TW454422B

TW454422B - Dynamic bit allocation for statistical multiplexing of compressed and uncompressed digital video signals

Info

Publication number: TW454422B
Application number: TW088112318A
Authority: TW
Inventors: Limin Wang; Ajay Luthra
Original assignee: Gen Instrument Corp
Priority date: 1998-08-27
Filing date: 1999-07-20
Publication date: 2001-09-11
Also published as: KR20010073001A; BR9913202A; JP2003517743A; EP1108330A2; WO2000013419A3; CA2341040A1; AU5122399A; US6167084A; AR020218A1; CN1315118A; WO2000013419A2

Description

4 5 4· 4· 2 2> _案號 88112318 f c年（月丨^日__ 五、發明說明（1) 發明背景本發明係關於一種闻於在一個統計式多路轉接系統中分配位元之方法與裝置。特別言之，本發明揭示一種用於壓縮後與未經壓縮視頻訊號之統計式多路轉接之架構。本發明提供動態位元分配與速率控制。另外，並指定上部與下部程式位元速率邊界以避免編碼與解碼緩衝器發生溢流或潛流之情形。使用數位視訊壓縮（例如用於MP E G - 2標準之壓縮方式）以 .及數位傳輸技術之近期發展，吾人得以在一個目前由單一類比電視（T V )頻道所佔據之相同頻寬遞送數種數位壓縮視訊程式。這些可能性為程式服務提供者（諸如CNN，ABC等之傳播業者），網路作業者（例如纜線或衛星網路擁有者），以及終端使用者提供了機會。在一個多程式傳輸環境中，數個程式（例如，頻道）在一個單一通訊頻道中被編碼，多路轉接並傳輸。由於這些程式分享一個有限之頻道容量，程式之總體位元速率不得大於通訊頻道速率。上述限制可經由使用獨立編碼控制個別程式位元速率，或使用統計式多路轉接（亦稱為聯合編碼）控制總體位元速率而達成。一個統計式多路轉接器在本文中亦稱為"s 1; a t m u X"，而統計式多路轉接法則稱為11 s t a t ra u x i n g"。使用獨立編碼，速率控制僅可於程式之時間與空間維度中實現。然而，在統計式多路轉接系統或聯合編碼法中，則可將速率控制延伸至另一項額外維度；亦即程式維度。因此，在分配程式之頻道容量時便具有較大之自由度並因此對於程式間以及程式内之影像品質便可具有較

O:\59\59552.ptc 第6頁 4 5 4 4-22 _案號 88112318 9° 年/月 1 > 曰__ 五、發明說明（2) 大的控制度。但該等系統通常一次從每一頻道中處理一個影像（例如共同訊框的情況），而不說明該數據流或該影像類型的群組影像（G Ο P )。一個G Ο P係一個或多個連續影像之一個群組。一個G Ο P可包含（例如）内部編碼影像（I -影像），預測式編碼影像（P -影像）以及/或雙向預測式編碼影像（B -影像）。不同頻道可具有不同GOP長度以及組態。一個GOP亦可包含累進式補充 (progressively refreshed)影像（其中必無I -影像）。然而，在一個影像中，影像之一部份（例如，一個片斷）被編碼為I ~方塊。I -方塊之位置由P -影像變換至另一種影像。另外，諸如影片與類似物之視訊材料可預先壓縮並儲存 .以作為後續傳輸之用。這些預先壓縮之視訊可以一個固定位元速率（C B R )或一個變動位元速率（V B R )而編碼。當統計式多路轉接系統嘗試以r a w，未經壓縮之數位視訊順序整合預先壓縮之程式位元流時，此舉將產生困難。因此，吾人期待具有一個可以固定速率（CBR)或變動速率（V BR)處理預先壓縮資料以及未經壓縮之視訊資料之統計式多路轉接系統。該統計式多路轉接系統必須利用視訊頻道的GOP组構提供一種有效率的位元分配技術。統計式多路轉接系統尚應解釋每個G 0 P在分配位元時之影像種類。統計式多路轉接系統應為連續景象中相同影像種類之訊框指定相同（或相似）之位元數目。

O:\59\59552.ptc 第7頁 4 5 厶4 2 2 _案號88Π2318 年，月丨上日__ 五、發明說明（3) 統計式多路轉接系統尚應解釋頻道的一個相對優先順序，以及每個訊框之複雜程度。统計式多路轉接系統應符合現存之數位視訊標準（例如 MPEG-2)。統計式多路轉接系統應防止編碼器或解碼器緩衝器發生溢流或潛流之情形。統計式多路轉接系統應對目標位元速率加以設限，包括對於整體最小與最大位元速率之限制。另外，對於G Ο P以及超級訊框位元分配方案而言，統計式多路轉接系統應提供目標位元速率，以及對於目標位元速率之限制，為超級G Ο P，超級訊框，以及規律訊框，以 ' 及對於最小與最大位元速率之限制。本發明提供一個具有上述以及其他優點之系統。發明總結本發明係關於一個在統計式多路轉接系統中分配位元之方法與裝置。本發明提供一個分別應用轉碼法與編碼法於預先壓縮與未經壓縮之視訊程式的統計式多路轉接系統。另外，本發明使用位階式動態位元分配，自一個超級 G Ο P位階開始，之後再到一個超級訊框位階，其後再到規律（個別）訊框位階。該觀念尚可延伸至一個次訊框位階，其中位元分配給訊框之一部份（例如一個片斷），或者如 Μ P E G - 4標準所述一般分配給視訊物件平面（V Ο P )，例如。而在各位階亦將決定一個目標位元數。一個超級訊框η (訊框在一個特定訊框例 η的所有頻道之

O:\59\59552.ptc 第 8 頁 4 5 44 2 2 _案號 88112318 夕c年/月仏日__" ~ " / II II II . π _ 五、發明說明（4) 訊框集合）之一個目標位元數（τη)為適應性的，並可解釋任何影像種類之組合。另外，雖然並非必要，但吾人卻希望一個程式（對於連續景像而言）的相同影像種類之訊框可分配得相同（或相似）數目之位元。為求達成此種位元分配 -之調適性，本發明提供一種動態位元分配策略，該分配策略依據先前之編碼資訊，例如所使用之量化參數，以及所造成之位元數目而為每個訊框上之程式決定一個目標位元數〔以一個訊框接一個訊框之方式）。再其次，為避免編碼器以及解碼器緩衝器發生溢流以及潛流之情況，本發明對於多程式傳輸環境中每一程式之壓，縮位元速率加入限制另外，程式品質可於統計式多路轉接期間依據一個程式優先權加權因數而加以控制。再其次'本發明亦為超級G Ο Ρ ’超級訊框，以及規律訊框提供目標位元速率以及加諸目標位元速率之限制。本發明亦提供對於整體最小與最大位元速率之限制。本發明提供一種用於數位視訊之特別位元分配方法，該方法在一個編碼器處理L個視訊程式（例如，頻道），其中每個程式皆具有連續之影像群組（G0Ρ )。每個影像群組皆具有一個相關之影像數目，_ 一般為1 0 - 2 0。"影像"這名詞係用於表示一個訊框或一個場（f i e 1 d )。本發明提供一個 -至少包含一個影像群組（取自L視訊程式之每一個程式，而' 其長度則為N個影像）之π超級影像群組”。本發明依據超級影像群组中之影像數目，L X Ν，以及一個可得之頻道（用於傳送視訊程式，例如一個纜線電視網

O:\59\59552.ptc 第9頁 454422 _案號 88112318 年/月日__ 五、發明說明C5) 路或衛星廣播網路）容量而計算一個第一目標位元數（T)以便作為超級影像群組編碼之用。再其次，每個超級影像群組包含N個〃超級訊框"，每個超級訊框在一個共同暫時參考點具有L個影像。本發明依據第一目標位元數（T )以及在相關的 (η = 1，…，N )超級訊框之每個（1 = 1，…，L )影像的一個複雜度測量而計算一個第二目標位元數（Τη)以便為每個影像之第π個超級訊框編碼’其中η=1，…’Ν。本發明依據第二目標位元數以及相關之複雜度測量而計算一個第三目標位元數（U以便為相關於第η個訊框之第： 1個訊框編碼，並反比於每個影像在每個相關之第η個超級訊框之複雜度測量之一個總合。超級GOP之長度Ν最好為每個影像群組中相關影像數目之一個最小公倍數。例如，GOP中個別長度分別為九與五之訊框的最小公倍數為4 5。當至少影像群組其中之一具有不同影像形式之時，本發明所述之方法尚包含下列步驟：為不同影像群組提供個別之不同權重因數Κ ;並依據個別權重因數而計算第三目標位元數以便為每個位於相關之第η個超級訊框之第1個像編碼〇例如，不同影像種類可包括I -影像，Ρ -影像以及/或Β ~ ; 影像。在許多情況下，至少程式之一的一個影像群組之暫時邊界與超級影像群組之邊界並未對齊以便超級影像群組包含未對齊之影像群組的一個片斷部份。然而，超級GOP長度

O:\59\59552.ptc 第10頁 454422 案號 88112318 ft 年/月曰修正五、發明說明（6) 通常為程式GOP長度之倍數。本發明即使在程式GOP與另一個程式GOP與/或一個超級GOP並未同步時仍可使用。本方法尚可包含為不同視訊程式依據一個相對優先順序而提供個別權重因數（w)之步驟，並依據相關第1個視訊程式之相對權重因數而計算第三目標位元數以便為位於相關之第η個超級訊框之第1個影像編碼。在至少超級影像群組的視訊程式其中之一的程式中，具有共同影像種類（例如，I ，Ρ或Β )之每個影像最好具有相同之複雜度測量以便計算第二與第三目標位元數。特別言之，本方法尚可包含下列步驟：為每個位於第1 個程式之影像種類定義個別之複雜度測量，並使用個別之複雜度測量計算第二與第三目標位元數。其次，個別複雜度測量可於每個影像之編碼後更新。本發明尚可包括下列步驟：計算可用位元之剩餘數目， Tr，以便為那些在超級影像群組中尚未編碼的超級訊框之剩餘部份編碼（.在為超級訊框其中之一的1影像編碼之後），並為每個剩餘尚未編碼之超級訊框（正比於可用位元之剩餘數量’ T ；).編碼。一個相關於編碼器之缓衝器自視訊程式接收編碼資料= 因此，如何維持編碼缓衝器之滿溢程度，使之介於最小與最大水平之間是重要的。因此，本方法尚可包含在必要時調整相關之第二目標位元數之步驟以避免掉落至一個最小水準（Rehanne〖（bpf ) - Β%-1 )之下’在以相關之弟一目標位元數對第η個超級訊框編碼之前。Reha_Kbpn為頻道上傳輸之每個影像位元數之一個平均數；而Β%」則為在先前之（例如，

O:\59\59552.ptc 第11頁 5 4- 4- 2. 2, _案號88112318 夕c,年/月日修正_ 五、發明說明（7) 第（η - 1 )個超級訊框於編碼之後的一個滿溢程度。對於最大編碼器缓衝器水平而言，本方法尚可包含在必要時調整相關之第二目標位元數之步驟以避免超過 Rchannel(bpf) + Bemax-Ben.] ’在對第II個超級訊框（與相關之第二目標位元數）編碼之前。在此，Β%&χ為缓衝器的一個最大容置。

其次，視訊程式在頻道上傳輸至一個解碼器，因此維持解碼器之缓衝器水準於可接受之限度内是重要的。在編碼位於第η個超級訊框（具有相關之第三目標位元數）之第i個影像之前，本方法尚可包含於必要時調整相關之第三目標位元數以避免超出一個最大水準，n+N·，，之步驟； "" 係在第1個視訊程式之第η個至第（η -1 )個影像傳輸之位元數之總合； N ’為解碼器之解碼延遲；而 B'.d為缓衝器於第（π- 1 )個超級訊框的第1個影像已編碼之後的滿溢程度。在對第η個超級訊框（具有相關之第三目標位元數）之第1 個影像編碼之前，本方法尚可包含於必要時調整相關之第三目標位元數之步驟以避免掉落至一個最小水準之下： η+Μ* Σκ.-Κ τι'=η 其中

