TW522740B

TW522740B - Statistical multiplexer and remultiplexer that accommodates changes in structure of group of pictures

Info

Publication number: TW522740B
Application number: TW090109534A
Authority: TW
Inventors: Limin Wang
Original assignee: Gen Instrument Corp
Priority date: 2000-05-05
Filing date: 2001-04-20
Publication date: 2003-03-01
Also published as: CA2407682C; WO2001084905A2; MXPA02010833A; CN1190085C; CN1433641A; AU2001261119A1; CA2407682A1; EP1295462A1; WO2001084905A3; KR20030005320A; US6643327B1

Description

A7 B7 五、發明說明（i 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製發明背景本發明相關於在一多節目傳送 , k %境中，其中一些節目係多工及在一單一頻道上傳送凌 ^ ^ 0 〇要文位视訊節目之換碼及編碼期間之速率控制。通常需要調整所提供之數位滿却# ，双仫視Λ即目，例如在一纜線電視網路或類似網路之一訂購者終、偭機〈一位元速率，例如可以經過一衛星傳送在_負載取嘀上接收一第一組之信號。負載端操作者可以在增加來自例 &…+ Η例如储存媒體或一本地現場播送之本地來源之節目（例如商豐{甘、如商業或其它内容）時想要向前選擇節目給訂購者。另外，係你赍+ 你、a吊而要在一全部可使用之頻迢頻帶寬度内提供節目。係可以茲；λ 你了以猎由配置更多或較少位元想要改變一節目之相關品質等級。據此，已經發展出統計多工器（statmux)或編碼器，包含用於以-特定位元速率編碼未經壓縮數位視訊信號之一选編碼器。也已經發展藉由以—特定位元速率重新壓縮預先塵縮視訊位元流來處理預先壓縮視訊位元流之統計重複多工器（stat remux)，或換碼器。此外，在想要換碼預先壓縮資料同時也編碼用於在—共同輸出位元流中傳送之未經壓縮資料時可以組合-統計多工器及重複多工器之功能。在通常係以一不同位元速率重新編碼壓縮節目時，係编碼用於第一時間，之未經壓縮節目。 · 對於MPEG應用，—統計多工器/重複多工器必須適應三種不同_像類型（I、P&B)，其因爲它們之暫時處理之不同本質，通常需要不同數目之位元。 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)ATi^ilO x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁，>

-------a叮--------- « 522740 A7

五、發明說明（2 ) 位元配置策略應將圖像類型納入考量，元，這表示節目之圖像酬之一重要瞭解之需編碼器可以用於其將輸出之圖像之類型及配置之前規劃，該需求不構成編碼器之問題。然而，這種重要瞭解通常係不適用於其處理預先壓縮視訊位元流之換碼器。所以，應該想要提供用於去除圖像群係適用於所有節目之假設之一統計多工器/重複多工器系統。該系統應該提供用於其不需要圖像群之一重要（先前）瞭解之-統計多工器/重複多工器系統之—新之適合配置策略。孩系統應該可以定址在節目圖像群中之任何改變，包含在GOP長度及/或子G0P長度（在以編碼或顯示方式排列之二個P圖像之間之距離）中之一改變。該系統應該包含用於處理預先壓縮視訊位元流之一換碼器，或歸料處理未經壓縮數位視訊㈣之編碼器及換碼器二者。 ‘ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製此外，該系統應該適應在預先壓縮位元流之該組圖像 (GOP)之架構中例如，因爲切換頻道、廣告插播、在節目内容中之改變（例如，因爲從一電影到一新聞通告或一運動項目之一轉換），及類似改變之改變。該系統應該處理在G〇p 範圍或在一 GOP内產生之架構改變。該系統應該適應在一 GOP長度及/或一子G〇p長度中之改變〇該系統應該克服在整合提供未經屢縮數位視訊程序之預先壓縮節目位元流（其包含例如膠卷及其用於後續傳送之預 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱) ' -- ^22740 A7 B7 五發明說明（先壓縮及儲存之類似器材之視訊器材）中之困難。該系統應該不需要節目之圖像群（GQp架構）之—重要（先前）瞭解（例如，G0P長度及在G〇p中不同圖像類型之配置）。孩系統應m關於其除招致從—預先壓縮位元流摘取之完整GOP架構資訊之外之—GGP之—處理延遲。該系統也應孩避免錯存相關利〇P之資料之需求，因此減少用於換碼所需要之記憶體尺寸。本發明提供具有上面及其它優點之一種系統。發明概述；本發明相關於在一多節目傳送之環境中數位視訊資料之換碼及編碼期間之速率控制。本發明針對-GOP之架構中，例如廣告插播或類似之改變’以依照調整㈣每個圖像之位元配置。可以適應在 GOP長度（增加或減少），及/或子G〇p長度中之—改變。例如，在從ιββρΒΒΡΒΒ·』ιβρβρβρβ之圖像程序中之一改變導致子GOP從三改變到二。子GOP長度包含關於特定圖像類型及其在一中配置之資訊。因此，即使在輸入視訊源中之一改變期間保持= 同GOP長度時，如果子G〇p改變我們可以具有圖像類型之一不同配置。此外，本發明提供一分級位元配置圖運作，其中位元係配置在一超級GOP、超級訊框、及個別訊框等級上。在GOP架構中之改變可以在任何地方發生，例如在〜 GOP或超級GOP内，或一G0P或超級G〇p之一範圍。一曰〜本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -6 ·- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 522740 A7 B7 五、發明說明（4) 節目之GOP改變，則重新計算超級G0P之長度，及依照調整超級GOP位元之配置。如果在一舊GOP到另外節目之一新g〇P期間有一切換，這表示從舊GOP到一舊不完整之g〇p，及然後到新g〇p之〆轉換。本發明之一特定方法提供用於編碼視訊節目之複數L ,該方法包含用於根據包含至少一超級圖像群（G〇p)等級，其中一超級GOP包含來自每個視訊節目之至少一 g〇p，及 (b) —別訊框等級之一分級圖編碼視訊節目之配置位元之步曝配置步藏係相關於視訊節目之個別GOP架構。監視視訊節目之個別GOP架構以偵測其中之任何改變。在偵測到在至少一視訊節目之G〇p架構改變時，根據改變調整用於編碼在超級GOP中視訊節目之位元之配置。所以，因爲一速率控制處理器持續更新用於不同節目之圖像 < 每個圖像類型及配置到最大可能範圍之瞭解，本發明可以最佳化位元之配置。同時提出相關裝置。圖式簡單説明抑圖1説明本發明之提供編碼器及換碼器二者之一統計多工器/重複多工器，及一連接速率控制引擎。圖犮月本發明之一超級圖像群（G〇p)架構。圖3説明本發明之一超級訊框架構。圖4説明圖1之太為^ <本發明統計多工器/重複多工器用於接收資料之一解碼器。 • 7 - t (加 χ 挪公髮-_

