KR100505699B1 - 실시간 가변 비트율 제어로 화질을 개선시키는 비디오인코더의 인코딩율 제어기, 이를 구비한 비디오 데이터전송 시스템 및 그 방법 - Google Patents

실시간 가변 비트율 제어로 화질을 개선시키는 비디오인코더의 인코딩율 제어기, 이를 구비한 비디오 데이터전송 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

실시간 가변 비트율 제어로 화질을 개선시키는 비디오 인코더의 인코딩율 제어기, 이를 구비한 비디오 데이터 전송 시스템 및 그 방법이 개시된다. 상기 인코딩율 제어기 및 비디오 데이터 전송 시스템은, 인코딩율과 왜곡의 관계를 정의하지 않고도, 이전까지의 인코딩 결과에 근거하여 현재 픽쳐에 비트를 할당하고, 현재 픽쳐의 성질이 이전 픽쳐들과 다를 경우 제한된 비트에 맞추도록 강제하지 않으며, 양자화 크기 변화에 따른 추가 비트의 사용도 없이 픽쳐 내의 다양한 성질에 적응하여 양자화 크기를 설정한다. 따라서, 이와 같은 실시간 가변 비트율 제어 방식으로 인코딩된 비디오 데이터가 모니터에 표시되도록 디코딩될 때, 디스플레이 화질을 개선시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

실시간 가변 비트율 제어로 화질을 개선시키는 비디오 인코더의 인코딩율 제어기, 이를 구비한 비디오 데이터 전송 시스템 및 그 방법{Encoding rate controller of video encoder providing for qualitative display using real time variable bit-rate control, video data transmission system having it and method thereof}
본 발명은 비디오 데이터 전송 시스템에 관한 것으로서, 특히 MPEG2(Moving Picture Experts Group 2) 비디오 인코더의 인코딩율 제어기, 이를 구비한 비디오 데이터 전송 시스템, 및 그 방법에 관한 것이다.
MPEG2 비디오 인코딩에서 인코딩율 제어 방법에는 두 가지가 있다. 그 하나는 항등 비트율(constant bit-rate) 방식이고, 다른 하나는 가변 비트율(variable bit-rate) 방식이다. 항등 비트율(constant bit-rate) 방식은 DTV(digital television) 방송 신호와 같이 일정 시간에 대하여 정해진 비트수로 인코딩하는 방식으로서, 정지 영상의 비디오 데이터 및 움직임 영상의 비디오 데이터가 모두 같은 비트수로 인코딩하므로, 큰 비트수를 할당해야할 움직임 영상의 화질이 상대적으로 나쁘다. 가변 비트율(variable bit-rate) 방식은 대역폭(bandwidth)이 충분하거나 DVD(digital video disk) 등의 저장 매체를 사용하는 상황과 같이, 데이터 전송율이 가변적일 때, 움직임 영상의 비디오 데이터에 더 큰 비트수로 할당하는 것이 가능하므로 항등 비트율(constant bit-rate) 방식에 비해 화질을 향상시킬 수 있다. 이와 같이 비디오 카메라에서 촬상된 비디오 데이터가 비디오 인코딩에 의하여 압축된 데이터는 무선 랜(wireless LAN)이나 DTV 송신기 등에서 변조되어 RF(radio frequency) 신호로 출력될 수 있다. 또한, 압축된 비디오 데이터는 DVD 광디스크 등에 코드화되어 기록될 수 있다.
MPEG2 비디오 인코딩의 인코딩율 제어는 주로 매크로 블록(macroblock) 양자화 파라미터(quantization parameter)인 양자화 크기(quantizer_scale)를 조절하는 방법을 사용한다. 매크로 블록은 인코딩된 I(intra-coded picture), P(predictive-coded picture), B(bidirectionally predictive-coded picture) 프레임 데이터에서 소정 윈도우(예를 들어, 16*16 픽셀들)를 취할 때, 해당 윈도우 내에 있는 픽셀 데이터들을 말한다. 그레이 레벨(grey level)을 나타내는 픽셀 데이터는 주로 8비트 데이터일 것이다. 이때, 가변 비트율(variable bit-rate) 방식에 의한 인코딩율 제어 방법은 크게 세 단계로 나뉘어진다. 첫 번째 단계는 프레임마다 픽쳐 타입(I, P, 또는 B)에 적당한 비트수를 할당하는 비트 할당(bits allocation) 단계이고, 두 번째 단계는 양자화 크기(quantizer_scale)를 결정하는 레이트 제어(rate control) 단계이며, 마지막 단계는 픽쳐 타입(I, P, 또는 B) 내의 모든 매크로 블록들에 대해서 양자화 크기(quantizer_scale)를 조절하는 적응 양자화(adaptive quantization) 단계이다.
비트 할당(bits allocation) 단계에서는 인코딩율과 왜곡(distortion)의 관계를 이용하여 복잡도(complexity)를 정의한 후, 이전에 인코딩 된 픽쳐 타입(I, P, 또는 B)의 복잡도(complexity)를 참조하여 현재 픽쳐 타입(I, P, 또는 B)의 비트수를 결정하여 그에 맞게 비트수를 할당한다. 레이트 제어(rate control) 단계에서는 가상의 버퍼(buffer)량이나 이전 픽쳐 타입(I, P, 또는 B)의 복잡도(complexity) 등에 근거하여 양자화 크기(quantizer_scale)를 계산한다. 여기서, 양자화 크기(quantizer_scale)는 인코딩 비트수와 반비례하는 관계에 있기 때문에, 양자화 크기(quantizer_scale)가 커지면, 인코딩 비트수가 작아지는 방향으로 양자화된다. 적응 양자화(adaptive quantization) 단계에서는 이전 매크로 블록 내에서의 활동도(activity)(데이터 변화도)를 이용하여 현재 매크로 블록에 대하여 새로운 양자화 크기(quantizer_scale)를 결정한다.
이와 같은, 가변 비트율(variable bit-rate) 방식에 의한 종래의 인코딩율 제어 방법에서는, 비트 할당(bits allocation) 단계에서, 인코딩율과 왜곡의 관계를 나타내는 가장 가까운 수식을 찾으려는 여러 가지 시도들에 비추어 볼 때, 그 정확한 관계를 정의하기가 어려우며, 가까운 수식으로 정의된다 하더라도 픽쳐 타입(I, P, 또는 B)의 다양한 변화에 대응하지 못한다는 문제점이 있다.
