CN1211876A - 数字信号编码方法和装置、信号记录介质和信号传送方法 - Google Patents

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Abstract

一种数字信号编码装置及其编码方法,其中来自端子10的输入视频信号提供到帧存储器11,图像编码控制器12读取视频信号S11,并计算编码每一个画面用的分配编码比特量S12和画面编码参数S17,视频编码器13根据信息项S12和S17执行编码处理,且该信息S12和编码参数S17还提供到建立多路复用调度表的多路复用调度器22,以防止解码器侧缓冲器的破坏,从而实现即使在编码信号缓冲器中的延迟量减小的情况,也能消除信息衰减。

Description

数字信号编码方法和装置、 信号记录介质和 信号传送方法
本发明涉及数字信号编码方法和装置，信号记录介质和信号传送方法，具体地说，涉及能够较好地应用于在记录介质如磁光盘和磁带上记录运动画面信号和声音信号并在显示器上重现要被显示的信号，或应用于视频会议系统或应用于从发送侧经传输路径发送运动画面信号和声音信号到接收侧从而信号在接收侧被接收并显示的广播装置的数字信号编码方法和装置、信号记录介质和信号传送方法。
通过数字化运动图像信号获得的数字信号、声音信号或类似信号具有大的信息量。因此，当在具有小存储信息量的记录介质上长时间记录数字信号时，或当通过一个具有大量信道的有限通信路径传送数字信号时，提供高效编码数字信号的装置是必要的。为了满足这种要求，已经提出使用视频信号的相关性的高效编码方法。其中一种方法是MPEG方法或MPEG规格。MPEG(运动图像编码专家组)被作为1SO-IEC/HTC1/SC2/WG11中的一个标准方案研究并提出。MPEG规格是使用运动补偿预测编码和离散余弦变换相结合的混合方法。在这种MPEG方法中，首先，确定帧之间的视频信号差，从而除去时间轴方向上的冗余位，并把离散余弦变换用于除去空间轴方向上的冗余位，从而高效地编码视频信号。
MPEG规格包括三个部分：用于视频信号的高效编码的MPEG视频(ISO/IEC11172-2或ISO-IEC13818-2)；用于音频信号的高效编码的MPEG音频(ISO/IEC11172-3或ISO-IEC13818-3)和用于把视频和音频比特数据流复合压缩成一单比特数据流并同步重放该数据流的MPEG系统(ISO/IEC11172-1或ISO-IEC13818-1)。
图1是一个方框图，示出了普通MPEG方法的数字信号编码装置的一个结构例子。这里，执行一个前馈控制，用于在编码输入视频信号时确定每一个输入画面的分配(目标)比特量。也就是说，把从端子200输入的视频信号S101提供给帧存储器201。帧存储器201能存储预定长度的输入视频信号。这里，预定时间长度是，例如，0.5秒(NTSC情况下的15帧)。图形编码控制器202从帧存储器201读取视频信号S111，以编码每一个画面，计算分配比特量S112和画面编码参数S117。更具体地说，根据各画面的图像为预定时间长度的视频信号最佳地分配一定的分配比特量。视频信号视频编码器203根据编码参数S117，编码从帧存储器201提供的一个画面S102，从而画面S102具有从图像编码控制器202提供的分配比特量S112，并输出画面S102的被编码的比特流S103和产生的编码比特流S113。该被编码的比特流S103被提供到缓冲器204和存取单元检测器211。此外，从视频编码器203输出的产生的编码比特流S113被提供到图像编码控制器202。在图像编码控制器202中，如果产生的比特量大于分配比特量，就进行控制使得下一个分配比特量变小；如果产生的比特量小于分配比特量，进行控制使得下一个分配比特量变大。
从端子205输入的一个音频信号S105提供到音频编码器206。用MPEG音频方法，音频编码器206在音频帧基础上编码输入音频信号S105，并输出被编码的比特流S106到缓冲器207和存取单元检测器211。这里，在MPEG音频层2的情况下，音频帧由1152个样本构成。