O:\59\59552.ptc 第12頁 454422 _案號 88112318 年 / 月日_^_ 五、發明說明（8) jn+N' yRt nt；係於第1個視訊程式之第η個至第（η - Ν ’）個影像傳輸之位元數之總合； N ’為解碼器之解碼延遲；為編碼器之緩衝器於（η — 1 )st超級訊框的第1個影像已編碼之後的滿溢程度；而

BdMX則為解碼器緩衝器之最大容量。另外，在許多情形下，吾人亦期望維持每個程式之位元速率於預定之限制内。對一個最小速率而言，本方法尚包含下列步驟：為編碼N" > 1個影像而決定一個最小平均位元數Rmin ;以、及在編碼第η個超級訊框（具有相關之第三目標位元數）之第1個影像之前，若需要時，調整相關之第三目標位元數以避免掉落至下列數值之下： N，'R„,n- Σ\, [Γ:η->Γ 其中係於第1個視訊程式之第（η - Ν ")個至第（η ~ 1 )個影像傳輸之位元數目之總合。對一個最大速率而言，本方法尚包含下列步驟： ' 為編碼N "> 1個影像而決定一個最大平均位元數;以及在編碼第η個超級訊框（具有相關之第三目標位元數）之

O:\59\59552.ptc 第13頁 454422 _案號88112318 年/月/工日__ 五、發明說明¢9) 第1個影像之前，若需要時，調整相關之第三目標位元數以避免超過下列數值： ERm. 其中 η-1 ϊχ. 係於第1個視訊程式之第（η- Ν Μ )個至第（η - 1 )個影像傳輸之位元數目之總合。在本發明的一個特別應用中，視訊程式為寬頻通訊網路上之通訊而調整至一個解碼器族群之中。本發明尚可包含下列步驟：將L個視訊程式之特別一項、中一個預先壓縮之視訊位元流轉碼為另外的位元流，其中之預先壓縮視訊位元流於轉碼之後以一個不同之位元轉換率而提供。此種轉碼程序允許吾人將未經壓縮與預先壓縮之視訊源資料使用於一個統計式多路轉接系統。本發明之另一種方法則係用於將未經壓縮之視訊源資料加以編碼，並將預先壓縮之視訊源資料加以轉碼。本方法包含下列步驟：將預先壓縮之視訊源資料部份解壓縮以獲得相對之部份未經壓縮之視訊資料；依據統計式多路轉接方案為未經壓縮之視訊源資料之編碼而分配數個位元；並依據統計式多工法而為部份未經壓縮之視訊資料之轉碼而：分配數個位元。預先壓縮之影像資料被轉碼以便預先壓縮影像資料之一個位元速率不同於由相關之分配位元所提供之一個位元速率。本文件亦提出相關裝置之結構。

O:\59\59552.ptc 第14頁 4 5 4422 ______案號 88112318 年 / 月日__ 五'發明說明（10) 附圖簡述圖.1係用以說明根據本發明所得之一個編碼與解碼系統。圖.2係用以說明根據本發明所得之一個用於未經壓縮之視sfl資料的Μ P E G編碼益。圖.3係用以說明根據本發明所得之一個轉碼器。圖· 4說明根據本發明所得一個與預先壓縮之視訊資料一併使用之疊接式MPEG解碼器/編碼器。圖.5說明根據本發明所得之一個簡化轉碼器。圖.6說明根據本發明所得之一個多路轉接編碼器。圖· 7說明根據本發明所得之一個由對齊之程式G Ο P所構成之超級G Ο P。圖.8說明根據本發明所得之一個由非對齊之程式G Ο P所構成之超級GOP。圖.9說明根據本發明所得之一個超級訊框架構。圖.I 0說明根據本發明所得之一個解碼器。圖.1 1說明根據本發明所得儲存於一個編碼器緩衝器之資料。 ' 發明詳述本發明係關於一種在統計式多路轉接系統中分配位元之方法與裝置。圖.1說明本發明中一個編碼與解碼系統。預先壓縮材料的一項問題為：預先壓縮材料可以任何位元速率（固定位元速率（CBR)或變動位元速率（VBR))編碼。因此，為求將預先壓縮程式位元流結合至一個統計式多路

O:\59\59552.ptc 第15頁 454422 -差赞88112318 力年/月/>日絛正五、發明說明（11) 轉接系統系統中，相關之速率必須為可變動速率。轉碼法係一種以不同速率將一個位元流轉換至另—個具有不同速率之位元流的操作方式。圖.1中提供編碼器105以及11〇，以及轉碼器jig與120。在一個傳輸站1〇〇(譬如—個headend)中，編碼器1〇5與11〇自個別的視訊程式或頻道（程式1與程式2 )於一個像素領域 (domain)中接收未經壓縮之數位視訊資料。轉碼器丨丨5與 1 2 0則自個別的壓縮程式（例如：位元流）l __ 1與[接收預先壓縮之數位視訊資料。L乃編碼器中頻道或程式之總數。

本發明將編碼資料提供至一個MUX 125以便於頻道中使用（例如）傳統時間多路轉接與/或頻率多路轉接技術而傳輸，頻道之例為一個纜線電視網路或衛星廣播網路。在一個解碼站150中，多路轉接頻道在一個DEMUX 155 中產生多路轉接之功能，並可提供給解碼器16〇，165， 170，175。一般而言，實際上由於一個觀察者（viewer)在同一時間僅收看一個頻道，因此僅有一個頻道被解碼。然而’分離式螢幕與影像疊接技術使一個觀察者得以同時收看二個或多個影像，在此情況下，每個頻道都必須被解碼。其次’如圖所示之解碼器可為獨立解碼器或以普通硬體實現。

為求說明起見，解碼器1 6 0與1 6 5分別為程式1與裎式2提供解碼資料，而解碼器1 7 0與1 7 5則分別為程式L- 1與程式L 提供解碼資料。編碼器1 0 5與1 1 0可如圖.2之所述而提供，而轉碼器1 1 5 與1 2 0則可如圖3 - 5之所述而提供。

O:\59\59552.pxc 第16頁 454422 -案號-㈣318_日一修正五、發明說明（12) 〜 ' 一圖_ 2說明本發明中一個用於未經壓縮之視訊資料的Mp E G 編碼器。在編碼器2 Ο 0中，一個訊框分解處理器2 〇 5將—個輸入視訊訊框分解為數個部份（例如另斷或巨^方塊）。之後，便將像素資料供應至一個内部/外部模式〇 ’ 2 1 0可選擇目前像素貢料，或目前像素資料與前一個訊框中的像素資料之間的差異，並用於分離式餘弦 τ) 函數222，量化器2 2 5，以及變動長度編碼（VLC)函數23〇。 VLC函數2 3 0之輸出乃傳送至一個解碼器之一個位元流。位元流包括來自ME函數220之動作向量（my)。在一個回饋路徑中，在一個函數23 5之反量化以及在一：個函數2 4 0之反D C T係用於回復像素領域資料。該資料係與一個加法器24 5之動作補償資料或空訊號一併加總，/其、總和則提供至一個目前訊框缓衝器（F B )。自目前F B 2 5 〇以及前一個F B 2 5 5所得之資料提供至μ E函數以及一個動作補償（MC)函數2 6 0。一個轉接器2 6 5因應一個内部/外部模式轉接控制訊號而將一個空訊號或MC函數260之輪出導向至加法器2 4 5。圖.3 3兒明本發明之一個轉碼器。未經壓縮之視訊資料在一個編碼器3 0 5以一個量化水平（亦即，步進尺寸）Qi壓縮以便以位元速率Ri產生資料。該資料（可儲存於一個1儲存媒介以用於後續回存（r e t r i e v a 1 )之用）被提供至一個轉碼器310(包含一個登接式解碼器315以及一個編《ε馬器si?)。資料在解碼器3 1 5解碼以回復輸入視訊（或者由於編瑪器 3 0 5在編碼時之漏失本質而僅可得一個近似之資料）:之

O:\59\59552.ptc 第17頁 454422 _ 案號 88112318 年 / ^_ 五、發明說明¢13) 後’解碼或重建之資料便於編碼器3丨7以一個不同的等化水平Q2編碼以便以位元速率r2產生資料。 —般而言 ’ R2 》例如R1 = 5〇 Mbps 而 R2 = 3 Mbps。之後，編碼後之資料便以R2之速率而於一個頻道傳輸至一個解碼器32 0以提供解碼輸出視訊，以便（例如）顯示於一個電視上。圖.4說明本發明中用於處理預先壓縮視訊資料之一個疊接式MPEG解碼器/編碼器。叠接式Μ P E G解碼器/編碼器包括一個解碼器4 〇〇以及一個編碼器4 5 0 °編碼器4 5 0中具有相似數目之元件係對應於圖.2之編碼器。 _ —個壓縮視訊位元流係一個變動長度解碼器（v L D) 4丨〇之輸入:變巧長度解碼器為VLC 3 30之—個c〇unterpart。— 個反量化器函數42〇使用一個第一量化步進尺寸處理VLI) 410之輸/ 。一個反DCT(IDCT)函數43〇處理反等化器42〇之輸出以提供像素領域資料給—個加法器4 4 〇 ^該資料根據 :，轉接器46 0之位置而選擇與一個來自MC 4 5 5之動作補巧差異訊號或一個空訊號一併加總。加法器44〇之輸出提 ^給解碼器45 0以及解碼器之一個目前FB 48〇。MC函數455 使用來自目前FB 48 0以及前一個FB 470之資料以及來自 VLD 410之MV資料。术目轉碼器4 5 0之位元輸出率因改變Q2而加以調整。之本Ϊ明所使用之一個簡化轉瑪器。#螞器5。〇化轉瑪器之效能與圖.4之疊接式轉喝器極為接近：於：

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月修正

_ 案號 881123W 曰五、發明說明（14) ---- 碼器僅使用一個目前F B C今！

，以及一個DCT函數緩衝器）4S〇以及前一個B 體與處理步驟。 10與IDCT函數5 2 0因此得以節省硬 —個加法器5 3 0提供一個紅

5 2 0。一個轉接器54 根據〜換領域差異訊號給1 DCT 自DC丁函數510或一個空訊雜個内部/外部模式控制訊唬而圖_ 6係用以說明本發明^選擇轉換領域訊號。統'編碼器600之輸入可\所括使/之—個統計式多路或預先歷縮之位元流。未\括_未經壓縮之數位視訊程序與/ 程式1與程式2分別由MPEG =壓縮之數位視訊程序，例=二縮程式（例如：位元流馬器6 2 0與6 3 0所編碼。預先壓理。可使用圖.5所示之^各與/分別由轉瑪器6 4 0與65 0所處至一個頻道之前被提供轉碼器組態。編碼資料在傳輸 6 7 〇。 '、主—個M UX 6 6 0以及編碼器緩衝器預先壓縮之程式資料可ή > 帶或一個光碟片）而被回,一個儲存媒介645 (例如—個磁輸而即時接收。存（retrieved),或可經由衛星傳編碼器缓衝器6 7 0傳详—， ^ 理器6 1 0。個滿溢程度訊號至速率控制處一個使用者界面6 〇 8可咖± 士，a w & 提供（例如）關於不同程气；^【器6 10相溝通，以訊。个j耘式凌之G〇p長度與影像種類之資統計式多路轉接系統編供個相對規律之影像品質’而在必要時ϋ程式中提供一個相對規律之影像品質。為求達成此ϋ於程式間提 s的，頻道容量

