帧信号由空间域变换到领域以提供变换数据，及基于预定量化器规模量化该变换数据以提供量化变换数据。该视频信号编码装置再对量化变换数据统计地编码来产生编码视频帧信号及暂时存储该编码视频帧信号以便使其以恒定传输速度传输，及提供控制信号，由此使存储的视频帧信号在编码视频帧信号完成传输时被变换。由此可以保持编码视频信号的图象质量。

Description

用于对视频信号编码/解码的改进装置
本发明涉及一种对视频信号编码-解码的装置；并尤其是涉及一种在不引起传输数据的溢出且保持编码视频信号质量情况下能有效传输编视频信号的改进的编码装置。
在数据视频系统、如电视电话、电视会议及高清晰度电视系统中，为了确定每个视频帧信号需要大量数字数据，因为在视频帧信号中的视频行信号内包括一系列的被称为象素值的数字数据。但是，由于在传统的传输信道中可利用的频带宽度受到限制，为了通过这种传输信道传输大量的数字数据，不可避免地要通过使用各种数据压缩技术来压缩或减少数据量，尤其是在如电视电话及电视会议系统这样的低位速视频编码-解码系统中更是如此。
在低位速视频编码-解码系统方面的大部分编码技术使用二维DCT(离散余弦变换)、DCT系数的量化及VLC(可变长度编码)。
二维DCT是减少或利用了图象数据之间的空间冗余量，它将图象数据分成等尺寸的组、例如8×8个象素的组，并将每个组从空间域转换到频域。其结果是，获得了一个DC系数及多个AC系数(例如63个)。组的DC系数反映组中的象素的平均强度。通常，在一帧中的视频信号具有范围为从0至255的数值，对于DC转换系数给出了从0至2040的动态范围，它们可用11位表示；对于任何AC转换系数的最大动态范围为约从-1000到1000。这种技术例如已描写在Chen及Pratt写的“Scene Adaptive Coder”中，IEEE通信会刊，COM-32，No.3(1984年3月)。
利用量化器处理这种转换系数数据、锯齿扫描及VLC，可使待传输数据量被有效地压缩。
为了进行转换系数数据的量化，较小的量化器步长(或量化步长)，必然引起较大量的数据使得需用较大量码位来表示它们，而较大的量化器步长则引起较小值的数据使得需用较小量码位来表示它们。并且，较大量码位比较小量码位可表现更精确的图象。因此在数据量或施加于传输信道的负担及传输图象质量之间存在着一个折衷方案。
在该技术方面已有各种各样的量化器步长控制方案被推荐出来。在这些方案中，量化步长由量化器的规模获得。这个量化器规模是基于在暂存编码视频信号并将该信号以恒定传输速度传输、由此阻止传输数据溢出的缓冲存储器中目前存储的数据量来确定的。这就是，当数据占用率(保留在缓冲存储器中的数据/缓冲存储器容量)增加时，量化步长变长。
因此，编码视频信号的码位数随着量化器规模变化，其结果是编码视频信号的图象质量不能保持恒定。
因而，本发明的主要目的是提供一种用于低位速编码-解码系统的改进型视频信号编码及解码装置，它能有效地传输编码视频信号，而不会引起传输数据的溢出，也不会牺牲编码视频信号的图象质量。
根据本发明，提供了一种用于视频信号编码器中的编码装置，用于对输入视频信号编码，该输入视频信号包括多个视频帧信号，该装置包括：采样器，用于在逐帧帧的基础上序贯地存储视频帧信号；变换块，用于将存储视频帧信号从空间域变换到频域，以提供变换数据；量化块，基于预定量化器规模量化变换数据，以提供量化变换数据；可变长度编码器，用于对量化变换数据统计地编码，以产生编码视频帧信号；缓冲器，用于暂时存储编码视频帧信号，以便以恒定的传输速度传输该编码视频帧信号；及控制器，用于提供控制信号，由此使存储在采样器中的视频帧信号在编码视频帧信号的传输完成的时刻在变换块中进行变换。
从以下结合附图对优选实施例的描述中，本发明的上述及其余目的和特征变得将更加明白，附图为：
图1表示根据本发明的视频信号编码装置的框图；及
图2表示根据本发明的视频信号解码装置的框图。
参见图1，它表示根据本发明的一个用于将输入数字视频信号编码的视频信号编码装置10的框图，其中输入数字视频信号包括多个视频帧信号。一个采样器100序贯地、在逐帧的基础上存储视频帧信号。每个视频帧信号包括多个等尺寸的组，例如8×8个象素的组。
为了响应来自控制器180的控制信号，采样器100将存储帧信号提供给编码块120。
在编码块120上，利用DCT、量化及熵编码方法对从采样器100取得的帧信号进行编码。该编码块120包括一个离散余弦变换(DCT)块121、一个量化(Q)块123及一个可变长度编码(VLC)块125。
该DCT块121是在逐组基础上执行离散余弦变换(DCT)程序将视频帧信号由空间域变换到频率域的块，它对于每个等尺寸的8×8个象素的组产生一个变换系数组，该系数组包括一个DC系数及六十三个AC系数。
接着，Q块123基于预定的量化器规模将来自DCT块121的用于视频帧信号的变换系数组进行量化，以将量化的变换系数数据提供给VLC块125。
在VLC块126上使用熵编码方法对量化变换系数数据及代表帧起始点的首部信息进行编码，以便将编码视频帧信号以位流形式提供给缓冲器140及计数器160。
缓冲器140暂时地存储该编码视频帧信号并将它提供给一发送器(未示出)，用于以恒定传输速度传输它。
与此同时，计数器160对来自编码块120的编码视频帧信号的位数进行计数，并将它的总位数(B)提供给控制器180。
控制器180如下地计算完成总位数(B)传输所需的时间：
T＝B/b式中b是每秒钟的平均传输位数，即恒定传输速度。
此后，当从传输编码视频帧信号开始的时间(T)期满时，控制器180给出控制信号，它启动采样器100向DCT块121提供存储在该采样器100中的视频帧信号。
换句话说，根据本发明，编码视频帧信号传输期间，不对存储在采样器100中的视频帧信号进行编码；这样，其结果是编码视频帧信号可以在不引起溢出的情况下被传输。
参见图2，它表示与图1中所示的本发明视频信号编码装置10相对应的视频信号解码装置20。从视频信号编码装置10传输来的编码视频帧信号被送入一个解码块200。
该解码块200包括一个可变长度编码器(VLD)201，一个逆向量化(IQ)块203及一个逆向离散余弦变换(IDCT)块205。
首先，编码视频帧信号被输入到VLD201，它用于使编码视频帧信号解码，以便将量化变换系数数据供给到IQ块203，及将首部信息供给控制器220。
在IQ块203上，量化变换系数数据被变换回到一组变换系数。此后，将这组变换系数提供给IDCT块205，用以将再构成的视频帧信号供给到第一及第二帧存储器240及260。
与此同时，控制器220响应从VLD201来的首部信息，将一个写启动信号及一个读启动信号提供给第一及第二帧存储器240及260。具体地，首先控制装置220响应该首部信息将写启动信号供给第一帧存储器240，由此使整个再构成的视频帧信号被写入到第一帧存储器240中。在第一帧存储器240中写入整个重新产生的视频帧信号后，控制器220持续地将读启动信号取代写启动信号提供给第一帧存储器240，以使得将重构的视频帧信号从第一帧存储器240持续地提供到一个显示单元(未示出)。
并且，当下一帧的首部信息被从VLD201输入时，控制器220将写启动信号供给到第二帧存储器260，以使得下一重构的视频帧信号被写入到第二帧存储器260中。在下二重构的视频帧信号被写入到第二帧存储器260中时，控制器220停止发送读启动信号给第一帧存储器240，而将读启动信号提供给第二帧存储器260，由此使重新产生的视频帧信号由第二帧存储器260提供给显示单元(未示出)。对于以下的重构的视频帧信号将重复这一过程。因此，目前的重构的视频帧信号持续地被显示，直到下一重构的视频帧信号准备就绪将显示时为止。
正如从以上可看到的，根据本发明的编码系统基于预定的量化器规模执行量化，而设有牺牲编码视频信号的图象质量。此外，本发明的编码系统在前一编码视频帧信号完成被传输后，编码并传输一个新的视频帧信号因此，其结果是编码视频信号可以在不引起溢出的情况下被传输。
虽然本发明是相对特定的实施例作出描述的，但显然对于熟悉本领域的技术人员在不偏离所附的权利要求书中所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以作出各种变化及改型。