子画面信号S108，如从端子208输入的叠加信息被提供到子画面编码器209。子画面编码器209用游程长度编码方法编码每一个子画面，并输出获得的被编码的比特流S109到缓冲器210和存取单元检测器211。
存取单元检测器211检测视频、音频和子画面被编码比特流的一个存取单元(解码单元)的编码比特量、解码时间信息、和显示时间信息，并把获得的信息作为一个存取单元信息S114输出。这里，存取单元是视频信号的一幅画面、音频信号的一帧和子画面信号的一幅画面。
视频比特流、音频比特流、和子画面比特流用MPEG系统方法时分多路复用。已经用MPEG系统方法多路复用的比特流被格式化，例如，如图2所示。在图2中，V、A、S分别代表一个视频比特流数据包、一个音频比特流数据包和一个子画面比特流数据包。数据包的结构具有标题信息，标题信息包括解码时间信息、显示时间信息和类似信息，其后跟一个被编码的比特流。
多路复用程序器212，根据存取单元信息S114确定用于时分多路复用视频、音频和子画面被编码的比特流的调度器信息S115。
也就是说，MPEG系统方法定义一个系统目标解码器(STD)，系统目标解码器(STD)是如图3所示的虚拟解码器模件，并且该多路复用比特流应当被编码，同时保持此系统目标解码器。图3所示的此系统目标解码器(STD)将被详细描述如下。
在图3中，从端子301和开关302输入多路复用比特流，由此数据流隔离视频比特流数据包、音频比特流和子画面比特流数据包，这些数据包被分别提供到缓冲器303、缓冲器305和缓冲器307。根据存储在各缓冲器中的被编码的比特流的存取单元的解码时间信息，视频解码器304、音频解码器306和子画面解码器308从各缓冲器读取一个存取单元，并解码该存取单元，从而根据存取单元的显示时间信息同步重放视频、音频和子画面。这里，多路复用比特流应当被编码，从而保持系统目标解码器，防止缓冲器303、缓冲器305和缓冲器307的上溢或下溢。缓冲器上溢意味着比特流存储量超出缓冲器容量；缓冲器下溢意味着用存取单元的解码时间，没有把存取单元全部存储在缓冲器中。
图4表示在STD缓冲器中比特占用的跃迁。在图4中，B代表STD缓冲器的容量，竖直轴代表缓冲器比特占用量或数据量。输入到STD缓冲器的数据按输入比执行，输入比由向右上升的直线的斜度表示，它增加了比特占用量。此外，在该图中，在一个对应的解码时间DTS(解码时间标记)，每一个存取单元A被从STD缓冲器瞬时除去，减少缓冲器比特占用量。STD缓冲器比特占用量的轨迹应当在缓冲器容量B内。
图1的多路复用调度器212确定视频、音频和子画面被编码的比特流的一个多路复用调度表，从而防止系统目标解码器(STD)的破坏，并把信息S115输出到一个多路复用器213。也就是说，多路复用调度器212模拟STD缓冲器比特占用量并确定多路复用调度器，从而防止缓冲器上溢和下溢。多路复用器213根据多路复用调度信息S115分别从缓冲器204、缓冲器207和缓冲器210读取比特流S104、S107、和S110，并通过时间分割多路复用该比特流，从而输出一个多路复用的数据流S116。
在MPEG方法中，对于每一个画面，能够改变产生的比特量，以及视频编码比特率，因此，多路复用的比特流中的视频、音频和子画面的数据包循环并非总是恒定。通常，当确定当前视频数据包的多路复用调度表时，即：当把当前编码画面(存取单元)的输入调度表建立到系统目标解码器(STD)时，同样考虑到将来要被输入到系统目标解码器的编码画面信息，使其能够获得存储控制。
也就是说，在图4中，例如，为了在从DTS[n-1]到DTS[n]的时间窗对STD缓冲器确定一个视频输入调度表(输入率)，最好考虑当前画面的一个编码信息A[n]和在未来A[n+1]、A[n+2]…DTS[n+1]、DTS[n+2]…中的一些帧的编码信息，也就是说，在此情况下，通过不仅考虑时间窗DTS[n-1]到DTS[n]的多路复用调度表，还考虑未来的多路复用调度表，这就能够确保多路复用数据流的安全编码。
为此，必须在缓冲器204中存储多个编码的画面(存取单元)，并且在信号S103和S104之间经常有一个对应于确定多路复用调度表所要求的一些帧的延迟量。