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第丨9頁 454422 _案號 88112318 年 / 月 Π 曰__ 五、發明說明（15) - 根據一個程式優先順序以及一個訊框水準程式複雜度測量而動態分佈於程式之間。每個Μ P E G編碼器6 2 0，6 3 0或轉碼器6 4 0，6 5 0在每個訊框分別自一個速率控制處理器6 1 0接收一個目標位元數，Τ ! ，T2，TV!，以及TL。速率控制處理器6 1 0包括一個超級GOP 水乎處理函數6 0 6，一個超級訊框水平處理函數6 0 4，一個訊框水平處理函數6 0 2，以及一個複雜度處理器6 0 5。這些處理函數可共享一般硬體（例如：計憶體與處理晶片），但為求簡早之故'在附圖中則分別表不。一個程式之每個訊框之目標位元數以調整MPEG編碼器或轉瑪器之量化參數而得以相互符合。之後，因此所得之壓縮位元數R以及平均等化參數Q (使用於每個訊框上）便被傳送至速率控制處理器6 1 0。特別地，編碼器6 2 0，編碼器 6 3 0 ，轉碼器6 4 0以及轉瑪器6 5 0使用量化參數，Q2，Qh 以及Ql而分別產生Rs，h，Id以及L位元。複雜度處理器 605使用R與Q而為每個程式計算相對之複雜度數值C。速度控制處理器6 1 0之後便為每個新程式訊框或影像決定一個新目標位元數（依據訊框水平之程式複雜度而決定）。以下將詳述動態位元分配程序。下文亦將討論由速率控制處理器6 1 0所決定對於目標位元數之額外限制以防止編碼器缓衝器與解碼器缓衝器之溢流與潛流。圖.7說明本發明之一個超級G OP架構。總結問題之所在，L視訊程式（例如：頻道或程式服務）在網路上必需以一個固定頻道速率RehanneI傳送。L程式可為預先壓縮程式位元流，或未經壓縮之數位視訊程式。其次，L程式可使用

O:\59\59552.ptc 第20頁 454422 . ____案號88112318 f〇年f月/上日修正 / 五、發明說明（16) 任何GOP結構，或程式GOP長度。另外，I或P影像之間的距離在不同程式之間可有所不同。吾人假設每個程式之GOP 長度可於每個編碼站中取得。超級G0P與目標位元速率動態位元分配系統係一種位階式架構。在最高層提供了一個"超級G0P"。輸入程式被分為具有相同數目之I，P與B 影像的超級G 0 P，而每個超級G 0 P則被指定相同數目之位元。之後，一個"超級訊框M (—個訊框之集合）被提供在每個訊框i n s t a n c e，亦即，一個訊框自每個程式在相同之時間i n s t a n t。超級訊框之位元分配係基於一個程式複雜度測量。在一個訊框位階，每個規律訊框（影像）接收一個正比於其複雜度測量之目標位元數^為確保編碼器與解碼器緩衝器不至於發生溢流或潛流之現象，並將個別位元速率限制於一個特定範圍内，超級訊框以及影像之目標位元數便須力σ以限制。圖.7所示之L程式（例如：程式1 ，2，…，L )在觀念上分離為相同群組，以超級GOP (L，Ν)表示，以每個影像種類之訊框數目之觀點，以便每個G 0Ρ可指定相同數目之位元數。一個程式之G0P並不需要與超級G0P對齊，下文中將參考圖.8以說明此點。亦即，一個超級G0P之邊界可切過一個程式G0P 。然而，在上述之任一種情況下，每個超級G 0 Ρ包含相同之訊框（自一個程式之每個影像種類的訊框）數目。例如，每個超級G0Ρ可包含來自一個特定程式之兩個I -影像，八

O:\59\59552.ptc 第21頁 4 5 44 2 2 _案號88112318 年/月’上日修正____- 五、發明說明（17) 個p -影像以及二十個B -影像。一個超級GOP可使用一個對於每個程式之GOP長度之先前知識而決定。一個操作者可將相關資料輸入至編碼器（使用一個諸如鍵盤之界面）。或者，可於一個編碼器使用適當之缓衝容量預先處理不同程 -式流以決定G Ο P之長度。例如，在圖· 7中，一個第一超級GOP 7 0 0包括來自程式1 ' 之資料訊框（7 1 0 )，來自程式2之資料訊框（7 2 0 )，…，以及來自程式L之資料訊框（7 9 0 )。每個程式s e g m e n t (例如：了 10，720，以及79〇)包含一個來自一個或多個GOP之完整訊框（如下文所將討論者）。一個第二超級G 0 P 7 〇 2包括來 , 自程式1，程式2 ’…，以及程式L之資料訊框（分別為、 712，722，·.* ，以及792)。一個第三超級G0P 704包括來自程式1，程式2，…’以及程式L之資料訊框（分別為 714，724，…，以及794)。圖中，程式G0P之邊界並不須與超級G0P之邊界對齊。圖.8說明本發明中一個具有非對齊程式G0P之超級。在此’每個程式1 ’2，3 ’ 4，…，L之G0P並未與超級G0P 80 0之左邊界與右邊界對齊。例如，程式1之GOPCGOP〗）與超級G0P 8 0 0之邊界對齊。然而，程式2，3 ’ 4，…’ L之G0P(分別為G0P2，G0P 3，G0P4，G0PL)卻並未與超級GOP 80 Q之邊界對齊β每個超級G0P包括至少一個來自每個程式之G0P，且亦可包含，每個程式的G0P之片斷部份。然而，請注意：包括在一個' 超級G0P的〆個程式的第一G0P與最後G0P的片斷部份實際上可被視為一個完整G〇P ’如圖_8所示。換言之，一個超級G0P通常包含每個程式的整數個G0P。超級G0P長度為程

O:\59\59552.ptc 第22頁 454422 _ 案號 88112318 ，^年 / 月a___ 五、發明說明（18) 式GOP長度之整數倍。再者，吾人假設—個程式G0P之影像種類的分佈是相同的<» 在此，L為程式之數目，而Ν為每個超級GOP之長度°每個超級G0P(L，N)包含LxN個訊框。其次，有許多不同N可使超級G 0 P ( L ’ N)相同（以每種影像種類之數目而言）。然而’自一個實現觀點而言，則較為期望一個小型超級 G0P。令1(1=1 ，2，…，L)為程式1之G0P長度則設定為等於N! ( 1 = 1 ’ 2，…，L)之最小公倍數（L . C · Μ.)，亦即: (1) N = L. C. M. (Nlt N2, . . . , Nl) N(如式1之所定義）為可由所有1(1 = 1 ，2，…，L)所整除之最小數。因此，超級G 0 P ( L，N )為包含取自每個程式的每個影像種類的相同數量訊樞之最小相同群組。例如：n 程式中’僅考慮兩個不同G 0 P長度，例如九與十五，則超級G0P長度N = 45(由於9x15 = 135，可整除135之最小整數為 3，且 1 3 5 / 3 = 4 5 )。注意：若所有程式1，2，3，...，L具有相同之G0P長度， N，則超級G0P長度亦將等於N，而不論程式G0P是否具有相同patterns之I ，卩與8 ’亦不論這些程式G0P是否同步。由於超級G0P(L，N)之N由等式（1)所定義，且超級 G0P(L,N)包含相同數目之I，P與B影像，因此，相同數目之位元數> T，便被指定給每個超級G 0 P，亦即， ¢2) T = (UN)— frame 一 rate 其中Rchanr^i之單位為位元/秒。而frame 一 rate之單位為訊框

O:\59\59552.ptc 第23頁 454422 _案號 88112318 f 年 / 月曰__ 五、發明說明（19) /秒。一個與下文中圖.9之超級訊框觀念相同者為：在每個程式GOP之訊框（與超級GOP相交又）被選擇作為一個超級 G Ο P邊界訊框。超級GOP與目標速率圖.9說明本發明中一個超級訊框架構。給定一個超級 GOP(L，N)900之目標位元數，T，則下一步驟為決定T在超級G Ο P之訊框的分佈。一個π超級訊框η定義為L訊框（一個取自同一個時間instani:之每個L程式之訊框）之集合，或者共同暫時參考點。例如：在時間h，一個超級訊框9 0 2 包括訊框9 1 0，9 2 0，9 3 0，…，以及9 9 0。相似地，在時間1 21^，一個超級訊框904包括訊框912，922，932，…，以及9 9 2。而在時間（N - 1 ) h，一個超級訊框9 0 8包括訊框 9 1 6，9 2 6，9 3 6，…，以及9 9 6。在時間N t丨，一個超級訊框9 0 9包括訊框918，9 2 8，93 8，…，以及9 9 8。每個超級G Ο P包含N個超級訊框。例如，超級G Ο P 9 0 0包含超級訊框9 0 2，9 0 4，9 0 6，9 0 8，以及9 0 9。注意：由於L 程式可有任何程式G Ο P結構，在一個超級訊框之L訊框可具有任何影像種類，例如：I，P，或B。其次，程式訊框複雜度可用於決定一個超級訊框與一個個別訊框之一個目標位元數。一個複雜度測量，C，可定義為一個訊框之量化水平，Q (用於訊框）與位元數目，R (由使用Q之訊框所產生）之乘積。亦即：

(3) C=RQ 然而，吾人應瞭解··可使用任何可得之複雜度測量。令

O:\59\59552.ptc 第24頁 454422 _案號88112318 年/月/>日_修正 ._ 五、發明說明（20) Q 1, n, t以及h , n, t分別為程式1之訊框Π所使用之量化參數且相對應為訊框（使用Qh n, t)所產生之位元數目，其中η之範圍由一至一個超級G 〇 Ρ之超級訊框數目（例如：在圖.9之簡化範例中，此數目為五），1之範圍由一至L，且t對應於影像^ 種類I，P或B。例如：Q2 ,3 , B對應於程式2 ，第三訊框，例如，訊框9 2 4，假設其為一個B -影像。 ? 對一個超級訊框η而言，可有L個不同訊框複雜度測量 (每個規律訊框皆具有一個測量），亦即： C 4 ) Cu Πι t = Qh Πι ,-R^ Πι t 1 = 1，2，. . .，L· 其次，令Tn為超級訊框n之目標位元數。由L規律訊框在超級訊框η所產生之總位元數目應接近Tn，亦即：：. 相似地，由一個超級GOP中之所有超級訊框所產生之總位元數目應接近指定給每俩超級G Ο P之目標位元數，T，亦即： ⑹，7Ά· /reel 為使統計式多路轉接系統系統達到一個理想上較為規律之影像品質，應於所有訊框使用相同冬量化參數。注意：量化為Μ P E G編碼中唯一具有漏失性之操作並在控制影像品質以及位元速率上扮演一種重要角色。然而，為求得以解釋不同影像種類（I，Ρ，與Β)，一個常數權重因數，Kh n, t 提供給每個影像種類t，亦即： (7) ，其中

O:\59\59552.ptc 第25頁 454422 _案號 88112318 年/月卜曰_ί±^_" 五、發明說明（21) [^/ 對I圖案而言 ⑻ =卜對Ρ圖案而言對B圖案而言下標"t "為影像種類之索引值，例如，I ，P或B。此下標_ 可於此處數項等式中省略（若其出現並不必要時）。可能使用下列權重因數：K^KP=1與]^ = 1, 4。 ' 另外，在許多種情況下，吾人希望某些程式較其他程式具有一個較高權重（例如：相對位元數目），並因此得以控制程式間之品質水準。再一次，由於量化為主要之漏失性操作，程式品質水平可由控制量化過程而加以控制。特別. 言之，程式之量化參數1尚可由一個權重因數，，所調 . 整，如下式：

(7a)QUn,t = wiK1>njtQ 對一個具有較高優先權之程式而言，將使用一個較小之權重因數，而對具有較小權重之程式而言，則將使用一個較大之權重因數。一個較大之量化水平將造成一個較為粗略之步進尺寸（例如：一個較小之品質影像），而一個較小之量化水平則將造成一個較為精細之步進尺寸（亦即：一個較高之品質影像）。因此，經由控制等式（7 a )之權重因數，w!，便得以控制量化參數以及品質。吾人可自等式 (5 ) - ( 7 )而求得超級訊框η之目標位元數T n為

O:\59\59552.ptc 第26頁 454422 _案號88112318 年/月（入日_修正 '_ 五、發明說明¢22) 其中之分子為超級訊框η之L規律訊框之複雜度測量總和，而分母則為目前超級G Ο Ρ中所有訊框之複雜度測量之總和。換言之，超級訊框η之目標位元數Τη與其複雜度成正比。使用上述之位元分配等式，一個超級訊框的目標位元函數之計算需要目前超級GOP(L，Ν)中所有LxN訊框之複雜度測量，亦即：Cin, t 1 1 = 1 ，2 ，· ，LJLn = l ，2 ,…，N。然而，在某些情況下，由於所需之記憶體容量以及潛在的處理延遲之故，這可能不切實際或不符期待。因此，本發明提供另一種簡化之位元分配方案。首先，，在每個超級訊框η ’中，僅考慮剩餘位元之分佈，，定義1 為 .