發明說明（5) 圖5説明本發明備有子GOP長度改變及超級GOP長度之後續調整之一視訊節目。圖6説明本發明備有G〇p長度中之一增加之一視訊節目。圖7説明本發明備有GOP長度中之一減少之一視訊節目。發明詳細說明本發明相關於在一多節目傳送之.環境中數位視訊資料之換碼及編碼期間之速率控制。 1.緒論 &供最近在數位視訊壓縮及數位傳送方面之優點，係可以在目前藉由一單一類比τν頻道耦合之相同頻帶寬度中傳 ^ ^視Λ節目。爲擠入一固定速率頻道，視訊節目必須共旱頻迢容量，特別的是壓縮原始圖點資料，及換碼壓縮貧料。、編碼器及換碼器可以想像成速率轉換引擎。在一換碼器以一新（低）速率轉換一預先壓縮視訊位元流成爲另外位兀泥時，一編碼器以一較更低之速率壓縮一數位視訊程序成爲位元机。然而，這些壓縮位元流之聚集速率係必須等於或低於頻道速率。這可以藉由控制每個個別速率（獨立編碼）或聚集速率（連接編碼）完成。在獨亙編碼方面，只可以橫越一單一節目之時間及空間 H 70成速率&制。在連接編碼方面，擴展控制於節目維（例如複4節目）。這提供更多配置在節目中間頻道容量方面之自由’及因此更多在複雜節目中間如同在一節目内之圖像品質之控制。 · 一系統係可以放入多向視訊節目成爲一固定速率頻道，、發明說明（6) 如1·如果輸入都係所有未經壓縮數位視訊信號，統計多工器， 2.如果輸入都係所有預先壓縮視訊位元流，統計重複工器’或一 3·如果輸入係未經壓縮數位視訊信號及預先壓縮視訊位凡流二者，統計多工器/重複多工器。在一統计重複多工器只需要換碼器時，一統計多工器具 2編碼器，及-統計多工器/重複多工器具有編碼器及換碼备二者〇圖1説明根據本發明之一統計多工器/重複多工器系统。 ^统計多工器/重複多工器I统1GG之輸人可以包含未經壓 4視Λ程序及/或預先壓縮位元流。未經壓縮數位視訊程序，例如節目以2係藉由編碼器12〇及13〇個別例如使用 MPEG視訊編碼標準編碼。係藉由換碼器刚及15〇、贈架構皿視$142及152 ’及隨意位元速率功能144及154個別處理預先壓縮節目（例如位元流）L_丨及[。可以使用任何已知換碼器架構。例示G〇P架構監視請及152如同將在下面以提供第(l_ 1)及第L節目之G0P長度Nl.，及Nl，及子G〇p長度I及w 〈更加詳細方式討論對其對不同節目（對標定位元速率取應到調整位元配置之速率控制處理器11〇之運作。隨意及使用例示位元速率功能144及154來監視預先壓縮輸入資料訊框之位元速率。如另外—於方程式論， 522740 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製五、發明説明（7 ) 速率控制處理器可以減少用於一換碼器之標定位元速率，如此其不超出測量位元速率。〜本發明係在只出現預先壓縮位元流時運作，並適扃 ί經f縮節目資料，但是不需要。因此雖然如W所示料間化只有二個，係可以適應任何數目之預先壓縮位元流。換碼之資料及編碼之資料（在出現時）係在—頻道上傳送 kiMj解碼③主體之前提供到_多工器⑽及緩衝器 no。頻道可以係、-多頻帶通信網路之部分，例如像是一電纜或衛星電視網路。可以從任何資源，例如像是一儲存媒體（例如磁帶或光 )或k衛星傳送或統計多工器提供預先壓縮節目資料，可以本地提供科係從—遙控資源接收之在相關於預先，縮資料中之使用之像是用於廣告插播或本地新聞或其節目之插播之預先壓縮資料。、’爰衝态1 70傳运-完整等級信號到其可以根據避免一緩器溢位或向下溢位來調整標定位元配置一速率控制處理 110 〇例如-使用者介面1()8可以與速率控制處理器uo通作設f用於編碼器120、130之一G0P架構，指出表示成具及提出一較高優先之一些編碼器或換碼器。統計多工器/重複多工器系統100提供在一節目内，及如果需要的話，在節目之間之—相闕相同圖像品質(或在配置不同節目優先時其它提出之品質等級）。爲完成本目的，根據如同-訊框等級節目複雜測量之一節目優先在節目之間