또한, 종래의 인코딩율 제어 방법에서는, 적응 양자화(adaptive quantization) 단계에서, 모든 매크로 블록들에 대해 새로운 양자화 크기(quantizer_scale)를 계산하는 방법은 비트 사용량에 비해 화질 향상 성능이 높지 않다는 문제점이 있다. 이에 대하여, 하나의 픽쳐에 하나의 양자화 크기(quantizer_scale)를 사용하는 다른 방법도 적용할 수 있지만, 이 경우에는 픽쳐 내에 다양한 성질들이 존재할 때 효과적이지 않다는 문제점이 다시 나타난다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 인코딩율과 왜곡의 관계를 정의하지 않고도, 이전까지의 인코딩 결과에 근거하여 현재 픽쳐에 비트를 할당하고, 현재 픽쳐의 성질이 이전 픽쳐들과 다를 경우 제한된 비트에 맞추도록 강제하지 않으며, 양자화 크기 변화에 따른 추가 비트의 사용도 없이 픽쳐 내의 다양한 성질에 적응하여 양자화 크기를 설정하는, 실시간 가변 비트율 제어 방식으로 화질을 개선시키는 비디오 인코더의 인코딩율 제어 방법, 및 이를 구비하여 MPEG-2 비디오 인코딩을 수행하는 비디오 데이터 전송 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 인코딩율과 왜곡의 관계를 정의하지 않고도, 이전까지의 인코딩 결과에 근거하여 현재 픽쳐에 비트를 할당하고, 현재 픽쳐의 성질이 이전 픽쳐들과 다를 경우 제한된 비트에 맞추도록 강제하지 않으며, 양자화 크기 변화에 따른 추가 비트의 사용도 없이 픽쳐 내의 다양한 성질에 적응하여 양자화 크기를 설정하는, 실시간 가변 비트율 제어 방식으로 화질을 개선시키는 비디오 인코더의 인코딩율 제어기, 및 이를 구비하여 MPEG-2 비디오 인코딩을 수행하는 비디오 데이터 전송 시스템을 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 비디오 인코더의 인코딩율 제어 방법은, 이전 GOP의 픽쳐 타입들 I, P, 및 B 각각의 평균 인코딩 비트수와 평균 목표 비트수, 및 버퍼 밸런스 값을 이용하여 현재 픽쳐 타입의 목표 비트수를 계산하여 출력하는 비트 할당 단계; 상기 현재 픽쳐 타입과 동일한 이전의 픽쳐 타입들 중 가장 최근의 픽쳐 타입의 평균 양자화 크기 값과 상기 목표 비트수를 이용하여 상기 현재 픽쳐 타입의 첫 번째 로우 매크로 블록들에 대응하는 양자화 크기 값을 계산하여 출력하는 레이트 콘트롤 단계; 상기 현재 픽쳐 타입의 매크로 블록 로우들 각각에 대응하여, 이전 로우에서의 단위 로우 당 목표 비트수와 인코딩 비트수를 계산하고 그 값들을 포함하는 함수들에 따라 현재 로우에 대응하는 양자화 크기 값을 계산하여 출력하고, 상기 현재 픽쳐 타입의 전체 인코딩 비트수를 계산하여 출력하는 적응 양자화 단계; 상기 적응 양자화 단계에서 출력되는 상기 양자화 크기 값을 저장하여, 상기 이전 픽쳐 타입들 및 상기 이전 로우 매크로 블록의 양자화 크기 값을 출력하는 메모리 입출력 단계; 및 상기 현재 픽쳐 타입의 전체 인코딩 비트 수 및 상기 평균 목표 비트수를 이용하여 상기 버퍼 밸런스 값을 계산하여 출력하는 버퍼량 계산 단계를 구비한다.
상기 목표 비트수의 계산은, 수학식들,
(여기서, T는 목표 비트수, Tavgi,p,b는 픽쳐 타입별 평균 목표 비트수, Bi,p,b는 픽쳐 타입별 평균 인코딩 비트수, Ni, Np, 및 Nb 각각은 GOP 내의 I, P, 및 B 픽쳐 개수, bit_rate는 소정 전송율, frame_rate는 프레임율, d는 버퍼 밸런스 값, Ndis는 분산 픽쳐 개수)
에 의하여 결정되는 것을 특징으로 한다. 상기 버퍼 밸런스 값은, 수학식,
(여기서, d는 버퍼 밸런스 값, Si,p,b는 픽쳐 타입별 한 픽쳐의 전체 인코딩 비트수)
에 의하여 결정되는 것을 특징으로 한다. 상기 픽쳐 타입별 평균 인코딩 비트수 Bi,p,b는, 보정 조건식,
에 의하여 보정되는 것을 특징으로 한다. 상기 현재 픽쳐 타입의 첫 번째 로우 매크로 블록들에 대응하는 양자화 크기 값의 계산은, 수학식들,
(여기서, Qi,p,b는 평균 양자화 크기 값, mquantj는 j번째 로우 매크로 블록들에 대응하는 양자화 크기 값, Nrow는 픽쳐 내의 전체 로우 수, Tavgi,p,b는 픽쳐 타입별 평균 목표 비트수, T는 목표 비트수, Qinit는 첫 번째 로우 매크로 블록들에 대응하는 양자화 크기 값, δ는 상수)
에 의하여 결정되는 것을 특징으로 한다. 상기 현재 픽쳐 타입의 매크로 블록 로우들 각각에 대응하는 양자화 크기 값의 계산은, 상기 함수들과 관련된 수학식,
(여기서, Sj는 픽쳐 내의 첫번째 로우 매크로 블록에서 j번째 로우 매크로 블록까지 인코딩 비트수, Trow는 단위로우 당 목표 비트수, mquant_up(mquantj, q_scale_type)은 다수의 q_scale_type들 중 어느 하나에서 mquantj에 대응하는 이전 k번째 코드보다 큰 코드에 대응하는 양자화 크기 값, mquant_dn(mquantj, q_scale_type)은 다수의 q_scale_type들 중 어느 하나에서 mquantj에 대응하는 이전 k번째 코드보다 작은 코드에 대응하는 양자화 크기 값, β_upj 및 β_dnj 각각은 제1 임계 상수 및 제2 임계 상수)
에 의하여 결정되는 것을 특징으로 한다. 상기 함수들 f(), 및 g()는, 이전 로우에서의 인코딩 비트수를 나타내는 수학식,
Sj-Sj-1