Claims (3)

1、一种用于视频信号编码器中的编码装置，用于对输入视频信号编码，该输入视频信号包括多个视频帧信号，该装置包括：
用于在逐帧的基础上序贯地存储视频帧信号的装置；
用于将存储视频帧信号从空间域变换到频域，以提供变换数据的装置；
用于基于预定量化器规模量化变换数据，以提供量化变换数据的装置；
用于对量化变换数据统计地编码，以产生编码视频帧信号的装置；
用于暂时存储编码视频帧信号，以便以恒定传输速度传输该编码视频帧信号的装置；及
用于提供控制信号，由此使存储在存储装置中的视频帧信号在编码视频帧信号的传输完成时在变换装置中进行变换的装置。
2、根据权利要求1所述的编码装置，其中所述控制信号提供装置包括：
用于对编码视频帧信号的总位数进行计数的装置；及
用于基于总位数及恒定传输速度计算编码视频帧信号的传输完成时间的装置。
3、一种用于视频信号解码器中的解码装置，用于对通过使用权利要求1中的编码装置编码的传输视频信号进行解码，所述解码装置包括：
用于对传输的编码视频信号进行统计解码，由此提供量化变换数据的装置；
用于逆向量化该量化变换数据以提供变换数据的装置；
用于通过对变换数据逆向变换来提供重构的视频帧信号的装置；及
用于存储重构的视频帧信号并显示该存储的重构的视频帧信号直到下一重构的视频帧信号被存储时为止的装置。
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