图5示出了在图1的数字信号编码装置中进行视频信号处理的时间表的一个例子，其中，P1到P10表示画面或其画面信息。在此例中，假定对用于执行未来中的头五幅画面，包括当前画面，确定编码一个输入视频信号的分配编码比特量的前馈控制。也就是说，在帧存储器201中，输入视频信号S101延迟5-画面时间。此外，假定为了确定当前编码画面的一个多路复用调度表，而考虑包括当前画面的头5幅画面上的编码信息。也就是说，在缓冲器204中，需要5-画面时间的延迟。
这里，如图5所示，对所输入的视频信号S101，把分配编码比特量S112延迟5-画面时间。如果假定忽略编码器203中的延迟量，S12、输入到编码器203的画面S102和被编码的画面S103同步。接下来，对于编码画面S103，多路复用调度表信息S115被延迟5-画面时间。如果假定忽略多路复用器213中的延迟，S115、从缓冲器204读取的被编码的画面S104和多路复用的输出S116同步。
现在，在图1的普通数字信号编码装置中，对于输入视频信号S101，多路复用比特流S116的延迟量主要包括帧e存储器201中的延迟量，它用于计算画面的分配编码比特量和缓冲器204中的延迟量，和缓冲器204中用于多路复用调度方案计算的延迟量。
通常，当增大用于计算分配编码比特量的帧存储器201中的延迟量时，就能迅速改变输入画面的分配编码比特量，而能获得高质量的编码画面。但是，这伴随有缓冲器203中的更大延迟量，要求更大容量(比特量)的缓冲器204。
为此，通常，当对于视频信号S101希望减小多路复用比特流S116的延迟量时，帧存储器201或缓冲器204中的延迟量已经被变小。但是，如果在帧存储器201中的延迟量被变小所产生问题是编码的画面质量受到破坏。此外，如果缓冲器204中的延迟量变小所产生的问题是难以建立一个安全的多路复用调度表。
因此本发明的目的在于提供一种数字编码方法和装置、信号记录介质和信号传送方法，与普通数字信号编码装置相比，它能够减小关于输入数字信号的输出多路复用比特流的延迟量，还能够获得高质量的编码画面并安全建立用于多路复用编码比特流的多路复用调度表。
为了实现上述目的，本发明提供一种数字信号编码方法，该方法包括步骤：适应性地确定用于对预定单元间隔的输入信号编码的编码控制信息的前馈控制步骤；根据所说的编码控制信息编码所说的输入数字信号从而获得编码比特流的编码步骤；用于控制多路复用调度表的控制步骤，多路复用调度表用于根据所说的单元间隔的所说的输入信号的编码控制信息多路复用所说的编码的比特流。用于根据所说的多路复用调度表多路复用所说的编码的比特流的多路复用步骤。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种数字信号编码装置，该装置包括：适应性地确定用于编码预定单元间隔的输入信号的编码控制信息的前馈控制装置；根据所说的编码控制信息编码所说的输入数字信号从而获得编码比特流的编码装置；根据所说的单元间隔的所说的输入信号的编码控制信息控制多路复用所说的编码的比特流的多路复用调度表的控制程序装置。根据所说的多路复用调度表多路复用所说的编码的比特流的多路复用装置。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种数字信号传送方法，该方法包括：适应性地确定用于编码预定单元间隔的输入信号的编码控制信息的前馈控制步骤；根据所说的编码控制信息编码所说的输入数字信号的编码步骤，从而获得一编码比特流；控制多路复用调度方案的控制步骤，多路复用调度方案用于根据所说的单元间隔的所说的输入信号的编码控制信息多路复用所说的编码的比特流。根据所说的多路复用调度方案多路复用所说的编码的比特流的多路复用步骤；和在进行信号传送处理之后传送所说的多路复用比特流的传送步骤。
实现上述目的本发明的特征在于当编码输入数字信号如视频信号和音频信号并多路复用编码的比特流成为单比特流时，适当地确定用于编码预定单元间隔的输入数字信号的编码控制信息，并且根据此控制信息控制多路复用调度表，以多路复用编码比特流。
这里，编码控制信息包括一个分配编码比特量，并且如果输入数字信号是一个视频信号，该单元间隔是一幅画面。