을 포함하는 함수인 것을 특징으로 한다. 상기 mquant_up(mquantj, q_scale_type) 및 mquant_dn(mquantj, q_scale_type)은, 다수의 q_scale_type들 중 어느 하나에서 mquantj에 대응하는 이전 k번째 코드보다, 하나 큰 "k+1" 번째 코드에 대응하는 양자화 크기 값, 및 하나 작은 "k-1" 번째 코드에 대응하는 양자화 크기 값인 것을 특징으로 한다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 비디오 데이터 전송 방법은, 현재 픽쳐 타입의 현재 로우 매크로 블록에 대응하는 양자화 크기 값을 입력받아, 상기 양자화 크기 값에 따라 비디오 입력 데이터를 인코딩하여 인코딩된 비디오 데이터를 출력하는 비디오 인코딩 단계; 상기 인코딩된 비디오 데이터에 대한 이전 GOP의 픽쳐 타입들 I, P, 및 B 각각의 평균 인코딩 비트수와 평균 목표 비트수, 및 버퍼 밸런스 값을 이용하여 계산된 현재 픽쳐 타입의 목표 비트수, 및 상기 현재 픽쳐 타입과 동일한 이전의 픽쳐 타입들 중 가장 최근의 픽쳐 타입의 평균 양자화 크기 값을 이용하여 상기 현재 픽쳐 타입의 첫 번째 로우 매크로 블록들에 대응하는 양자화 크기 값을 계산하고, 이전 로우 매크로 블록에서의 단위 로우 당 목표 비트수와 인코딩 비트수를 포함하는 함수들에 따라 상기 현재 로우 매크로 블록에 대응하는 양자화 크기 값을 계산하여 출력하는 인코딩율 제어 단계; 및 상기 인코딩된 비디오 데이터를 전송률에 따라 출력하는 버퍼링 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다. 상기 인코딩율 제어 단계는, 상기 평균 인코딩 비트수와 상기 평균 목표 비트수, 및 상기 버퍼 밸런스 값을 이용하여 상기 목표 비트수를 계산하여 출력하는 비트 할당 단계; 상기 평균 양자화 크기 값과 상기 목표 비트수를 이용하여 상기 현재 픽쳐 타입의 첫 번째 로우 매크로 블록들에 대응하는 양자화 크기 값을 계산하여 출력하는 레이트 콘트롤 단계; 상기 현재 픽쳐 타입의 매크로 블록 로우들 각각에 대응하여, 이전 로우에서의 단위 로우 당 목표 비트수와 인코딩 비트수를 계산하고 그 값들을 포함하는 함수들에 따라 현재 로우에 대응하는 양자화 크기 값을 계산하여 출력하고, 상기 현재 픽쳐 타입의 전체 인코딩 비트수를 계산하여 출력하는 적응 양자화 단계; 상기 적응 양자화 단계에서 출력되는 상기 양자화 크기 값을 저장하여, 상기 이전 픽쳐 타입들 및 상기 이전 로우 매크로 블록의 양자화 크기 값을 출력하는 메모리 입출력 단계; 및 상기 현재 픽쳐 타입의 전체 인코딩 비트 수 및 상기 평균 목표 비트수를 이용하여 상기 버퍼 밸런스 값을 계산하여 출력하는 버퍼량 계산 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 비디오 인코더의 인코딩율 제어기는, 비트 할당부, 레이트 콘트롤부, 적응 양자화부, 메모리, 및 버퍼량 계산부를 구비한다.
상기 비트 할당부는 이전 GOP의 픽쳐 타입들 I, P, 및 B 각각의 평균 인코딩 비트수와 평균 목표 비트수, 및 버퍼 밸런스 값을 이용하여 현재 픽쳐 타입의 목표 비트수를 계산하여 출력한다.
상기 레이트 콘트롤부는 상기 현재 픽쳐 타입과 동일한 이전의 픽쳐 타입들 중 가장 최근의 픽쳐 타입의 평균 양자화 크기 값과 상기 목표 비트수를 이용하여 상기 현재 픽쳐 타입의 첫 번째 로우 매크로 블록들에 대응하는 양자화 크기 값을 계산하여 출력한다.
상기 적응 양자화부는 상기 현재 픽쳐 타입의 매크로 블록 로우들 각각에 대응하여, 이전 로우에서의 단위 로우 당 목표 비트수와 인코딩 비트수를 계산하고 그 값들을 포함하는 함수들에 따라 현재 로우에 대응하는 양자화 크기 값을 계산하여 출력하고, 상기 현재 픽쳐 타입의 전체 인코딩 비트수를 계산하여 출력한다.
상기 메모리는 상기 적응 양자화부에서 출력되는 상기 양자화 크기 값을 저장하여, 상기 이전 픽쳐 타입들 및 상기 이전 로우 매크로 블록의 양자화 크기 값을 출력한다.
상기 버퍼량 계산부는 상기 현재 픽쳐 타입의 전체 인코딩 비트 수 및 상기 평균 목표 비트수를 이용하여 상기 버퍼 밸런스 값을 계산하여 출력한다.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 비디오 데이터 전송 시스템은, 비디오 인코더, 인코딩율 제어기, 및 인코더 버퍼를 구비한다.
상기 비디오 인코더는 현재 픽쳐 타입의 현재 로우 매크로 블록에 대응하는 양자화 크기 값을 입력받아, 상기 양자화 크기 값에 따라 비디오 입력 데이터를 인코딩하여 인코딩된 비디오 데이터를 출력한다.
상기 인코딩율 제어기는 상기 인코딩된 비디오 데이터에 대한 이전 GOP의 픽쳐 타입들 I, P, 및 B 각각의 평균 인코딩 비트수와 평균 목표 비트수, 및 버퍼 밸런스 값을 이용하여 계산된 현재 픽쳐 타입의 목표 비트수, 및 상기 현재 픽쳐 타입과 동일한 이전의 픽쳐 타입들 중 가장 최근의 픽쳐 타입의 평균 양자화 크기 값을 이용하여 상기 현재 픽쳐 타입의 첫 번째 로우 매크로 블록들에 대응하는 양자화 크기 값을 계산하고, 이전 로우 매크로 블록에서의 단위 로우 당 목표 비트수와 인코딩 비트수를 포함하는 함수들에 따라 상기 현재 로우 매크로 블록에 대응하는 양자화 크기 값을 계산하여 출력한다.
상기 인코더 버퍼는 상기 인코딩된 비디오 데이터를 전송률에 따라 출력한다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 인코딩율 제어기를 구비한 엠펙2 비디오 데이터 전송 시스템의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 비디오 데이터 전송 시스템은, 비디오 인코더(110), 인코딩율 제어기(120), 및 인코더 버퍼(130)를 구비한다.