I (1 〇)厂=c - Σ 及/，… ί^Ι 在超級G 0 P ( L，Ν )的剩餘超級訊框自η ’至Ν。這將使得超級訊框η ’之位元分配成為： (ID -Tr ΣΣ+k Λ=η·/=! 現在在計算超級訊框η ’之目標位元數（Tn.)時，不再需要前一個訊框（自1至η ’ - 1 )之複雜度測量。在處理一個新的超級GOP之時，Τ如下式重設： (12)Tr = Tr + T，

其中T為一個新的超級GOP之目標位元數，而等式右方之T

O:\59\59552.ptc 第27頁 454422 修正案號 88Π2318 五、發明說明（23) r (可以為正數或負數）為前一個超級G Ο P所遺留之位元數目。第二，依據本發明，假設在一個程式（在一個超級G Ο P 中）t相同影像種類之所有未來訊框具有相同之複雜度測量，亦即：

(1 n’ Sn SN 該等式對於連續景觀而言是一種合理假設。例如：一個P -影像（在一個超級GOP之第i個視訊程式）之複雜度測量可用來作為下列P-影像（在相同超級G0P的第1個視訊程式）之複雜度測量。此舉之優點為吾人並不需要為每個影像個別計算一個複雜度測量。其次，發明人決定：當假設所有相同影像種類之未來訊框在一個程式中具有相同之複雜度測量時，吾人已達成滿意的結果。現在，對於每個程式而言，僅需要三個訊框複雜度測量，.每個複雜度測量皆對應於三個影像種類，I，P，或B 其中之一，亦即分別為·· ChI，CliP以及ChB。一個程式的三個複雜度測量在為每個訊框η ’（請參見等式（4 ))編碼之後更新，至少為每個影像在一個程式（在一個超級G0P的最後影像之前的每個影像）中更新。複雜度測量可根據平均（例如，在一個影像中平均），量化參數（使用於相同種類之先前訊框）以及為訊框所產生之位元數目（請參見等式（3 ))而評估或計算。換言之，複雜度測量可於每個程式之目前訊

O:\59\59552.pic 第28頁案號 88112318 ^ΰ年/月，上日 4 5 4422 _案號 88112318 年，月，二曰__ 五'發明說明（24) 框中得到。超級訊框η之位元分配策略便因此成為 14) Τ

C 1,8 其中， 1 . c〗,n. t為對應於程式丨，訊框η，影像種類t { I ，P，B }之複雜度測量。 2. K1>n, t為一個用於補償程式1，訊框η，影像種類t之常數因數。可為，KP，或KB，依據影像種類而定。 3. Nu !，NUP與Ν[ιΒ分別為超級訊框η之超級GOP之程式1之I， Ρ，與Β影像之剩餘數目。 4 . Wt為程式I之品質權重因數，並由程式或網路服務提供者所決定3 請注意：等式（1 4 )右邊之分子為超級訊框η中，所有訊框之複雜度測量之總和。可被視為超級訊框η的一個複雜度測量β另一方面，分母可被視為在超級GOP令，整組剩餘訊框的一個複雜度測量。因此，等式（1 4 )指定一個正比於超級訊框的複雜度測量之目標位元數給一個超級訊框。對於超級訊框目標位元率之限制參考圖.6所示之編碼器緩衝器6 7 0，編碼器緩衝器在訊框η之滿溢程度，Ben，可以下式計算而得： (15) = B=_, + Rl n：i - Rchamje](bp〇 , 1**·Ι

0:V59\59552.ptc 第29頁 Λ 5 4 4 2 2 _案號 88112318 夕0年 /月/么日__ 五、發明說明（25) channel roXc 其中RchanneUbpf) = frame一Γ~^£ 係在頻道上傳輸之各訊框平均位元數（bp f )之平均數。令Benax為最大編碼缓衝器大小。之後，為確保編碼器緩衝器不致於產生溢流或潛流之情況，緩衝器滿溢度，B%，必須限制於〔0 ，Bemax〕之間，亦即， (16)0 ^B\ax 對於等式（15)與（16)而言，吾人可得： (17) 0 < Ben_, ^channel(bpr) ~ ^max f ]*]

L (18) Rchannd(bpf) - ί s Rchannd(bpf) + 一 . 1=1 根據本發明，這是一個對於一個RehanneKbpf)的超級訊框n所產生之總位元數的限制。若位元總數可被控制以達到目標位元數，亦即：

L {19} Τπ = Σ ^ι^,,ι > 1=1 則對於一個超級訊框中總位元數之限制便成為超級訊框目標位元數之限制，亦即： (2〇)Rchannel(bpf) Bn-I $ 丁n SRchanneKbpO + Bjm B n-i 因此，在開始編碼每個超級訊框η之前，將先行檢查由等式（1 4 )所決定之目標速率被檢查以決定目標速率是否位於適當範圍内，而若否，便依下式調整目標速率：

O:\59\59552.ptc 第30頁 4 5 44-22 修正案號 88112318 五、發明說明（26)

τ

R

R channel (bpf)

channel (bpf)

Tn

若若否則 τ„ < Rc, hanneJfbpf) B：丁n > bpf) + B max ^ n 規律訊框之目標速率一旦設定一個超級訊框的一個目標位元數之後，剩下的便是將位元分佈於超級訊框的規律訊框之内。根據本發明，程式1 ，訊框η之目標位元數，Tlin，為 (22)

Σ Τη, ^Ι,η,ι 其中右式之分子為程式1，訊框η之複雜度測量，而分母則為超級訊框η之複雜度測量。指定給超級訊框在超級訊框之L規律訊框之Τη分佈再次根據程式訊框之複雜度而得。規律訊框目標速率之限制在多程式廣播應用中，數個視訊程式經由多路轉接而傳送至一個單一固定速率傳輸頻道中。包括在位元流之服務資訊（例如封包辨識元（Ρ I D ))提供所需之n a ν i g a t i ο η資訊以允許一個h e a d e n d服務者得以選擇所需用於傳輸之程式，並允許一個位於使用者家庭中之set-top解碼器得以轉換至適當頻道並抽取（解多路轉接）對應於所選擇之程式的封包，如圖.1 0所示。圖.1 0說明本發明的一個解碼器。自傳輸頻道所得之多路轉接資料（例如一個纜線電視網路與/或一個衛星分佈網路）由一個D Ε Μ U X 1 0 0 0所接收。根據一個預設值或使用者

O:\59\59552.ptc 第31頁 454422 _案號 88112318 年 / 月 ^ 日__ 五、發明說明（27) 選擇，在多路轉接的一個特定程式用於解碼以及顯示之用。經由所選擇程式的連續訊框中所得之資料自DEMUX 1 0 0 0 被提供至解碼器緩衝器1 0 1 0，之後並至一個Μ P E G解碼器 1 0 2 0，以回復（例如）像素領域（例如，對程式1而言）之程式資料。解碼器1 〇 2 0可對應至圖.4之解碼器4 0 0。解多路轉接位元流係處於一個變動速率。為確保當選擇任何程式時，解碼器緩衝器1 0 1 0不致發生溢流或潛流之情況，對於解碼器必須加入額外限制。特別言之，假設選擇程式1且解碼延遲為Ν ’個訊框。解碼延遲為一個訊框在解碼缓衝器被解碼之前所花費的時間。令RYn為程式1中在第η個訊框期間傳輸之位元數，其中上標"c ”代表”頻道（c h a η n e 1)"之意。之後，解碼器缓衝器將充滿至下列水平： N，

(23) UX 在任一個位元被移出以便解碼之前。上標》d"代表"解碼器 (decoder)"。在訊框n>N’期間，解碼器緩衝器將Ru n, t位元移至解碼器，並自頻道中接收.位元。因此，訊框 η > N ’之緩衝器滿溢程度將如下式所示： (24) Bn - Bn_! + R/„^n· - = - Rij! t , where fl'srrt ' (25) Β1=Σ^-Σκη· /ί_=] 可被視為訊框η，程式1之虛擬編碼器缓衝器之滿溢程度。

O:\59\59552.ptc 第32頁 4544^2 _案號 88112318 年 / 月/二日__ 五、發明說明（28) 上標"e"代表"編碼器（encoder)"。注意：Rchn.為在程式 1 ，訊框η ’之間隔傳輸之位元數，而非用於對訊框編碼之位元數。令1^_為最大解碼器緩衝器大小。為確保解碼器缓衝器不致於發生溢流或潛流之情況，緩衝器滿溢度，Bdn，必須介於[0，Bdmax]之範圍内，亦即： (26) Q<Bdn<Bd^. 自等式（24)及（26)，吾人可得： (2 7 ) 0 S - I, S ,或 n'=^n η + V1 η + jV ' (28)文nv, _ d〆 ΣΚ>. π·=π π.=π 依據本發明，上述等式係對於程式1，訊框η所產生之位元數的一項限制。吾人再次假設每個程式之位元速率可被控制以符合其目標速率，亦即：對於每個個別訊框（I，η)之位元數的限制成為訊框之目標位元數之限制，亦即： (30) Σ Rtr,· - K-> - ^ Tl.r ^ Σ Rl- - 因此，在開始對程式1之每個訊框n編碼之前，吾人必須檢查其目標速率是否位於適當範圍之内，而若為否，則目標位元數將依下式調整：

O:\59\59552.ptc 第33頁 454422 年/月/>曰修正 _案號 88112318 五、發明說明（29)

若若否則 Μ,η η =η η*Ν' Β' 請注意·· ΒΥη為訊框η-1，程式1的虛擬編碼器緩衝器之滿溢度而且，該滿溢度因此而可於訊框η中取得。然而， R^.n.，η’=η，η + 1，···，η+Ν’為將於程式1在目前以及未來訊框η，η + 1，…，η + Ν ’傳輸之位元數。R% η.，η ’ = η， η+1 ，…，η + Ν’可於編碼器缓衝器中以一個常數位元/訊框頻道速率測量，如圖.1 1所示。圖.1 1說明依據本發明而儲存於一個編碼器緩衝器之資料。一個編碼器緩衝器可於圖.3 _ 5中的V L C 2 3 0之後提供’例如。在編碼器緩衝器之Re hanuel(!bpf)位几1的母個插視窗η = η，η + 1 ，…，n + N ’中，程式1之位元數為R% n。請注意 Rehn可為零。例如：插槽視窗 n + N ’（ 1 1 1 0 )，η + 1 ( 1 1 2 0 )，以及 η ( 1 1 3 0 ) 已顯示出來。插槽視窗η(1130)包括插槽Rc1 + 1,n. (1132)，R%. n(1134)，以及RCH,n(1136)。當一個訊框η被編碼之時，所有已壓縮之位元被移至編碼器之緩衝器中。此可由一個程式接程式之基礎所完成 (以壓縮訊框η的一個程式之完整訊框，將所有位元移動至編碼器之緩衝器中，並於相同的訊框索引值η中處理下個