因为多路复用调度表不是基于信息诸如已经编码的信号的编码比特量，而是基于用于编码的编码控制信息，所以减小存储编码信号的缓冲器的存储器容量是可能的。
图1是普通数字信号编码装置的结构例子的方框图；
图2是当视频比特流、音频比特流和子画面用MPEG系统方法被时分多路复用时的多路复用比特流格式；
图3是在MPEG系统方法中限定的一个系统目标解码器结构例子的方框图；
图4是视频STD缓冲器的比特占用比的跃迁；
图5所示是在图1的数字信号编码装置中进行视频信号处理的一个时间表的例子；
图6是根据本发明的实施例的数字信号编码装置的一个结构例子的方框图；
图7表示画面编码参数画面_编码_类型、重复_第一_场和DTS、PTS之间的关系；
图8是使用画面编码参数画面_编码_类型、重复_第一_场、高_场_第一计算DTS和PTS的程序例子；
图9是在图6的数字信号编码装置中进行视频信号处理的一个时间表例子；
图10是解释用于建立视频信号多路复用调度表的算法的一个例子的流程图；
图11是在图6的数字信号编码装置中的运动画面信号编码方框25的结构例子的方框图。
以下，将描述根据本发明的优选实施例的数字信号编码方法和装置、信号记录介质和信号传送方法。
图6是使用根据本发明的一个实施例的数字信号编码方法的数字信号编码装置的结构例子的方框图。在此实施例中，不同于前面图1的普通数字信号编码装置，图像编码控制器12向多路复用调度器22提供画面的分配编码比特量信息S12和画面编码参数S17，从而多路复用调度器22使用前述的分配比特量信息S12和编码参数S17建立多路复用调度表。
在图6所示的实施例中，从端子10输入的视频信号S1被提供到帧存储器11。帧存储器11能够存储预定联接长度的输入视频信号。这里，预定时间长度，例如，为0.5秒(NTSC情况下的15帧)。图像编码控制器12从帧存储器11读取视频信号S11，并计算用于编码各画面的分配比特量S12和画面的编码参数S17。更具体地说，根据各画面的图像，对于预定时间长度的视频信号优选地分配分配比特量。此外，作为画面编码参数，可以例举的有在MPEG视频规格中确定的picture_coding_type(画面_编码_类型)、repeat_first_field(重复_第一_场)和top_field_first(高_场_第一)。
前述picture_coding_type是一个具有三种画面类型的编码参数S17:I画面、P画面和B画面。I画面是一个独立于其它画面编码的内编码画面。P画面是前向预测编码画面，通过从一个暂时在前的I画面或P画面预测被编码。B画面是双向预测编码画面，它通过暂时在前后的I或P画面在前向、后向或两个方向上预测被编码。top_field_first是一个参数，表示当画面处于接收(解码器)侧帧结构中时top_field和bottom_field哪一个将要被显示。repeat_first_field是一个参数，表示当画面处于接收(解码器)侧帧结构中时是否重复显示首先显示的场。
一个视频编码器13根据编码参数S17用MPEG视频方法编码帧存储器11提供的画面S2，从而对应于从图像编码控制器12提供的分配编码比特量S12，并输出画面S2的被编码的比特流S3和产生的编码比特流S13。被编码的比特流S3被提供到一个缓冲器14和一个存取单元检测器21。此外，视频编码器13输出产生的编码比特流S13，所产生的编码比特流S13被提供到图像编码控制器12。在图形编码控制器12中，如果所产生的比特量大于分配比特量，就进行控制，使下一个分配比特量变小，如果生成的比特量小于分配比特量，进行控制，使下一个分配比特量变大。
帧存储器11、图像编码控制器12和视频编码器13构成运动画面信号编码方框25。此运动画面信号编码方框25的一个具体例子将在后面参考图11详细描述。
在图6中，从端子15提供的输入音频信号S5被提供到一个音频编码器16。音频编码器16在帧基上通过MPEG音频方法编码输入音频信号S5并向缓冲器17和存取单元检测器21输出被编码的比特流S6。这里，在MPEG音频层2的情况下，一个音频帧对应于1152个样本。
从端子18输入的子画面信号S8如叠加信息被提供到子画面编码器19。子画面编码器19通过例如游程长度编码方法编码每一个子画面，并输出其编码的比特流S9到缓冲器20和存取单元检测器21。