상기 비디오 인코더(110)는 현재 픽쳐 타입의 현재 로우 매크로 블록에 대응하는 양자화 크기 값(mquantj+1)을 입력받아, 상기 양자화 크기 값(mquantj+1)에 따라 비디오 입력 데이터를 인코딩하여 인코딩된 비디오 데이터(ED)를 출력한다. 비디오 입력 데이터는, 보통, 비디오 카메라 등에서 촬상되어 8비트 디지털 신호로 출력되는 비디오 데이터인, R, G, B 신호, 또는 Y, Pb, Pr 신호 등일 것이지만, 이에 한정되지 않는다.
상기 인코딩율 제어기(120)는 상기 인코딩된 비디오 데이터(ED)에 대한 이전 GOP(group of picture)의 픽쳐 타입들 I, P, 및 B 각각의 평균 인코딩 비트수(Bi,p,b)와 평균 목표 비트수(Tavgi,p,b), 및 버퍼 밸런스 값(d)을 이용하여 계산된 현재 픽쳐 타입의 목표 비트수(T), 및 상기 현재 픽쳐 타입과 동일한 이전의 픽쳐 타입들 중 가장 최근의 픽쳐 타입의 평균 양자화 크기 값(Qi,p,b)을 이용하여 상기 현재 픽쳐 타입의 첫 번째 로우 매크로 블록들에 대응하는 양자화 크기 값(Qinit)을 계산하고, 이전 로우 매크로 블록에서의 단위 로우 당 목표 비트수(Trow )와 인코딩 비트수(Sj-Sj-1)를 포함하는 함수들(f,g)에 따라 상기 현재 로우 매크로 블록에 대응하는 양자화 크기 값(mquantj+1)을 계산하여 출력한다. GOP는 보통 15개의 픽쳐들로 구성되고, 2개의 GOP가 전송되는 시간은 1초이다. GOP를 구성하는 픽쳐 타입들의 전송 순서는 I, B, B, P, B, B, P, B, B, P,... 와 같고, 픽쳐 타입 하나에 해당하는 시간은 한 프레임에 해당하는 시간과 같다.
상기 인코더 버퍼(130)는 상기 인코딩된 비디오 데이터(ED)를 전송률에 따라 출력한다. 전송률은 DTV의 경우 20Mbps 정도이고, DVD의 경우 5Mbps 정도이다. 상기 인코더 버퍼(130)에서 출력된 비디오 데이터(BD)는 MPEG2 규격에 따라 압축된 데이터로서, 무선 랜(wireless LAN)이나 DTV 송신기 등에서 변조되어 RF 신호로 출력될 수 있다. 또한, 이와 같이 압축된 비디오 데이터(BD)는 DVD 광디스크 등에 코드화되어 기록될 수 있다.
본 발명은, 특히, 상기 인코딩율 제어기(120)의 가변 비트율(variable bit-rate) 방식에 의한 인코딩율 제어와 관련되어 있다.
도 2는 도 1의 인코딩율 제어기(120)의 구체적인 블록도이다.
도 2를 참조하면, 도 1의 인코딩율 제어기(120)는, 비트 할당부(121), 레이트 콘트롤부(123), 적응 양자화부(125), 메모리(127), 및 버퍼량 계산부(129)를 구비한다.
상기 비트 할당부(121)는 이전 GOP의 픽쳐 타입들 I, P, 및 B 각각의 평균 인코딩 비트수(Bi,p,b)와 평균 목표 비트수(Tavgi,p,b), 및 버퍼 밸런스 값(d)을 이용하여 현재 픽쳐 타입의 목표 비트수(T)를 계산하여 출력한다. 상기 목표 비트수(T)의 계산은, 수학식들, [수학식 1] 및 [수학식 2]에 의하여 결정된다. 도 2에서, 평균 인코딩 비트수 계산부(1211)는 상기 인코딩된 비디오 데이터(ED)를 수신하여 픽쳐 타입별 평균 인코딩 비트수(Bi,p,b)를 계산하고, 목표 비트수 계산부(1213)는 [수학식 1]을 이용하여 [수학식 2]와 같이 목표 비트수(T)를 계산하여 출력한다. Tavgi,p,b는 픽쳐 타입별 평균 목표 비트수로서 I, P, B 픽쳐 타입별로 Tavgi, Tavg p, Tavgb 각각을 의미한다. 마찬가지로, Bi,p,b는 픽쳐 타입별 평균 인코딩 비트수로서, I, P, B 픽쳐 타입별로 Bi, Bp, Bb각각을 의미한다. Ndis는 버퍼 밸런스의 영향을 분산시킬 분산 픽쳐 개수로서, 위의 예에서 1초에 해당하는 프레임 수인 30과 같다. Ni, Np, 및 Nb 각각은 GOP 내의 I, P, 및 B 픽쳐 개수들로서, 각각은 위의 예에서, 1, 4, 10과 같다. bit_rate는 소정 전송율로서 1초당 전송 비트수와 같고, frame_rate는 프레임율로서 1초당 프레임 수와 같다. 상기 버퍼 밸런스 값(d)은, [수학식 2]를 이용하여 [수학식 3]과 같이 계산된다. [수학식 3]의 계산은 상기 버퍼량 계산부(129)에서 이루어진다. [수학식 3]은 "d(i)= d(i-1)+ Si,p,b-Tavgi,p,b "을 간략히 나타낸 것으로서, d(i)는 현재 픽쳐의 버퍼 밸런스 값이고, d(i-1)는 이전 픽쳐의 버퍼 밸런스 값이다. 여기서, [수학식 2]에서 알 수 있듯이, 버퍼 밸런스 값(d)이 음의 값을 가지면, 현재 픽쳐 타입의 목표 비트수(T)는 증가하는 관계가 있다. Si,p,b는 픽쳐 타입별 한 픽쳐의 전체 인코딩 비트수로서, I, P, B 픽쳐 타입별로 Si, Sp, Sb각각을 의미한다. 상기 픽쳐 타입별 평균 인코딩 비트수 Bi,p,b는, 보정 조건식, 예를 들어, [수학식 4]와 같은 보정 조건식에 의하여 보정된다.