O:\59\59552.ptc 第34頁 454422 _案號 88112318 年/月/丄日__ 五、發明說明（30) 程式，並依此類推）。或者，處理可以一次處理一個訊框的一部份（例如一個具集方塊或一個片斷）之方式發生。在模式化期間，重要的是：編碼器之緩衝器為一個訊框間隔的一個程式所產生之位元數。最大與最小位元速率之限制一個特定數目之訊框的平均位元速率，N ” ，可以經由將每個訊框的目標位元數限制於一個特定範圍内而加以控制。吾人希望如此作法可（例如）避免每個程式所消耗之頻寬的大幅波動。令Rmax與Rmin分別為每個N 11訊框内所允許之最大與最小平均位元數。每N"訊框至一個訊框η之平均位元數因此必須在[Rmin, Rmax]之範圍内，亦即： (32〉S Σ 巧，η，/ $ ，或 (33) Σ^.Πι,- η'^η~Ν" η^η~Ν" 上式為對於程式1，訊框η之位元數的另一項限制。注意：R!, n.，t，n ’ = η - Ν " , η - Ν " , . . .，η - 1皆可於訊框η的編碼器中求得。吾人在此再次假設實際速率可因適當控制目標位元數而與目標速率相接近，亦即：之後，對於訊框η的實際位元數之額外限制便成為一個對於其目標位元數之限制，亦即： (35 ·) N R^.- ^Tl n < N,{ Rmax - ^RlnJ . n-zxn^S1''

O:\59\59552.ptc 苐35頁 454422 _案號88112318 年/月Λ-曰_魅_ 五、發明說明（31) 總之，依據本發明，每個個別訊框之目標位元數調整如下式：（36) \N"Rmn- ΧΛ,·,若 Σ&,., η'=η~ Ν'" η'=η~ X'1 k - f>.nV 若 ΓΛ„ > - XL.., n’=n — j、r- /ι¥=γτ-Λ''' τι, 否則速率控制現在，一個程式的每個訊框之目標位元數必須互相符合。這可由調整MPE G編碼器之量化參數，Q (圖.3 )，以及轉碼器之1 (圖.4與5)而達成。例如，可使用ISO/IEC (MPEG-2 )"測試模式5" ，1 9 9 3年4月所描述之速率控制方案。另一種較TM5更為精確之速岸控制方案可於L . Wang， ” Μ P E G 視訊編碼之速率控制”，視覺通訊與影像處理期刊，ρρ. 5 3- 64,臺灣，1 9 9 5年5月之中發現，上述方案需要對每個訊框的V LC以及Q之多重操作。因 '此，吾人可知本發明為分配統計式多路轉接系統系統的位元提供一種方法與裝置。本發明延伸統計式多路轉接系統之觀念以適應分別使用轉碼與編碼之壓縮後與未經壓縮之視訊程式。另外，對於超級G0P以及超級訊框之位元分配方案而言，本發明提供目標位元速率，以及對於超級 G〇Ρ，超級訊框，以及規律訊框的目標位元速率之限制，以及整體最小與最大位元速率之限制。經由假設一個超級 G 0 Ρ的一個程式的相同種類之所有影像具有相同複雜度則

O:\59\59552.ptc 第36頁 4 5 4 4 2 2 _案號 88112318 年 / 月日_ί±^._ 五、發明說明（32) 尚可使其他操作更有效率，並因此避免在決定（第一，第二，與第三）目標位元數時，計算並維持每個影像之複雜度的需要。一個超級訊框（在一個特定的訊框instance的所有頻道之訊框的一個集合）的一個目標位元數，Tn，係適應性的並可用以處理所有影像種類之組合。一個程式的相同影像種類之訊框被指定相同（或相似）之位元數。為達成位元分配之適應性，本發明提供一種動態位元分配策略，該策略根據先前的編碼資訊（例如所使用之量化參數，以及因此所造成之位元數）而以一種訊框接訊框之基礎而為每個程式決定一個目標數目。本發明使用位階式動態位元分配，自一個超級GOP階段開始，之後處理一個超級訊框位階，之後再處理個別訊框 (影像）位階。此觀念尚可延伸至一個次訊框位階，其中位元被分配給一個訊框的一部份（例如一個片段或視訊物件平面（VOP))。在每一個位階中，決定一個目標位元數。其次，為避免編碼器與解碼器緩衝器發生溢流或潛流之情況，對於多程式傳輸環境中每個程式壓縮後之位元速率尚.須加入限制。另外，程式品質可根據一個程式優先權加權因數而加以控制。雖然本發明已依據各種特定具體實施例而加以描述，精通本技藝者將瞭解在未背離本發明之專利申請範圍之糈神與範圍的情況下，尚可有多種適應及調整。例如，雖然本發明之討論係以MPEG-2標準為準，本發明

O:\59\59552.ptc 第37頁 454422 _案號88112318 /b年/月日修正_ 五、發明說明（33) 卻尚可經由調整而應用於其他使用影像群組或具有不同影像種類之類似結構的標準。

O:\59\59552.ptc 第38頁 454422 _ 案號88112318 夕6 年/月广>日修正圖式簡單說明第39頁 O:\59\59552.ptc

Claims

454422 _案號88112318 年/月/么日修正_ 六、申請專利範圍 1 . 一種用於數位視訊位元分配之方法，包含下列步驟：在一編碼器配置L個視訊程式，每個程式具有連續之” 影像群組"（GOP); 每個GOP具有一個相關之影像數目；提供一個超級GOP，其至少包含一個取自每個L視訊程式的GOP，並具有一個長度為N之影像；計算一個第一目標位元數，T，以將該超級G Ο P編碼，該編碼係根據該超級G Ο P的影像數目L X N，以及一個用於傳輸視訊程式的頻道之可得容量；其中每個超級G Ο P包含N個超級訊框，每個超級訊框在一個共同暫時參考點中具有L個影像；為每個第1個程式的每個影像種類鑛義一個個別複雜度測量；計算一個第二目標位元數以編碼影像的每個第η個超級訊框，其中η = 1，…，Ν，依據該第一目標位元數，Τ，以及在相關的第η個超級訊框中的每個第1個影像之複雜度測量，其中1 = 1 ，…，L ;以及計算一個第三目標位元數以在相關的第η個超級訊框編碼每個第1個影像，依據該第二目標位元數以及相關之複雜度測量，以及在相關的第η個超級訊框的每個影像之複雜度測量的一個總和；其中+· 在至少該超級訊框的視訊程式之一中對於具有一個共同影像種類之每個影像使用相同之複雜度測量，以計箕：該第二與第三目標位元數。

O:\59\59552.ptc 第40頁 454422 _案號88112318 >年/月^"日修正_ 六、申請專利範圍 2.如申請專利範圍第1項之方法，其中：於該超級GOP的每個視訊程式令具有一個共同影像種類之每一影像中使用相同之複雜度測量以計算該第二與第三目標位元數。 3 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中：該超級GOP之視訊程式具有多種不同影像種類。 4.如申請專利範圍第1項之方法，其中：至少於該視訊程式之一的特定種類之一第一影像的複雜度測量用於至少一個超級GOP之視訊程式的每一後續相同種類之影像，以計算該第二與第三目標位元數。 5 .如申請專利範圍第1項之方法，其t : 該視訊程式被調適用於寬頻通信網路與一個解碼器組通信。 6 .如申請專利範圍第1項之方法，其中：在每個第一程式的每個影像種類之個別複雜度測量在該超級G Ο P的最後影像編碼之前而於第一程式中每一影像之後被更新。 7 . —種用於數位視訊位元分配之方法，包含下列步驟： , 在一個編碼器中提供L個視訊程式，每個程式具有連續影像群組（G Ο P ); 每個GOP具有一個相關聯之影像數目；提供一個至少含有該L視訊程式之每個程式超級G 0P，其長度為N影像； ~ 計算一個第一目標位元數，T，以根據該超級GOP之影

O:\59\59552.ptc 第41頁 454422 案號 88Π2318 $ 曰修正六、申請專利範圍像數，LxM，以及一個之視訊程式在其上傳輸之頻道的可得容量而將該超級GOP編碼；其中每個超級GOP包含N個超級訊框，每個超級訊框在一個共同暫時參考點具有L影像；為每個第一程式的每個影像種類定義一個個別複雜度測量；計算一個第二目標位元數以便將每一第η個超級影像訊框編碼，其中η = 1，…，Ν，該編碼係依據該第一目標位元數，Τ，以及在相關的第η個超級訊框内之每一第1個影像的複雜度測量，其中1 = 1，…，L ; 計算一個第三目標位元數，以便將在相關的第η個超、y 級訊框内編碼之每一第1個影像，該編碼係依據該第二目標位元數以及相關之複雜度測量，以及在相關的第η個超級訊框内之每個影像中複雜度測量的總和；以及依據一個相對的優先權而為不同的視訊程式提供個別加權因數，w ;其中：用於在相關的第η個超級訊框内之每個第一影像編碼之第三目標位元數係根據相關聯之第一個視訊程式之個別加權因數所計算而得。 8. —種用於數位視訊之位元分配的方法，包含下列步在一個編碼器中提供L個視訊程式，每個程式具有連續影像群組（G Ο Ρ ) ; ~ 至少該視訊程式其中之一包含未經壓縮之視訊資料；

O:\59\59552.ptc 第42頁 4 5 4422 _案號 88112318 > 年 / 月日__ ^、申請專利範圍每個G Ο P具有一個相關聯之影像數目；處理預先壓縮之影像資料以取得至少該L個視訊程式之一個特別程式中部份未壓縮之資料；提供一個超級GOP，其包含至少一個取自該L個視訊程式中之GOP，其長度為N影像；計算一個第一目標位元數，T，以根據該超級GOP之影像數，LxM，以及視訊程式在其上傳輸之一個頻道的可得容量而將該超級G Ο P編碼；其中每個超級GOP包含N個超級訊框，每個超級訊框在一個共同暫時參考點具有L影像；為每個第一程式的每個影像種類定義一個個別之複雜「度測量；計算一個第二目標位元數以便將每個一第n個超級影像訊框編碼，其中η = 1，…，N，其係依據該第一目標位元數，Τ，以及每個第1個影像（在相關的第η個超級訊框内）的複雜度測量，其中1 = 1 ，…，L ;以及計算一個第三目標位元數以便編碼在相關的第η個超級訊框母·一第1個影像之編碼’其係依據該第二目標位元數以及相關之複雜度測量，以及在相關的第η個超級訊框内之每個影像中複雜度測量的一個總和；其中該預先壓縮影像資料被轉碼，以便使該預先壓縮影像，資料的一個位元速率與相關之第三目標位元數所提供之位元速率不同。 9. 一種用於數位視訊之位元分配的方法，包含下列步

O:\59\595S2.ptc 第43頁 454422 _案號88112318 夕π年/ 月/>曰修正_ 六、申請專利範圍驟：在一個編碼器中提供L個視訊程式，每個程式具有連續影像群組（GOP); 其中一個相關於該編碼器之緩衝器自視訊程式中接收編瑪資料’ 每個G Ο P具有一個相關之影像數；提供一個超級GOP，其包含至少一個GOP(來自L視訊程式之每個程式），其長度為N影像；計算一個第一目標位元數，T，以根據該超級GOP之影像數，L X N，以及視訊程式在其上傳輸之一個頻道的可得容f而將該超級G Ο P編碼；其中每個超級GOP包含N個超級訊框，每個超級訊框在一個共同暫時參考點具有L影像；為每個第1個程式的每個影像種類定義一個個別之複雜度測量；計算一個第二目標位元數，以便將每一第一個超級影像訊框編碼，其中η = 1，…，Μ，其係依據該第一目標位元數，Τ，以及在相關的第η個超級訊框内之每個第1個影像的複雜度測量，其中1 = 1 ，…，L ; 計算一個第三目標位元數，以便將在相關的第η個超級訊框内之每一第1個影像編碼，其係依據該第二目標位元數以及相關之複雜度測量，以及在相關的第η個超級訊框内之每個影像中複雜度測量的總和；以及一在將該具有相關第二目標位元數之第η個超級訊框編