存取单元检测器21计算每一个视频、音频和子画面编码的比特流；存取单元(解码时间)的编码比特量、解码时间信息(DTS：解码时间标记)和显示时间信息(PTS：显象时间标记)，并输出获得的信息作为存取单元信息S14。这里，存取单元是一幅视频信号画面，一个音频信号的帧和子画面信号的一幅子画面。
接下来，图7示出picture_coding_type、repeat_first_field和DTS、PTS之间的关系。
以下，将对图7中A到I各信号进行解释。
[A]运动画面输入：上面的字母“F”表示隔行扫描视频信号的高场，下面的字母“f”代表隔行扫描视频信号的低场。这里，输入信号是下拉3-2的电影图像的一个视频信号。一对具有相同下标数的F和f对应于电影的一帧。
[B]frame_input入：当“1”被设置时开始于一个时刻的一个场的具有相同下标的一对高场和低场构成要被解码的一帧。当编码已经被下拉3-2的视频信号时，通过除去重复的场产生一帧。例如，A的第五场F1是第三场F1的重复，因此被除去而不被编码。
[C]repeat_first_field：“1”-如果高场在帧_输入变为“1”时；“0”-如果底场在帧_输入变为“1”时。
[D]repeat_first_field：当下拉3-2的重复场被除去同时产生要被编码的帧时变为1。
[E]picture_coding_type：字母I、P、B分别对应于I画面、P画面和B画面；下标号码相对应于A的各下标。
[F]编码时间：暂时位于后面的I和P画面先于B画面被编码，并且如图所示改变其次序。
[G]解码时间(DTS)：解码次序与编码次序相同。这里，假定编码与解码同时执行。
[H]显示时间(PTS)：按原始次序进行一图像输出。B画面能够在解码后立即被显示。
[I]运动画面输出：根据top_field_first和repeat_first_field显示画面。
这里，图8示出一个C语言程序，作为用前述画面编码参数picture_coding_type、repeat_first_field和top_field_first来计算DTS和PTS的算法的一个具体例子。也就是说，计算按图7F的编码时间次序输入的每一个DTS和PTS。在图8中，DTS0是与第一画面B0的top_field_first有关的一个值。12解码时间被设置，从而在B0从top_field_first表示的场奇偶校验时间被解码后，B0能够通过程序中的TS=DTS0被立即执行。
再次回到图6，多路复用调度器22被提供有存取单元信息S14和未来存取单元(画面)上的信息，即，分配编码比特量信息S12和编码参数S17。因此，当建立当前存取单元(编码的画面)的一个多路复用调度表时，可以考虑在未来要被输入的未来存取单元(编码的画面)的比特量和指定参数。多路复用调度器22建立一个用于时分多路复用音频和子画面编码的比特流的多路复用调度表，从而防止系统目标解码器的破坏，并输出获得的信息S15到多路复用器23。
多路复用器23根据多路复用调度信息S15分别从缓冲器14、缓冲器17和缓冲器20读取比特数据流S4、S7和S10，并通过时间分割多路复用它们，从而从端子24输出多路复用的数据流S16。如果需要的话，从端子24获得的多路复用的数据流被加上误差校正码和同步信号，或进行用于传送或记录的预定模式处理，并经传送路径或通信路径传送，或记录在信号记录介质上，如光盘、磁盘、磁带等等。
图9示出了在图6的数字信号编码装置中进行视频信号处理的时间表。这里，P1到P10代表画面或它们的信息。象上面解释的图5的前述普通例子，当编码一个输入视频信号时，假定包括当前画面的头五幅画面被进行前馈控制，用以确定每一个输入画面的分配比特量。也就是说，在帧存储器11中，输入视频信号S1被延迟5个画面。此外，假定为了确定当前编码画面的多路复用调度表，考虑包括当前画面的头5个未来画面的编码信息。
也就是说，多路复用调度器22读取在存取单元检测器21中检测的当前编码的画面比特量S14，以及四个未来画面的分配编码比特量信息S12和编码参数S17，从而多路复用调度表能够根据S14、S12和S17确定。因此，缓冲器14中要求的延迟量仅为1-画面时间，与普通方法相比，大大地减少了多路复用要求的延迟量。