(여기서, Tavgi,p,b는 픽쳐 타입별 평균 목표 비트수, Bi,p,b는 픽쳐 타입별 평균 인코딩 비트수, Ni, Np, 및 Nb 각각은 GOP 내의 I, P, 및 B 픽쳐 개수, bit_rate는 소정 전송율, frame_rate는 프레임율)
(여기서, T는 목표 비트수, d는 버퍼 밸런스 값, Ndis는 분산 픽쳐 개수)
(여기서, d는 버퍼 밸런스 값, Si,p,b는 픽쳐 타입별 한 픽쳐의 전체 인코딩 비트수)
상기 레이트 콘트롤부(123)는 상기 현재 픽쳐 타입과 동일한 이전의 픽쳐 타입들 중 가장 최근의 픽쳐 타입의 평균 양자화 크기 값(Qi,p,b)과 상기 목표 비트수(T)를 이용하여 상기 현재 픽쳐 타입의 첫 번째 로우 매크로 블록들에 대응하는 양자화 크기 값(Qinit)을 계산하여 출력한다. 첫 번째 로우 매크로 블록들에 대응하는 양자화 크기 값 Qinit는 mquant1과 같다. 상기 현재 픽쳐 타입의 첫 번째 로우 매크로 블록들에 대응하는 양자화 크기 값(Qinit)의 계산은, 수학식들, 즉, [수학식 5] 내지 [수학식 7]에 의하여 결정된다. [수학식 7]은 [수학식 6]을 이용하여 계산한다.
(여기서, Qi,p,b는 평균 양자화 크기 값, mquantj는 j번째 로우 매크로 블록들에 대응하는 양자화 크기 값, Nrow는 픽쳐 내의 전체 로우 수)
(여기서, Tavgi,p,b는 픽쳐 타입별 평균 목표 비트수, T는 목표 비트수, Qinit는 첫 번째 로우 매크로 블록들에 대응하는 양자화 크기 값)
(여기서, δ는 상수)
상기 적응 양자화부(125)는 상기 현재 픽쳐 타입의 매크로 블록 로우들 각각에 대응하여, 이전 로우에서의 단위 로우 당 목표 비트수(Trow)와 인코딩 비트수(Sj -Sj-1)를 계산하고 그 값들을 포함하는 함수들(f,g)에 따라 현재 로우에 대응하는 양자화 크기 값을 계산하여 출력하고, 상기 현재 픽쳐 타입의 전체 인코딩 비트수(Si,p,b)를 계산하여 출력한다. 상기 현재 픽쳐 타입의 매크로 블록 로우들 각각에 대응하는 양자화 크기 값(mquantj+1)의 계산은, 상기 함수들(f,g)과 관련된 [수학식 8]에 의하여 결정된다. [수학식 8]에서 함수들 f(), 및 g()는, 이전 로우에서의 인코딩 비트수, "Sj-Sj-1"을 포함하는 함수이다. 도 4에 도시된 바와 같은 mquant 타입별 양자화 크기를 나타내는 일례에서, [수학식 8]의 mquant_up(mquantj, q_scale_type) 및 mquant_dn(mquantj, q_scale_type)은, 다수의 q_scale_type들 중 어느 하나에서 mquantj에 대응하는 이전 k번째 코드보다, 하나 큰 "k+1" 번째 코드에 대응하는 양자화 크기 값, 및 하나 작은 "k-1" 번째 코드에 대응하는 양자화 크기 값으로 할 수 있다. 예를 들어, 도 4에서 mquantj에 대응하는 이전 k번째 코드가 2이고, 이때 q_scale_type "0"에서 양자화 크기 값이 4인 경우에, mquant_up(mquantj, q_scale_type) 및 mquant_dn(mquantj, q_scale_type) 각각은, "k+1" 번째 및 "k-1" 번째 코드에 대응하는 양자화 크기 값들 6 및 2를 가리킨다.
상기 메모리(127)는 상기 적응 양자화부(125)에서 출력되는 상기 양자화 크기 값(mquantj+1)을 저장하여, 상기 이전 픽쳐 타입들 및 상기 이전 로우 매크로 블록의 양자화 크기 값(mquantj)을 출력한다.
상기 버퍼량 계산부(129)는 상기 현재 픽쳐 타입의 전체 인코딩 비트 수(Si,p,b) 및 상기 평균 목표 비트수(Tavgi,p,b)를 이용하여, [수학식 3]과 같이 상기 버퍼 밸런스 값(d)을 계산하여 출력한다.
(여기서, Sj는 픽쳐 내의 첫번째 로우 매크로 블록에서 j번째 로우 매크로 블록까지 인코딩 비트수, Trow는 단위로우 당 목표 비트수, mquant_up(mquantj, q_scale_type)은 다수의 q_scale_type들 중 어느 하나에서 mquantj에 대응하는 이전 k번째 코드보다 큰 코드에 대응하는 양자화 크기 값, mquant_dn(mquantj, q_scale_type)은 다수의 q_scale_type들 중 어느 하나에서 mquantj에 대응하는 이전k번째 코드보다 작은 코드에 대응하는 양자화 크기 값, β_upj 및 β_dnj 각각은 제1 임계 상수 및 제2 임계 상수)
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 인코딩율 제어기(120)의 동작을 좀더 상세하게 설명한다.
도 3은 인코딩율 제어기(120)의 동작 설명을 위한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 도 1의 비디오 인코더(110)가 인코딩을 시작하면, 인코딩율 제어기(120)에서, 이전 GOP의 픽쳐 타입들 I, P, 및 B 각각의 평균 인코딩 비트수(Bi,p,b)와 현재 픽쳐 타입과 동일한 이전의 픽쳐 타입들 중 가장 최근의 픽쳐 타입의 평균 양자화 크기 값(Qi,p,b)이 리셋되어 초기화되고(S311), GOP 시작 단계로 진입한다(S313). 인코딩이 시작되어 현재 GOP 내에서 각 픽쳐 타입에 대한 인코딩은, 먼저, 평균 인코딩 비트수 계산부(1211)가 이전 GOP의 픽쳐 타입들 I, P, 및 B 각각의 평균 인코딩 비트수(Bi,p,b)를 계산한다(S313).
이를 바탕으로 목표 비트수 계산부(1213)는, [수학식 2]에 따라, 평균 목표 비트수(Tavgi,p,b), 및 버퍼 밸런스 값(d)을 이용하여 현재 픽쳐 타입의 목표 비트수(T)를 계산한다. 이때, 레이트 콘트롤부(123)는, [수학식 7]에 따라, 상기 현재 픽쳐 타입과 동일한 이전의 픽쳐 타입들 중 가장 최근의 픽쳐 타입의 평균 양자화 크기 값(Qi,p,b)을 이용하여 상기 현재 픽쳐 타입의 첫 번째 로우 매크로 블록들에 대응하는 양자화 크기 값(Qinit), 즉, mquant1을 계산한다(S315).