O:\59\59552.ptc 第44頁 4 5 44 2 2 _案號88112318 00 年/月Λ·日修正_ 六、申請專利範圍碼之前，至少有下列步騍之一： (a) 若必要時，調整該相關之第二目標位元數，以避免洛至Rch_eUbpf：l_Be(s-l之下，其中’ ^channe1(bpf) 為在該頻道上傳輸之影像之每影像的平均位元數；而為該缓衝器的一個滿溢程度，在n - Ist超級訊框已編碼之後；以及 (b) 若必要時，調整相關之第二目標位元數，以避免超過Reh_ei(bPf) + Bema厂Ben-i ; 其中為該缓衝器的一個最大容量。 1 0. —種用於數位視訊之位元分配的方法，包含下列步驟：在一個編碼器中提供L個視訊程式，每個程式具有連續影像群組（G 0 P); 其中一個相關於該編碼器之缓衝器自視訊程式接收編碼資料，且該視訊程式在一個頻道上傳輸至一個解碼器並儲存於其中之一個緩衝器；每個G0P具有一個相關之影像數；提供一個超級G0P，其包含至少一個來自L視訊程式之每個程式之GOP，其長度為N影像；計算一個第一目標位元數，T，以根據該超級G0P之影像數，L X N，以及視訊程式在其上傳輸之一個頻道的可得容置而將該超級G 0 P編碼；其中每個超級G0P包含N個超級訊框，每個超級訊框在

O:\59\59552.ptc 第45頁 4 5 44 2 2 _案號88112318 夕c?年/月/^日修正_ 六、申請專利範圍一個共同暫時參考點具有L影像；為每一第1個程式的每個影像種類定義一個個別之複雜度測量；計算一個第二目標位元數以便將每一第一個超級影像訊框編碼，其中n = l，…，N，其係依據該第一目標位元數，T，以及在相關的第η個超級訊框内之每一第[個影像的複雜度測量，其中1 = 1 ，…，L ; 計算一個第三目標位元數以便將在相關的第η個超級訊框内之每一第1個影像編碼，其係依據該第二目標位元數以及相關之複雜度測量，以及在相關的第η個超級訊框内之每個影像中複雜度測量的總和；以及在將具有相關第三目標位元數之第η個超級訊框編碼之前，至少有下列步驟之一： (a)若必要時，調整該相關之第三目標位元數，以避 Π+Ν1 免落至之下，其中： Π-Π 〇〇{ n + N* 是在第1個視訊程式上傳輸之第η個至第（n + N’）個影像之位元數總和； N ’為該解碼器的一個解碼延遲； BeUn、！為該編碼器之缓衝器的一個滿溢程度，在η-l。超級訊框之第1個影像已被編碼之後；而

O:\59\59552.ptc 第46頁 454422 案號 88112318 a 修正六、申請專利範圍以避 B、ax為該解碼器緩衝器的一個最大容量；以及 (b)若必要時，調整該相關之第三目標位元數 η+Ν· 免超過=Γ=η 。 G〇-> 1 1. 一種用於視訊之位元分配的方法，包含下列步驟：在一個編碼器中提供L個視訊程式，每個程式具有連續影像群組（GOP); 每個G Ο P具有一個相關之影像數；提供一個超級GOP，其包含至少一個來自該L視訊程式之每個程式之GOP，其並具有長度為N之影像；計算一個第一目標位元數，T，以根據該超級GOP之影像數，LxN，以及視訊程式在其上傳輸之一個頻道的可得容量而將該超級G Ο P編碼；其中每個超級G Ο P包含N個超級訊框，每個超級訊框在一個共同暫時參考點具有L影像；為每個第1個程式的每個影像種類定義一個個別之複雜度測量；計算一個第二目標位元數以便將每一第η個超級影像訊框編碼，其中n = 1，…，Ν，其係依據該第一目標位元數，Τ，以及在相關的第η個超級訊框内之每個第1個影像的複雜度測量，其中丨=1，…，L ; 計算一個第三目標位元數以便將在相關的第η個超級訊框内之每一第1個影像編碼，其係依據該第二目標位元數以及相關之複雜度測量，以及在相關的第η個超級訊框

O:\59\59552.ptc 第47頁 4 5 4 4 2 2 修正案號 88Π2318 六、申請專利範圍内之每個影像中複雜度測量的總和；其中Rmin為一個用於對N ” > 1影像編碼之最小平均位元數；以及在將具有該相關第三目標位元數之第η個超級訊框編碼之前，至少有下列步驟其中之一： (a )若必要時，調整相關之第三目標位元數，以避免落至 N_'Rf D-] Σ Γ* -N" ΣΚ,η, 之下，其中： '=η-Ν· 0〇^- 是在視訊程式上傳輸之（n-Nn )th至（n-l)th影像之位元數總和；以及 (b)必要時，調整相關的第三目標位元數，以避免超 Ι,η' ZR -Ν1· '其中Rmax是一個用於對Ν ” > 1個影像編碼之最大平均位元數。 1 2 . —種用於將未經壓縮之視訊源資料編碼並將預先壓縮之視訊源資料加以轉碼之方法，包含下列步驟：將該預先壓縮之視訊源資料部份解壓縮以取得相對之部份未壓縮視訊資料；根據一個統計式多工法而分配用於將該未經壓縮之視訊源貢料編碼之位元，以及根據該統計式多工法分配位元，以便將該上述之部份

第48頁 454422 修正 _案號 88112318 六、申請專利範圍未經壓縮視訊資料轉碼；其中該預先壓縮之影像資料被轉碼以使該預先壓縮影像資料的一個位元速率不同於相關分配位元所提供之一個位元速率。 1 3. —種用於數位視訊之位元分配裝置，其中L個視訊程式被提供給一個編碼器，每個程式具有連續之影像群組 (G Ο P )，每個影像具有一個相關之影像數，包含：提供一個包含至少一個來自L視訊程式中的每一個的 GOP的超級GOP之裝置，其長度為N影像；

計算一個第一目標位元數，T，之裝置，以便根據該超級GOP之影像數，LxN，以及一個視訊程式在其上傳輸之頻道的可得容ΐ而將該超級G Ο P編瑪，其中每個超級GOP包含Ν個超級訊框，每個超級訊框在一個共同暫時參考點具有L影像；為每一第一個第1個程式的每個影像種類定義一個個別之複雜度測量之裝置；計算一個第二目標位元數之裝置，以便將每一第一個超級影像訊框編碼，其中η = 1，…，Ν，其係依據該第一目標位元數，Τ，以及每一第1個影像（在相關的第η個超級訊框内）的複雜度測量，其中1 = 1 ，…，L ;以及

計算一個第三目標位元數之裝置，以便將每一在相關的第η個超級訊框内編碼之第1個影像，其係依據該第二目標位元數以及相關之複雜度測量，以及在相關的第η個超級訊框内之每個影像中複雜度測量的總和；其中：

第49頁 5 4422 _案號 88112318 f6 年 / 月曰_^_ 六、申請專利範圍對每個具有一個共同影像種類之影像使用相同之複雜度測量，該共同影像種類在用於計算第二與第三目標位元數之至少該超級GOP的視訊程式其中之一。 1 4.如申請專利範圍第1 3項之裝置，其中：對每個具有一個共同影像種類之影像使用相同之複雜度測量，而共同影像種類在至少該超級G Ο Ρ的視訊程式其中之一，俾用於計算第二與第三目標位元數。 1 5.如申請專利範圍第1 3項之裝置，其中：該超級GOP之視訊程式具有複數個不同影像種類。 1 6.如申請專利範圍第1 3項之裝置，其t : 一個至少在該視訊程式其中之一之特定種類之第一影〔 .像的複雜度測量被用於超級GOP中至少在該視訊程式其中之一的每個相同種類之後續影像，以便計算該第二與第三目標位元數； 1 7.如申請專利範圍第1 3項之裝置，其中：該視訊程式為一個寬頻通訊網路之通訊而被調適至一個解碼器組。 1 8.如申請專利範圍第1 3項之裝置，其中：在該第1個程式的母個影像被編碼之後而在該超級G Ο P 的最後影像之前，在該第丨個程式之每個影像種類之個別複雜度測量被更新。 I 1 9. 一種用於數位視訊之位元分配的裝置，其中L個視訊程式被提供於一個編碼器，每個程式具有連續之影像萍組 (GOP)，每個影像群組具有一個相關之影像數，包含：

O:\59\59552.ptc 第50頁 454422 _案號88112318 年/月/丄日修正___ 六、申請專利範圍提供一個超級GOP之裝置，該GOP包含至少一個來自每一個L視訊程式中的GOP且具有N影像之長度；計算一個第一目標位元數，T，之裝置，以根據該超級GOP之影像數，LxN，以及一個視訊程式在其上傳輸之頻道的可得容量而將該超級G Ο P編碼；其中每個超級GOP包含N個超級訊框，每個超級訊框在一個共同暫時參考點具有L影像；為每一第1個程式的每個影像種類定義一個個別之複雜度測量之裝置；計算一個第二目標位元數之裝置，以便將每個第n個超級影像訊框編碼，其中η = 1，…，Ν，其係依據該第一目；標位元數，Τ，以及在相關的第η個超級訊框内之每個第1 個影像的複雜度測量，其中1 = 1，…，L ; 計算一個第三目標位元數之裝置，以便將每個在相關的第η個超級訊框内之第一影像編碼，其係依據該第二目. 標位元數以及相關之複雜度測量，以及在相關的第η個超級訊框内之每個影像中複雜度測量的總和；以及用於為不同視訊程式且依據一個相對優先權而提供個別加權因數w之裝置；其中：依據相關之第一視訊程式的個別加權因數而計算用於將每個在相關的第η個超級訊框内之第1個影像編碼之第三目標位元數。 2 0 . —種用於數位視訊之位元分配的裝置，其中L個C訊程式被提供在一個編碼器中，每個程式具有連續之影像組

O:\S9\59552.ptc 第51頁 454422 _案號 88112318 年 / 月曰__ 六、申請專利範圍 (GOP)，每個GOP具有相關之影像數，且至少該視訊程式其中之一包含未經壓縮之視訊資料，包含：一處理預先壓縮影像資料之裝置，以得到至少L個視訊程式其中一個特定資料的部份未經壓縮資料；提供一個超級GOP之裝置，該GOP包含至少一個來自L 視訊程式中的每一個GOP且具有Ν個影像之長度；計算一個第一目標位元數Τ之裝置，以便根據該超級 GOP之影像數LxN以及一個視訊程式在其上傳輸之頻道的可得容量而將該超级GOP編碼；其中每個超級G Ο P包含N個超級訊框，每個超級訊框在一個共同暫時參考點具有L影像；為每一第1個程式的每個影像種類定義一個個別之複雜度測量之裝置；計算一個第二目標位元數之裝置，以便將每一第n個超級影像訊框編碼，其中η = 1 ，…，Ν，其係依據該第一目標位元數T以及在相關的第η個超級訊框内之每一第第1個個影像的複雜度測量，其中1 = 1，…，L ;以及計算一個第三目標位元數之裝置，以便在相關的第η 個超級訊框内之將每一第1個影像編碼，其係依據該第二目標位元數以及相關之複雜度測量，以及在相關的第η個超級訊框内之每個影像中複雜度測量的總和；其中該預先壓縮影像資料被轉碼，以使該預先壓縮影像資料的一個位元速率不同於由相關的第三目標位元數所提~供的一個位元速率。