这里，如图9所示，对于输入信号S1，画面的分配编码比特量S12延迟5-画面时间。如果假定编码器13中的延迟量被忽略，到编码器13的输入信号S2和编码画面S3同步。接下来，对于编码的画面S3，多路复用调度信息S15延迟1-画面时间。如果假定在多路复用器23中的延迟被忽略，S15、从缓冲器14读取的编码的画面S4和多路复用的输出S16同步。
图10是用于解释为建立视频多路复用调度表的算法的一个具体例子的流程图。在图10中，在第一步骤500，开始第一画面的处理，这里，“n”代表次序变为编码序列后的画面输入号码。在下一步骤S501，未来五帧(五幅画面)的编码控制信息包括当前帧P[n]到P[n+4]帧，即：picture_codingtype、repeat_first_field和top_field_first被用于输入在存取单元检测器21中计算的每一个画面的DTS和PTS，即，DTS[n]到DTS[n+4]和PTS[n]到PTS[n+4]。下一个步骤502输入从图像编码控制器12提供的四个画面P[n+1]到P[n+4]的分配编码比特量X[n+1]到X[n+4]。下一个步骤503输入在存取单元检测器21中计算当前画面P[n]的编码比特量A[n]。
在下一个步骤504中，考虑各DTS的STD缓冲器输出当前画面P[n]的编码比特量A[n]和未来四个画面P[n+1]到P[n+4]的分配比特量X[n+1]到X[n+4]，来建立一个调度表，在从DTS[n-1]到DTS[n+1]的时间窗内把视频比特流输入到STD缓冲器而不破坏STD缓冲器。应当注意到n=0时，DTS[-1]是过去的一个时间，从DTS[0]向前一预定的开始延迟量。
如已参考图4所进行的解释，在普通方法中，例如，当建立用于把时间窗DTS[n-1]到DTS[n+4]的视频信号输入到STD缓冲器的输入调度表(输入比率)时，必须获得关于画面编码比特量A[n]到A[n+4]的信息，它依次要求从画面编码到多路复用的一个5-画面延迟时间。与此相反，在前述算法中，用A[n]和未来画面X[n+1]到X[n+4]的分配比特量能够建立类似的多路复用调度表，而从画面编码到其多路复用仅需1-画面延迟时间。
接下来，在步骤505，在时间窗DTS[n-1]到DTS[n]期间，根据前述调度表，音频比特流被输入到STD缓冲器。此调度表信息被作为图6中多路复用调度表信息S15提供到多路复用器23，多路复用器23编码多路复用数据流。在下一个步骤506中，在时间DTS[n]，从STD缓冲器输出P[n]的分配比特量A[n]。在下一个步骤507中，“n”被增加，控制进行到下一画面的处理。也就是说，在步骤508，如果直到完成上一画面的处理，处理就结束。否则，控制返回到步骤501。
图11是一个方框图，示出了图6的数字信号编码装置的运动画面信号编码方框25的结构例子。也就是说，图6的端子10和帧存储器11分别对应于图11的端子30和帧存储器31。图6的图像编码控制器12也对应于图11的运动矢量计算器40、图像信息计算器41和控制器42。图6的视频编码器13几乎对应于图11的其余电路部分。
从图11的端子30输入的运动画面信号被提供到帧存储器31。例如，在图9的情况下，作为一个例子，帧存储器31具有5幅画面的容量。运动矢量计算器40从帧存储器31读取运动画面信号并计算其运动矢量及其输出的预测留数。运动矢量计算器40计算基于所谓的MPEG宏块(MB:16×16象素)的运动矢量。通过参考帧和当前宏块之间的图案匹配来进行运动矢量检测。也就是说，如下面的表达式(1)所示，获得当前宏块信号A[i,j]和被一随机运动矢量(x,y)所表示的宏块信号F[x+i,y+j]之间的绝对差值的总和Ef。
Ef=Σ|A[i,j]-F[x+i,y+j]|(i=0到15,j=0到15)………(1)
图11的运动矢量计算器40用把前述Ef的坐标(x,y)最小化的Ef作为当前宏块的一个运动矢量并输出Ef作为运动矢量的一个预测留数。