각 픽쳐를 구성하는 매크로 블록 로우들에 대한 양자화 크기 값(mquantj+1) 계산 단계로 진입하면(S317), 적응 양자화부(125)가 이전 로우 매크로 블록에서의 인코딩 비트수(Sj-Sj-1)를 계산하고(S319), 단위 로우 당 목표 비트수(Trow )를 포함하는 함수들(f, g)에 따라, [수학식 8]과 같이, 현재 픽쳐의 마지막 로우까지 상기 현재 로우 매크로 블록에 대응하는 양자화 크기 값(mquantj+1)을 계산한다(S320~S321).
한 픽쳐에 대한 계산이 끝나면, 적응 양자화부(125)는 현재 픽쳐 타입의 전체 인코딩 비트수(Si,p,b)도 계산하여 출력한다. 이때 다음 픽쳐에 대한 계산을 위하여, 버퍼량 계산부(129)는, [수학식 3]에 따라, 버퍼 밸런스 값(d)을 계산하며, 레이트 콘트롤부(123)는, [수학식 5]에 따라, 다시 지금까지의 픽쳐 타입들 중 가장 최근의 픽쳐 타입의 평균 양자화 크기 값(Qi,p,b)을 계산한다(S323). GOP가 끝나면, 평균 인코딩 비트수 계산부(1211)가 다시 이전 GOP의 픽쳐 타입들 I, P, 및 B 각각의 평균 인코딩 비트수(Bi,p,b)를 계산한다(S325, S313). 새로운 GOP 내에서 픽쳐 타입별로 양자화 크기 값(mquantj+1)을 계산하기 위하여, 위와 같은 과정은 인코딩 시퀀스가 종료될 때까지 계속된다(S327).
위에서 기술한 바와 같이 본 발명에 따른 본 발명의 일실시예에 따른 인코딩율 제어기(120)는 비트 할당부(121), 레이트 코트롤부, 및 적응 양자화부(125)를 구비하여, 현재 픽쳐의 성질이 이전 픽쳐들과 다를 경우 제한된 비트에 맞추도록 강제하지 않고, 양자화 크기 변화에 따른 추가 비트의 사용도 없이 픽쳐 내의 다양한 성질에 적응하여 양자화 크기를 설정하는 가변 비트율 제어 방식으로, 현재 픽쳐 타입의 매크로 블록 로우들 각각에 대응하는 양자화 크기 값(mquantj+1)을 실시간 계산하여 출력한다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 인코딩율 제어기 및 비디오 데이터 전송 시스템은, 인코딩율과 왜곡의 관계를 정의하지 않고도, 이전까지의 인코딩 결과에 근거하여 현재 픽쳐에 비트를 할당하고, 현재 픽쳐의 성질이 이전 픽쳐들과 다를 경우 제한된 비트에 맞추도록 강제하지 않으며, 양자화 크기 변화에 따른 추가 비트의 사용도 없이 픽쳐 내의 다양한 성질에 적응하여 양자화 크기를 설정한다. 따라서, 이와 같은 실시간 가변 비트율 제어 방식으로 인코딩된 비디오 데이터가 모니터에 표시되도록 디코딩될 때, 디스플레이 화질을 개선시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 인코딩율 제어기를 구비한 엠펙2 비디오 데이터 전송 시스템의 블록도이다.
도 2는 도 1의 인코딩율 제어기의 구체적인 블록도이다.
도 3은 인코딩율 제어기의 동작 설명을 위한 흐름도이다.
도 4는 적응 양자화 과정을 설명하기 위한 mquant 타입별 양자화 크기를 나타내는 일례이다.

Claims (20)

  1. 이전 GOP의 픽쳐 타입들 I, P, 및 B 각각의 평균 인코딩 비트수와 평균 목표 비트수, 및 버퍼 밸런스 값을 이용하여 현재 픽쳐 타입의 목표 비트수를 계산하여 출력하는 비트 할당 단계;
    상기 현재 픽쳐 타입과 동일한 이전의 픽쳐 타입들 중 가장 최근의 픽쳐 타입의 평균 양자화 크기 값과 상기 목표 비트수를 이용하여 상기 현재 픽쳐 타입의 첫 번째 로우 매크로 블록들에 대응하는 양자화 크기 값을 계산하여 출력하는 레이트 콘트롤 단계;
    상기 현재 픽쳐 타입의 매크로 블록 로우들 각각에 대응하여, 이전 로우에서의 단위 로우 당 목표 비트수와 인코딩 비트수를 계산하고 그 값들을 포함하는 함수들에 따라 현재 로우에 대응하는 양자화 크기 값을 계산하여 출력하고, 상기 현재 픽쳐 타입의 전체 인코딩 비트수를 계산하여 출력하는 적응 양자화 단계;
    상기 적응 양자화 단계에서 출력되는 상기 양자화 크기 값을 저장하여, 상기 이전 픽쳐 타입들 및 상기 이전 로우 매크로 블록의 양자화 크기 값을 출력하는 메모리 입출력 단계; 및
    상기 현재 픽쳐 타입의 전체 인코딩 비트 수 및 상기 평균 목표 비트수를 이용하여 상기 버퍼 밸런스 값을 계산하여 출력하는 버퍼량 계산 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 비디오 인코더의 인코딩율 제어 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 목표 비트수의 계산은,
    수학식들,
    (여기서, T는 목표 비트수, Tavgi,p,b는 픽쳐 타입별 평균 목표 비트수, Bi,p,b는 픽쳐 타입별 평균 인코딩 비트수, Ni, Np, 및 Nb 각각은 GOP 내의 I, P, 및 B 픽쳐 개수, bit_rate는 소정 전송율, frame_rate는 프레임율, d는 버퍼 밸런스 값, Ndis는 분산 픽쳐 개수)
    에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 비디오 인코더의 인코딩율 제어 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 버퍼 밸런스 값은,
    수학식,
    (여기서, d는 버퍼 밸런스 값, Si,p,b는 픽쳐 타입별 한 픽쳐의 전체 인코딩 비트수)
    에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 비디오 인코더의 인코딩율 제어 방법.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 픽쳐 타입별 평균 인코딩 비트수 Bi,p,b는,
    보정 조건식,
    에 의하여 보정되는 것을 특징으로 하는 비디오 인코더의 인코딩율 제어 방법.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 현재 픽쳐 타입의 첫 번째 로우 매크로 블록들에 대응하는 양자화 크기 값의 계산은,
    수학식들,
    (여기서, Qi,p,b는 평균 양자화 크기 값, mquantj는 j번째 로우 매크로 블록들에 대응하는 양자화 크기 값, Nrow는 픽쳐 내의 전체 로우 수, Tavgi,p,b는 픽쳐 타입별 평균 목표 비트수, T는 목표 비트수, Qinit는 첫 번째 로우 매크로 블록들에 대응하는 양자화 크기 값, δ는 상수)
    에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 비디오 인코더의 인코딩율 제어 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 현재 픽쳐 타입의 매크로 블록 로우들 각각에 대응하는 양자화 크기 값의 계산은,