O:\59\59552.ptc 第52頁 5 4 4 2 2 修正 _案號 88112318 六、申請專利範圍 2 1 . —種用於數位視訊之位元分配的器具，其中L個視訊程式被提供在一個編碼器中，每個程式具有連續之影像組 (GOP)，每個GOP具有一個相關影像數，且其中一個相關於該編碼器之缓衝器自視訊程式接收編碼資料，包含：提供一個超級GOP(包含至少一個，來自每一 L視訊程式GOP)之裝置，其長度為N個影像；計算一個第一目標位元數T之裝置，以根據該超級GOP 之影像數L X N以及一個視訊程式在其上傳輸之頻道的可得容量而將該超級G0P編碼；其中每個超級G 0 P包含N個超級訊框，每個超級訊框在一個共同暫時參考點具有L影像；為每一第1個程式的每個影像種類定義一個個別之複雜度測量之裝置；計算一個第二目標位元數之裝置，以便將每一第n個超級影像訊框編碼，其中n = 1 ，…，Ν，其係依據該第一目標位元數T以及每一在相關的第η個超級訊框内之第1個影像的複雜度測量，其中1 = 1，…，L ; 計算一個第三目標位元數之裝置，以便將每一在相關的第η個超級訊框内之第1個影像編碼，其係依據該第二目標位元數以及相關之複雜度測量以及在相關的第η個超級訊框内之每個影像中複雜度測量的總和；以及下列裝置之 (a)若必要時，調整相關之第二目標位元數，以避一免落至Lha^eKbpn-B%]之下，在第η個超級訊框的第1個影像與

O:\59\59552.ptc 第53頁 4 5 4 4 2 2 _案號88112318 f0年/月，>日修正_ 六、申請專利範圍相關之第三目標位元數一同被編碼之前，其中： lhannelUP。為在該頻道上傳輸之每個影像的平均位元數_;而 BenM為該緩衝器在第η - 1個超級訊框已編碼之後的一個滿溢程度；以及 (b)若必要時，調整相關之第二目標位元數，以避免超過 hanne1(bpf) + Beraax-Ben-!'在第n個超級訊框已與相關之第二目標位元數一同編碼之前；其中Bemax為該緩衝器之一個最大容量。 22. —個用於數位視訊之位元分配的器具，其中該L個視訊程式被提供在一個編碼器中，每個程式具有連續之影像群組（GOP)，每個GOP具有一個相關影像數，且其申一個相關於該編碼器之缓衝器自視訊程式接收編碼資料，且該視訊程式在一個頻道上傳輸至一個解碼器並儲存於一個緩衝器内，包含：提供一個超級GOP之裝置，每個超級GOP包含至少一個，來自每一L視訊程式的GO P且其長度為N個影像；計算一個第一目標位元數T之裝置，以根據該超級GOP 之影像數LxN以及該視訊程式在其上傳輸之頻道的一個可得容量而將該超級G0P編碼；其t每個超級G 0 P包含N個超級訊框，每個超級訊框在一個共同暫時參考點具有L影像；為每一第1個程式的每個影像種類定義一個個別複為度測量之裝置；

O:\59\59552.pcc 第54頁 4 5 4 4 2 2 _案號 88112318 年 / 月 1 ^日_^___ 六、申請專利範圍計算一個第二目標位元數之裝置，以便將每一第η個超級影像訊框編碼，其中η = 1 ，…，Ν，其係依據該第一目標位元數Τ以及在相關的第η個超級訊框内之每個第1個影像的複雜度測量，其中1 = 1，…，L ; 計算一個第三目標位元數之裝置，以便將在相關的第 η個超級訊框内之每一第1個影像編碼，其係依據該第二目標位元數以及相關之複雜度測量以及在相關的第η個超級訊框内之每個影像中複雜度測量的總和；以及至少下列裝置其中之一： (a) 若必要時，調整相關之第二目標位元數，以避免 n+N' 落至芝- Β;，η·ι - 之下， n’=n <-! 在第η個超級訊框的第1個影像與相關之第三目標位元數一同被編碼之前，其中： n+Nr ZRL·係位元數之總合 α=α 為第1個視訊程式之第η個至第（η + Ν ’）個影像所傳輸之位元數總和； Ν’為該解碼器的一個解碼延遲； Behη為該解碼器缓衝器在第η-1個超級訊框已編碼之後的一個滿溢程度；而 Bdmax為解碼器之缓衝器的一個最大容量；以及一 (b) 如果有必要時，調整相關之第三目標位元數之裝

O:\59\59552.ptc 第55頁 4 5 44 2 2 _案號88112318 夕^年/月曰修正六、_請專利範圍置，以避免超過fUe . 在該第η個超級訊框之第1個影像已與相關之第三目標位元數一同被編碼之前。 23. —種用於數位視訊之位元分配之器具，其中L個視訊程式被提供在一個編碼器中，每個程式具有連續之影像組 (GOP)，每個GOP具有一個相關之影像數目，包含：提供一個超級GOP之裝置，每一超級GOP包含至少一個：. 來自L個視訊程式中的每一個程式的GOP且其長度為Ν個影像；計算一個第一目標位元數Τ之裝置，以根據該超級GOΡ 之影像數L X N以及視訊程式在其上傳輸之一個頻道的可得容量而將該超級G0P編碼；其中每個超級G0P包含N個超級訊框，每個超級訊框在一個共同暫時參考點具有L影像；為每一第1個程式的每個影像種類定義一個個別複雜度測量之裝置；計算一個第二目標位元數之裝置，以便將每一第η個，超級影像訊框編碼，其中η = 1 ，…，Ν，其係依據該第一目、標位元數Τ以及在相關的第η個超級訊框内之每一第1個影像的複雜度測量，其中1 = 1，…，L ;

O:\59\59552.ptc 第56頁 ^5442 2 _案號88112318 y口年ί月曰修正_ 六、申諳專利範圍計算一個第三目標位元數之裝置，以便將在相關的第 η個超級訊框内之每一第1個影像，依據該第二目標位元數以及相關之複雜度測量以及在相關的第η個超級訊框内之每個影像中複雜度測量的總和；其中為一個用於編碼Ν ” > 1影像之最小位元平均數；以及至少下列其中之一： (a) 若必要時，調整相關之第三目標位元數之裝置，以避免落至N,.Rmn_ g、之下’ π^η-Ν" 〇(^Ύ 在第η個超級訊框的第1個影像與相關之第三目標位元數一起被編碼之前，其中： yR 。士 π·^.. 為第1個視訊程式之第（η-個至第（η- 1 )個影像所傳輸之位元數總和；以及 (b) 若必要時，調整相關之第三目標位元數之裝置，以避免超過之下’ π-η-ΝΗ ( 在第η個超級訊框之第1個影像與相關之第三目標位元數一同編碼之前；其中Raax為一個用於編碼Ν " > 1影像之最大平均位元數。 2 4. —種用於對未經壓縮之視訊源資料編碼並將預先壓縮之視訊源資料加以轉碼之器具，包含： — 將該預先壓縮之視訊源資料部份解壓縮以得到相對之

O:\59\59552.ptc 第57頁在 5 4 4. 2 2 _案號88112318 7° 年/月日修正_ 六、申請專利範圍部份未經壓縮視訊資料之裝置；根據一個統計式多工法分配位元，以便將該未經壓縮視訊源資料編碼之裝置；根據該統計式多工法分配位元，以便將該部份未經壓縮視訊資料轉碼之裝置；其中該預先壓縮之影像資料被轉碼以便使該預先壓縮影像資料的一個位元速率不同於相關之分配位元所提供之一個位元速率。 2 5. —種用於數位視訊之位元分配之器具，其中一 L個視訊程式被提供在一個編碼器中，每個程式具有連續之影像組（GOP)，每個影像具有一個相關之影像數，包含：一個速率控制處理器；一個超級GOP處理器，一個超級訊框處理器，一個訊框處理器，以及一個複雜度處理器，每一個都相關於該速率控制處理器；其中：該速率控制處理器係回應一個訊號，該訊號定義一個超級GOP，該超級GOP包含至少一個來自L個視訊程式中的每一個程式之GOP且其長度為N個影像；該超級GO P處理器被調適成用於計算一個第一目標位元數T，以便根據該超級G0P之影像數LxN，以及視訊程式在其上傳輸之一個頻道的可得容量而將該超級GOP編碼；每個超級G0P包含N個超級訊框，每個超級訊框在一個共同暫時參考點具有L影像； — 該複雜度處理器被調適成用以為每一第1個程式的每

O:\59\59552.ptc 第58頁 4 5 A 4 2 2 _案號88112318 ^ 年/月日修正_ 六、申請專利範圍個影像種類計算一個相對複雜度測量；該超級訊框處理器被調適成用以便計算一個第二目標位元數，以用於將每一第η個超級影像訊框編碼，其中 η = 1，…，Ν，其係依據該第一目標位元數Τ以及在相關的第η個超級訊框内之每一第1個影像的複雜度測量，其中 1 = 1 ，·，L ;以及該訊框處理器被調適成用以計算一個第三目標位元數，以便將在相關的第η個超級訊框内之每一第1個影像編碼，其係依據該第二目標位元數以及相關之複雜度測量，以及在相關的第η個超級訊框内之每個影像中複雜度測量的總和；其中：對於每個具有一個共同影像種類之影像種類使用相同之複雜度測量以計算該第二與第三目標位元數，該共同影像種類在至少該超級GOP的視訊程式其中之一。 2 6 .如申請專利範圍第2 5項之器具，其中：在該超級GOP的每個視訊程式中具有一個共同影像種類之每個影像使用相同之複雜度測量以計算該第二與第三目標位元數。 27.如申請專利範圍第25項之器具，其中：該超級GOP之視訊程式具有一複數個不同影像種類。 2 8 .如申請專利範圍第2 5項之器具，其中：在至少該視訊程式其中之一的一種特定種類的一個第一影像之複雜一度測量被用於超級G Ο Ρ的該視訊程式辛相同種類的每個後

O:\59\59552.ptc 第59頁 4.4- 2. 2 _案號88112318 年「月（>日修正_ 六、申請專利範圍續影像以計算該第二與第三目標位元數。 29. 如申請專利範圍第25項之器具，其中：該視訊程式被調適成用於經由一個寬頻通訊網路而與一個編碼器族群通訊。 30. 如申請專利範圍第25項之器具，其中：在每一第1個程式之每個影像種類之個別複雜度測量在該第1個程式的每個影像之後，並在該超級GOP的最後程式被編碼之前被更新。 3 1. —種用於數位視訊之位元分配的器具，其中L個視訊程式被提供在一個編碼器中，每個程式具有連續之影像組 (GOP)，每個影像具有一個相關之影像數，包含：一個速率控制處理器；一個超級GOP處理器，一個超級訊框處理器，一個訊框處理器，以及一個複雜度處理器，每一個都相關於該速率控制處理器；其中：該速率控制處理器係回應一個訊號，該訊號定義一個超級GOP，每一超級GOP包含至少一個來自L個視訊程式中的每一個程式之GOP且其長度為N個影像；該超級GOP處理器被調適成用於計算一個第一目標位元數T，以便根據該超級GOP之影像數LxN以及視訊程式在其上傳輸之一個頻道的可得容量而將該超級G Ο P編碼；每個超級G Ο P包含N個超級訊框，每個超級訊框在一個共同暫時參考點具有L影像；一該複雜度處理器被調適成為每一第1個程式的每個影