图像信息计算器41从帧存储器31读取运动画面信号，并计算的表示编码的恶化显著性的统计值。通过计算代表图像平整度的参数如宏块亮度信号分配值来确定此统计值。
控制器42输出作为画面编码参数的picture_coding_type、repeat_first_field和top_field_first。picture_coding_type例如是一个画面内运动矢量的预测留数总和。也就是说，观察用前述等式(1)从画面到画面计算的Ef的总和D的变化，如果变化率大于预定临界值，可以决定有场景变化，并且在场景变化处的画面规定由MPEG的内画面编码。
此外，控制器42根据运动矢量计算器40提供的运动矢量预测留数和图像信息计算器41提供的统计值计算画面的分配编码比特量S12。画面的分配编码比特量S12被计算如下。控制器42计算画面内的宏块运动矢量预测留数的一个总数D，并用参数α修正获得的值，参数α表示编码恶化显著性，从而获得如下的一个画面编码难度d：
d=D×α
通常，对于人眼，编码噪声在图像的平整部分更明显，在图像的复杂部分不太明显。基于此原理，当图像离散值增加时，α值更小，当图形离散值减小时，α值变大。应当注意到，当输入图像被根据图像编码模式(未描述)进行内编码时，优选使用，在图像信息计算器41计算的宏块信号的离散值的画面内总和作为前述的值D。控制器42，例如，计算包括当前画面的5幅未来画面的编码难度，并根据各画面的编码难度分配给予5-画面的分配比特量。
运动补偿电路38设有帧存储器，并根据运动矢量从帧存储器读取预测宏块信号。计算器32使用从帧存储器31输入的宏块信号作为附加信号，使用来自运动补偿电路38的前述预测宏块信号作为减法信号，执行加法处理，从而计算输入宏块信号和预测宏块信号之间的差值，并把获得的差值作为一预测留数宏块信号输出。应当注意，在输入画面被作为I画面用画面-编码-类型规范被编码时，输出输入宏块信号，就象其从计算器32输出一样，无须进行预测。前述预测留数宏块信号(或输入宏块信号，如果没有执行预测)被馈送到DCT电路33。在该DCT电路33中，对前述预测留数，即宏块信号，进行2维DCT处理。
量化比例控制器43向量化器34输出量化级，从而生成的当前画面的编码比特量等于控制器42规定的分配编码比特量。从DCT电路输出的一个DCT系数被提供到量化电路34，从而用量化控制器43规定的量化级量化。量化电路34输出一个量化输出信号，该信号被传送到可变长度编码电路39和逆量化电路35。可变长度编码电路39对前述量化的输出信号执行例如霍夫曼编码。从该可变长度编码电路39输出的信号被提供到生成比特量计数器44，在那里计算画面的总的生成字符量。
另一方面，在逆量化电路35中，对应于量化电路34中使用的量化级，对前述量化的输出信号执行逆量化。从该逆量化电路35的一个输出被提供到一个逆DCT电路36，预测留数宏块信号在那里被进行逆DCT处理，被解码并提供到计算器37。计算器37还被提供有与前述计算器32提供的预测宏块信号相同的信号。计算器37向前述解码的预测留数宏块信号加上预测宏块信号，从而能够获得一个本地解码图像信号。本地解码图像信号被存储在运动补偿电路38的图形存储器中，从而被用作下一个运动补偿的参考图像。编码的比特流S3被从端子46输出。此比特量被提供到图6的缓冲器14。这样，就构成了图6的数字信号编码装置的运动画面信号编码方框25。
根据上述本发明的实施例，与普通数字信号编码装置相比，它能够减少关于输入数字信号的输出多路复用比特流的延迟量(存储量)，简化结构，获得高质量的编码画面并安全建立多路复用调度表。
这里，从前述图6的输出端24获得的多路复用比特流被加上误差校正码和同步信号，并且，如果需要的话，进行包括预定的调制的记录信号处理，从而被记录在信号记录介质上如光盘、磁盘、磁带等等。从信号记录介质读取而得到的数字信号被建立在安全的多路复用调度表内。
此外，当传送从前述图6的输出端24获得的多路复用比特流时，如果需要，此比特流加上误差校正码和同步信号，以及进行包括预定的调制的传送信号处理，从而经传输路径和通信路径被传送。此数字信号传送方法也能够获得与前述实施例相同的效果。也就是说，能够获得一个降低多路复用所要求的延迟量(存储量)的效果，从而简化处理，并且，当输入数字信号是视频信号时，它能够使编码的画面图形质量的恶化情况最小化，并当多路复用编码的比特流时，建立一个安全的多路复用调度表。此外，与普通方法相比，由于直到输入数字信号的实际传送的延迟时间被降低，还具有的优越性是在包括一个新程序的实时传送期间，能减少时间滞后。