    상기 함수들과 관련된 수학식,
    (여기서, Sj는 픽쳐 내의 첫번째 로우 매크로 블록에서 j번째 로우 매크로 블록까지 인코딩 비트수, Trow는 단위로우 당 목표 비트수, mquant_up(mquantj, q_scale_type)은 다수의 q_scale_type들 중 어느 하나에서 mquantj에 대응하는 이전 k번째 코드보다 큰 코드에 대응하는 양자화 크기 값, mquant_dn(mquantj, q_scale_type)은 다수의 q_scale_type들 중 어느 하나에서 mquantj에 대응하는 이전 k번째 코드보다 작은 코드에 대응하는 양자화 크기 값, β_upj 및 β_dnj 각각은 제1 임계 상수 및 제2 임계 상수)
    에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 비디오 인코더의 인코딩율 제어 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 함수들 f(), 및 g()는,
    이전 로우에서의 인코딩 비트수를 나타내는 수학식,
    Sj-Sj-1
    을 포함하는 함수인 것을 특징으로 하는 비디오 인코더의 인코딩율 제어 방법.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 mquant_up(mquantj, q_scale_type) 및 mquant_dn(mquantj, q_scale_type)은,
    다수의 q_scale_type들 중 어느 하나에서 mquantj에 대응하는 이전 k번째 코드보다, 하나 큰 "k+1" 번째 코드에 대응하는 양자화 크기 값, 및 하나 작은 "k-1" 번째 코드에 대응하는 양자화 크기 값인 것을 특징으로 하는 비디오 인코더의 인코딩율 제어 방법.
  9. 현재 픽쳐 타입의 현재 로우 매크로 블록에 대응하는 양자화 크기 값을 입력받아, 상기 양자화 크기 값에 따라 비디오 입력 데이터를 인코딩하여 인코딩된 비디오 데이터를 출력하는 비디오 인코딩 단계;
    상기 인코딩된 비디오 데이터에 대한 이전 GOP의 픽쳐 타입들 I, P, 및 B 각각의 평균 인코딩 비트수와 평균 목표 비트수, 및 버퍼 밸런스 값을 이용하여 계산된 현재 픽쳐 타입의 목표 비트수, 및 상기 현재 픽쳐 타입과 동일한 이전의 픽쳐 타입들 중 가장 최근의 픽쳐 타입의 평균 양자화 크기 값을 이용하여 상기 현재 픽쳐 타입의 첫 번째 로우 매크로 블록들에 대응하는 양자화 크기 값을 계산하고, 이전 로우 매크로 블록에서의 단위 로우 당 목표 비트수와 인코딩 비트수를 포함하는 함수들에 따라 상기 현재 로우 매크로 블록에 대응하는 양자화 크기 값을 계산하여 출력하는 인코딩율 제어 단계; 및
    상기 인코딩된 비디오 데이터를 전송률에 따라 출력하는 버퍼링 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 비디오 데이터 전송 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 인코딩율 제어 단계는,
    상기 평균 인코딩 비트수와 상기 평균 목표 비트수, 및 상기 버퍼 밸런스 값을 이용하여 상기 목표 비트수를 계산하여 출력하는 비트 할당 단계;
    상기 평균 양자화 크기 값과 상기 목표 비트수를 이용하여 상기 현재 픽쳐 타입의 첫 번째 로우 매크로 블록들에 대응하는 양자화 크기 값을 계산하여 출력하는 레이트 콘트롤 단계;
    상기 현재 픽쳐 타입의 매크로 블록 로우들 각각에 대응하여, 이전 로우에서의 단위 로우 당 목표 비트수와 인코딩 비트수를 계산하고 그 값들을 포함하는 함수들에 따라 현재 로우에 대응하는 양자화 크기 값을 계산하여 출력하고, 상기 현재 픽쳐 타입의 전체 인코딩 비트수를 계산하여 출력하는 적응 양자화 단계;
    상기 적응 양자화 단계에서 출력되는 상기 양자화 크기 값을 저장하여, 상기 이전 픽쳐 타입들 및 상기 이전 로우 매크로 블록의 양자화 크기 값을 출력하는 메모리 입출력 단계; 및
    상기 현재 픽쳐 타입의 전체 인코딩 비트 수 및 상기 평균 목표 비트수를 이용하여 상기 버퍼 밸런스 값을 계산하여 출력하는 버퍼량 계산 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 비디오 데이터 전송 방법.
  11. 이전 GOP의 픽쳐 타입들 I, P, 및 B 각각의 평균 인코딩 비트수와 평균 목표 비트수, 및 버퍼 밸런스 값을 이용하여 현재 픽쳐 타입의 목표 비트수를 계산하여 출력하는 비트 할당부;
    상기 현재 픽쳐 타입과 동일한 이전의 픽쳐 타입들 중 가장 최근의 픽쳐 타입의 평균 양자화 크기 값과 상기 목표 비트수를 이용하여 상기 현재 픽쳐 타입의 첫 번째 로우 매크로 블록들에 대응하는 양자화 크기 값을 계산하여 출력하는 레이트 콘트롤부;
    상기 현재 픽쳐 타입의 매크로 블록 로우들 각각에 대응하여, 이전 로우에서의 단위 로우 당 목표 비트수와 인코딩 비트수를 계산하고 그 값들을 포함하는 함수들에 따라 현재 로우에 대응하는 양자화 크기 값을 계산하여 출력하고, 상기 현재 픽쳐 타입의 전체 인코딩 비트수를 계산하여 출력하는 적응 양자화부;
    상기 적응 양자화부에서 출력되는 상기 양자화 크기 값을 저장하여, 상기 이전 픽쳐 타입들 및 상기 이전 로우 매크로 블록의 양자화 크기 값을 출력하는 메모리; 및
    상기 현재 픽쳐 타입의 전체 인코딩 비트 수 및 상기 평균 목표 비트수를 이용하여 상기 버퍼 밸런스 값을 계산하여 출력하는 버퍼량 계산부를 구비하는 것을 특징으로 하는 비디오 인코더의 인코딩율 제어기.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 목표 비트수의 계산은,
    수학식들,
    (여기서, T는 목표 비트수, Tavgi,p,b는 픽쳐 타입별 평균 목표 비트수, Bi,p,b는 픽쳐 타입별 평균 인코딩 비트수, Ni, Np, 및 Nb 각각은 GOP 내의 I, P, 및 B 픽쳐 개수, bit_rate는 소정 전송율, frame_rate는 프레임율, d는 버퍼 밸런스 값, Ndis는 분산 픽쳐 개수)
    에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 비디오 인코더의 인코딩율 제어기.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 버퍼 밸런스 값은,
    수학식,
    (여기서, d는 버퍼 밸런스 값, Si,p,b는 픽쳐 타입별 한 픽쳐의 전체 인코딩 비트수)
    에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 비디오 인코더의 인코딩율 제어기.