O:\59\59552.ptc 第60頁 4· 5厶厶2 2 案號 88112318 年/月ί 曰修正六、申請專利範圍像種類計算一個相對複雜度測量；該超級訊框處理器被調適成計算一個第二目標位元數，以用於將每一第η個超級影像訊框編碼，其中 n = 1，…，Ν，其係依據該第一目標位元數Τ以及在相關的第η個超級訊框内之每個第1個影像的複雜度測量，其中 1 = 1，…，L ; 該訊框處理器被調適成便於計算一個第三目標位元數，以便將在相關的第η個超級訊框内之每一第1個影像編碼，其係依攄該第二目標位元數以及相關之複雜度以及在相關的第η個超級訊框内之每個影像中複雜度測量的總和；該速率控制處理器為不同視訊程式根據其中一個相對優先權而提供個別加權因數w ;以及該訊框處理器被調整以計算該第三目標位元數以便依據相關之第一個視訊程式之個別加權因數而將相關第η個超級訊框的每一第1個影像編碼。 32. —種用於數位視訊之位元分配之器具，其中一L個視訊程式被提供在一個編碼器中，每個程式具有連續之影像組（GOP)，每個影像具有一個相關之影像數，而至少該視訊程式其中之一包含未經壓縮之視訊資料，包含·· 一個用於處理預先壓縮影像資料以得到部份未經壓縮資料之轉碼處理器，該資料為至少L個視訊程式中的一個特定資料； ~ 一個速率控制處理器；

O:\59\59552.ptc 第61頁 45442^ _案號88112318 年(月fva 修正_ 六、申請專利範圍一個超級GOP處理器，一個超級訊框處理器，一個訊框處理器，以及一個複雜度處理器，每一個都相關於該速率控制處理器；其中：該速率控制處理器係回應於一個訊號，該訊號定義一個超級GOP者，每一超級GOP包含至少一個來自L個視訊程式中的每一個程式之GOP且其長度為N影像；該超級GOP處理器被調整用於計算一個第一目標位元數T，以便根據該超級G0P之影像數LxN，以及視訊程式在其上傳輸之一個頻道的可得容量而將該超級G0P編碼；每個超級G 0 P包含N個超級訊框，每個超級訊框在一個共同暫時參考點具有L影像；該複雜度處理器被調整以便為每一第I個程式的每個影像種類計算一個個別複雜度測量；該超級訊框處理器被調整以便計算一個第二目標位元數，以用於將每一第η個超級影像訊框編碼，其中 η = 1 ，…，Ν，其係依據該第一目標位元數Τ，以及在相關的第η個超級訊框内之每一第〖個影像的複雜度測量，其中 1 = 1 ，…，L ; . 該訊框處理器被調整以便計算一個第三目標位元數，以便將在相關的第η個超級訊框内之每一第1個影像編碼，其係依據該第二目標位元數以及相關之複雜度測量，以及在相關的第η個超級訊框内之每個影像中複雜度測量的總和；以及 ’ 該預先壓縮影像資料被轉碼，以便使該預先壓縮影像

O:\59\595S2.ptc 第62頁 4 5 4 4 2 2 _案號88112318 夕0 年（月丨>日修正_ 六、申請專利範_圍資料的一個位元速率不同於一個由相關之第三目標位元數所提供之位元速率。 33. —種用於數位視訊之位元分配之器具，其中一L個視訊程式被提供在一個編碼器令，每個程式具有連續之影像組（GOP)，每個影像具有一個相關之影像數，包含：一個速率控制處理器；一個超級GOP處理器，一個超級訊框處理器，一個訊框處理器，以及一個複雜度處理器，每一個都相關於該速率控制處理器；其中：該速率控制處理器係回應於一個定義一個超級GOP之訊號，每個超級G0P包含來自L個視訊程式令的每一個程式之至少一個G0P且其長度為N影像；該超級G0P處理器被調整用於計算一個第一目標位元數T，以根據該超級G0P之影像數LxN以及視訊程式在其上傳輸之一個頻道的可得容量而將該超級G 0 P編碼；每個超級G0P包含N個超級訊框，每個超級訊框在一個共同暫時參考點具有L個影像；該複雜度處理器被調整，以便為每一第I個程式的每個影像種類計算一個相對複雜度測量；該超級訊框處理器被調整，以便計算一個第二目標位兀數’以用於將母一第π個超級影像訊框編碼，其中 n = 1 ，…，N，其係依據該第一目標位元數T，以及在相關的第η個超級訊框内之每一第I個影像的複雜度測量，其一中 1=1 ，…，L ；

O:\59\59552.ptc 第63頁 454422 _案號88112318 歹0年/ 月/二曰修正_ 六、申請專利範圍該訊框處理器被調整，以便計算一個第三目標位元數，以便將在相關的第η個超級訊框内之每一第1個影像編碼，其係依據該第二目標位元數以及相關之複雜度測量，以及在相關的第η個超級訊框内之每個影像令複雜度測量的總和；一個相關於該編碼器之缓衝器，自視訊程式接收編碼資料；該超級訊框處理器接收一個訊號，用於指示該缓衝器的一個滿溢程度；至少其中之一為： (a)若需要時，該超級訊框處理器被調整，以適應相關之第二目標位元數，以避免掉落至Rehannel(bpf)-BeH之下且在第η個超級訊框與相關之第二目標位元數一起被編碼之前； Rcha繼“bpf)為在該頻道上傳輸之每個影像的目標位元數平均數；而 Benq為該緩衝器的一個滿溢程度，且在n - Ist超級訊框已編碼之後；以及 (b )若需要時，該超級訊框處理器被調整，以適應相關之第二目標位元數，以避免超過+ BYi ’且在第η個超級訊框與相關之第二目標位元數一起被編碼之前；其中Bemax為該緩衝器之最大容量。 34. —種用於數位視訊位元分配之器具，其中一L個視'訊程式被提供在一個編碼器中，每個程式具有連續之影像组

O:\59\59552.ptc 第64頁 454422 _案號88112318 夕。年/月丨>曰修正_ 六、申請專利範圍 (GOP)，每個影像具有一個相關之影像數，包含：一個速率控制處理器；一個超級G Ο P處理器，一個超級訊框處理器，一個訊框處理器，以及一個複雜度處理器，每一個都相關於該速率控制處理器；其中：該速率控制處理器係回應於一個定義一個超級G Ο P之訊號，包含至少一個來自L個視訊程式中的每一個程式之 GOP且其長度為N影像；該超級GOP處理器被調整，用於計算一個第一目標位元數T，以根據該超級GOP之影像數LxN，以及一個視訊程式在其上傳輸之頻道的可得容量而將.該超級G Ο P編碼；每個超級G Ο P包含N個超級訊框，每個超級訊框在一個共同暫時參考點具有L影像；該複雜度處理器被調整，以便為每一第1個程式的每個影像種類計算一個個別複雜度測量；該超級訊框處理器被調整，以便計算一個第二目標位元數，以便用於將每一第η個超級影像訊框編碼，其中 η = 1 ，…，Ν，其係依據該第一目標位元數Τ，以及在相關的第η個超級訊框内之每一第1個影像的複雜度測量，其中 1 = 1，·，L ; 該訊框處理器被調整以便計算一個第三目標位元數，以便將在相關的第η個超級訊框内之每一第1個影像編碼，其係依據該第二目標位元數以及相關之複雜度測量，以'及在相關的第η個超級訊框内之每個影像中複雜度測量的總

O:\59\S9552.ptc 第65頁 4 5 4422 案號 88112318 p-t 年！月 a 修正六、申請專利範圍和；一個關聯於該編碼器之缓衝器自視訊程式接收編碼資料，而該視訊程式則在該頻道上傳輸至一個解碼器並儲存於其中的一個緩衝器；該訊框處理器接收一個訊號，用於指示該編碼器的一個滿溢程度；其中至少下列之一： (a)該訊框處理器被調適成在有必要時用以調整相關的第三目標位元數，俾避免落至 n+K' η'-" 之下，在第η個超級訊框與相關之第二目標位元數一起被編碼之前； Ί,η-1 Β n?nR··"' 為第1個視訊程式之第η個至第（η + N ’）個影像所傳輸之位元數總和； Ν’為該解碼器之一個解碼延遲；為該解碼器緩衝器在n-Ist超級訊框的第1個影像已編碼之後的一個滿溢程度；而為解碼器之缓衝器的一個最大容量；以及 (b)若需要時，該訊框處理器被調整，以適應相關之 0C 一第二目標位元數，以避免超過 ώΛι·η’ ，且在第η個超級訊框之第1個影像與相關之第三目標位元數一起被編 ZRL-

O:\59\59552.ptc 第66頁 454422 _案號 88112318 夕0 年/月/>曰修正_ 六、申請專利範圍碼之前。 3 5 . —種用於數位視訊位元分配之器具，其中一 L個視訊程式被提供在一個編碼器令，每個程式具有連續之影像組 (G0P)，每個影像具有一個相關之影像數，包含：一個速率控制處理器； —個超級G 0 P處理器，一個超級訊框處理器，一個訊框處理器，以及一個複雜度處理器，每一個都相關於該速率控制處理器；其中：該速率控制處理器係回應於一個定義一個超級G0P之訊號，每個超級G0P包含至少一個來自L個視訊程式中的每一個程式之G0P且其長度為N個影像；該超級G 0 P處理器被調整，用於計算一個第一目標位元數T，以根據該超級G 0 P之影像數L X N，以及一個視訊程式在其上傳輸之頻道的可得容量而將該超級G0P編碼；每個超級G0P包含N個超級訊框，每個超級訊框在一個共同暫時參考點具有L影像；該複雜度處理器被調整，以便為每一第1個程式的每個影像種類計算一個個別複雜度測量；該超級訊框處理器被調整，以便計算一個第二目標位元數，以用於將每一第η個超級影像訊框編碼，其中 η = 1 ，…，Ν，其係依據該第一目標位元數Τ，以及在相關的第η個超級訊框内之每個第1個影像的複雜度測量，其中 1 = 1，·，L ; 該訊框處理器被調整以便計算一個第三目標位元數，

O:\59\59552.ptc 第67頁 454422 _案號 88112318 f0 年 /月丨>曰__ 六、申請專利範圍以便將在相關的第η個超級訊框内之每一第丨個影像編碼，其係依據該第二目標位元數以及相關之複雜度測量，以及在相關的第η個超級訊框内之每個影像中複雜度測量的總和； R為一個用於對Ν Μ > 1影像編碼之最小平均位元數；其中至少之一： (a) 若需要時，該訊框處理器被調整以適應相關之第二目標位元數，以避免掉落至 N"Rmin- ZR,., 之下，且在超級訊框與相關之第三目標位元數一起被編碼之前；而 η-Ί ι1 Ο ^ 為第1個視訊程式之（η -N " )th至第η - 1個影像所傳輸之位元數總和；以及 (b) 若需要時，該Λ訊框處理器被調整以適應相關之第三目標位元數，以避免超過 N”r_- gRin. , η·=η-Ν·， ’ 且在第η個超級訊框之第1個影像與相關之第三目標位元數一起被編碼之前；其中Rmax為用於編碼Μ" > 1影像之最大平均位元數。 3 6. —種用於對未經壓縮之視訊源資料編碼並將預先壓縮之視訊源資料加以轉碼之器具，包含：

O:\59\59552.ptc 第68頁 ^54422 修正 _案號 88112318 六、申請專利範圍一個編碼器；一個轉碼器； —個關聯於該編碼器與轉碼器之速率控制處理器；其中：該轉碼器部份解壓縮該預先壓縮之視訊源資料以得到相對之部份未經壓縮之視訊資料；該速率控制處理器分配位元至該編碼器以便依據一種統計式多工法而將該未經麼縮之視訊源貫料編碼；該速率控制處理器分配位元至該轉碼器以便依據該統計式多工法而將該部份未經壓縮之視訊源資料轉碼；以及該預先壓縮之影像資料被轉碼至以便使預先壓縮影像資料的一個位元速率不同於由相關聯之分配位元所提供的一個位元速率。

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