应当注意到，本发明不局限于上述实施例，还可以在本发明的范围内以各种方式被修改。例如，被处理的数字信号可以是运动图以外的信号，如音频信号和子画面信号。
根据本发明，当多路复用编码比特流成为单比特流时输入信号被编码，编码控制信息被适当地确定用于编码预定单元间隔的输入数字信号，从而当多路复用编码的比特流时，此编码控制信息被用于控制多路复用调度表，从而根据用于编码的编码控制信息而不是诸如已经编码的信号的编码比特流控制多路复用调度。这就大大地减少了存储编码信号的缓冲器存储容量。
也就是说，与普通数字信号编码方法相比，它能够减少关于输入数字信号的输出多路复用比特流的延迟量，由减少了的延迟量，保持高质量，而没有信号衰减，同时安全建立多路复用调度表。
特别是在输入数字信号包括视频信号的情况下，在普通方法中，在缓冲器中要求一些帧的延迟，用于建立安全调度表，其中根据本发明，能够根据编码期间获得的一些帧的编码控制信息如画面分配编码比特量信息建立一个安全调度表。
此外，在使用此数字信号编码技术的数字信号传送方法中，除了上述效果，还能够减少从输入数字信号的编码到多路复用比特流的输出的延迟时间，其具有减少信号实时传送如新闻广播中时间滞后的效果。

Claims (10)

1．一种数字信号编码方法，包括：
适应性地确定用于对预定单元间隔的输入信号编码的编码控制信息的前馈控制步骤；
根据所说的编码控制信息编码所说的输入数字信号从而获得编码比特流的编码步骤；
用于控制多路复用调度表的控制步骤，多路复用调度表用于根据所说的单元间隔的所说的输入信号的编码控制信息多路复用所说的编码的比特流；
用于根据所说的多路复用调度表多路复用所说的编码的比特流的多路复用步骤。
2．根据权利要求1的数字信号编码方法，其特征在于所说的输入数字信号包括数字视频信号，所说的单元间隔是对应于所说的视频信号的一帧画面。
3．根据权利要求2的数字信号编码方法，其特征在于所说的编码控制信息包括所说的画面的分配编码比特量。
4．根据权利要求2的数字信号编码方法，其特征在于所说的编码控制信息包括所说的画面的一个编码参数。
5．一种数字信号编码装置，包括：
适应性地确定用于编码预定单元间隔的输入信号的编码控制信息的前馈控制装置；
根据所说的编码控制信息编码所说的输入数字信号从而获得编码比特流的编码装置；
根据所说的单元间隔的所说的输入信号的编码控制信息控制多路复用所说的编码的比特流的多路复用调度表的调度装置；
根据所说的多路复用调度表多路复用所说的编码的比特流的多路复用装置。
6．根据权利要求5的数字信号编码装置，其特征在于所说的输入数字信号包括数字视频信号，所说的单元间隔是对应于所说的视频信号的一帧的画面。
7．根据权利要求6的数字信号编码装置，其特征在于所说的前馈控制装置的所说的编码控制信息包括所说的画面的分配编码比特量。
8．根据权利要求6的数字信号编码装置，其特征在于所说的前馈控制装置的所说的编码控制信息包括所说的画面的编码参数。
9．根据权利要求5的数字信号编码装置，其特征在于在根据为了编码预定单元间隔的输入信号而已经被适应性地确定的编码控制信息控制用于多路复用编码的比特流的多路复用调度表同时获得所说的多路复用比特流。
10．一种数字信号传送方法，包括：
适应性地确定用于编码预定单元间隔的输入信号的编码控制信息的前馈控制步骤；
根据所说的编码控制信息编码所说的输入数字信号的编码步骤，从而获得一编码比特流；
控制多路复用调度表的控制步骤，该多路复用调度表用于根据所说的单元间隔的所说的输入信号的编码控制信息多路复用所说的编码的比特流；
根据所说的多路复用调度表多路复用所说的编码的比特流的多路复用步骤；和
在进行信号传送处理之后传送所说的多路复用比特流的传送步骤。
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