  14. 제 12항에 있어서, 상기 픽쳐 타입별 평균 인코딩 비트수 Bi,p,b는,
    보정 조건식,
    에 의하여 보정되는 것을 특징으로 하는 비디오 인코더의 인코딩율 제어기.
  15. 제 12항에 있어서, 상기 현재 픽쳐 타입의 첫 번째 로우 매크로 블록들에 대응하는 양자화 크기 값의 계산은,
    수학식들,
    (여기서, Qi,p,b는 평균 양자화 크기 값, mquantj는 j번째 로우 매크로 블록들에 대응하는 양자화 크기 값, Nrow는 픽쳐 내의 전체 로우 수, Tavgi,p,b는 픽쳐 타입별 평균 목표 비트수, T는 목표 비트수, Qinit는 첫 번째 로우 매크로 블록들에 대응하는 양자화 크기 값, δ는 상수)
    에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 비디오 인코더의 인코딩율 제어기.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 현재 픽쳐 타입의 매크로 블록 로우들 각각에 대응하는 양자화 크기 값의 계산은,
    상기 함수들과 관련된 수학식,
    (여기서, Sj는 픽쳐 내의 첫번째 로우 매크로 블록에서 j번째 로우 매크로 블록까지 인코딩 비트수, Trow는 단위로우 당 목표 비트수, mquant_up(mquantj, q_scale_type)은 다수의 q_scale_type들 중 어느 하나에서 mquantj에 대응하는 이전 k번째 코드보다 큰 코드에 대응하는 양자화 크기 값, mquant_dn(mquantj, q_scale_type)은 다수의 q_scale_type들 중 어느 하나에서 mquantj에 대응하는 이전 k번째 코드보다 작은 코드에 대응하는 양자화 크기 값, β_upj 및 β_dnj 각각은 제1 임계 상수 및 제2 임계 상수)
    에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 비디오 인코더의 인코딩율 제어기.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 함수들 f(), 및 g()는,
    이전 로우에서의 인코딩 비트수를 나타내는 수학식,
    Sj-Sj-1
    을 포함하는 함수인 것을 특징으로 하는 비디오 인코더의 인코딩율 제어기.
  18. 제 16항에 있어서, 상기 mquant_up(mquantj, q_scale_type) 및 mquant_dn(mquantj, q_scale_type)은,
    다수의 q_scale_type들 중 어느 하나에서 mquantj에 대응하는 이전 k번째 코드보다, 하나 큰 "k+1" 번째 코드에 대응하는 양자화 크기 값, 및 하나 작은 "k-1" 번째 코드에 대응하는 양자화 크기 값인 것을 특징으로 하는 비디오 인코더의 인코딩율 제어기.
  19. 현재 픽쳐 타입의 현재 로우 매크로 블록에 대응하는 양자화 크기 값을 입력받아, 상기 양자화 크기 값에 따라 비디오 입력 데이터를 인코딩하여 인코딩된 비디오 데이터를 출력하는 비디오 인코더;
    상기 인코딩된 비디오 데이터에 대한 이전 GOP의 픽쳐 타입들 I, P, 및 B 각각의 평균 인코딩 비트수와 평균 목표 비트수, 및 버퍼 밸런스 값을 이용하여 계산된 현재 픽쳐 타입의 목표 비트수, 및 상기 현재 픽쳐 타입과 동일한 이전의 픽쳐 타입들 중 가장 최근의 픽쳐 타입의 평균 양자화 크기 값을 이용하여 상기 현재 픽쳐 타입의 첫 번째 로우 매크로 블록들에 대응하는 양자화 크기 값을 계산하고, 이전 로우 매크로 블록에서의 단위 로우 당 목표 비트수와 인코딩 비트수를 포함하는 함수들에 따라 상기 현재 로우 매크로 블록에 대응하는 양자화 크기 값을 계산하여 출력하는 인코딩율 제어기; 및
    상기 인코딩된 비디오 데이터를 전송률에 따라 출력하는 인코더 버퍼를 구비하는 것을 특징으로 하는 비디오 데이터 전송 시스템.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 인코딩율 제어기는,
    상기 평균 인코딩 비트수와 상기 평균 목표 비트수, 및 상기 버퍼 밸런스 값을 이용하여 상기 목표 비트수를 계산하여 출력하는 비트 할당부;
    상기 평균 양자화 크기 값과 상기 목표 비트수를 이용하여 상기 현재 픽쳐 타입의 첫 번째 로우 매크로 블록들에 대응하는 양자화 크기 값을 계산하여 출력하는 레이트 콘트롤부;
    상기 현재 픽쳐 타입의 매크로 블록 로우들 각각에 대응하여, 이전 로우에서의 단위 로우 당 목표 비트수와 인코딩 비트수를 계산하고 그 값들을 포함하는 함수들에 따라 현재 로우에 대응하는 양자화 크기 값을 계산하여 출력하고, 상기 현재 픽쳐 타입의 전체 인코딩 비트수를 계산하여 출력하는 적응 양자화부;
    상기 적응 양자화부에서 출력되는 상기 양자화 크기 값을 저장하여, 상기 이전 픽쳐 타입들 및 상기 이전 로우 매크로 블록의 양자화 크기 값을 출력하는 메모리; 및
    상기 현재 픽쳐 타입의 전체 인코딩 비트 수 및 상기 평균 목표 비트수를 이용하여 상기 버퍼 밸런스 값을 계산하여 출력하는 버퍼량 계산부를 구비하는 것을 특징으로 하는 비디오 데이터 전송 시스템.
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