訂它 .衝器以有

•I 本纸張尺度適财關家標準（CNS ) A4規格（ 10- 522740 A7 B7__ 五、發明說明（8 ) 動態配置頻道容量。每個MPEG編碼器120、130或換碼器14〇、15〇分別從一速率控制處理器110在每個訊框接收標定數目之位元，^、丁2

Tm，及TL。速率控制處理器i 1〇包含一超級G〇p等級處理功能106、一超級訊框等級處理功能1〇4、一訊框等級處理功此102，及一複雜度處理器丨〇5。這些處理功能可以共子像疋圮憶體及處理晶片之共同硬體，但是用於簡化係個別揭示。藉由調整在MPEG編碼器及換碼器中之量子化變數，以符合用於一節目之每個訊框之標定數目之位元。然後傳送如同使用於每個訊框之平均量子化變數Q之壓縮位元之產生數目R，表不成回饋信號到速率控制處理器丨丨Q。特別的是，、.扁碼态120、編碼器130、換碼器14〇及換碼器15〇分別使用 1子化變數Ql、分別產生心、R2、RL.^RL位凡。複雜度處理器105使用用於每個節目之R&Q計算相關複雜度數値c。然後速率控制處理器丨1〇決定用於各新節目 Λ框或根據以訊框等級之節目複雜度之圖像之位元之一新標定數目。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製速率杈制處理器110也反應於來自換碼器14〇、15〇之G〇p 架構資料。 …理想上，一統計多工器/重複多工器系統根據節目之相關 j誰度測！在輸入節目上配置頻道·容量。也就是，更複雜節目係配置更多位元，及低複雜節目係配置較少位元。用、、。足速率’這根據該節目及其它節目複雜度測量也使 -11 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 522740 A7 B7 五、發明説明（9 ) 用用於一節目之配置速率。因爲節目複雜度可以提供時間改變，如同節目之相關複雜度測量改變。因此在節目上之頻道容量之配置，或位元配置必須係一時脈改變功能（例如，在一訊框對訊框偏壓上）。此外，MPEG(1994 年 3 月之 IS0/IEC(MPEG-2 )， ''活動圖像及相關音訊之一般編碼〃）以暫時處理之項目定義三種不同圖像類型（I、P及B)，及三種圖像（GOP)之架構可以非常彈性。因爲三種暫時處理之不同本質，三種圖像可以需要非常不同數目之位元。因此，聰明地使用在輸入節目上之位元安排’節目圖像架構也應該納入考慮。然而，用於一換碼器，係埋藏節目圖像架構在預先壓縮位元流中及因此係不適用亦表示成接收之位元流。在例如藉由大約一 GOP掃瞄位元流，一換碼器可以得知一輸入預先壓縮位元流之節目圖像架構時，這導致處理延遲及用於其增加費用之額外記憶體空間之需求。此外，一助長之複雜性係額外記憶體需求將改變用於提供不同GOP長度之節目。本發明根據節目GOP架構之一重要瞭解係不適用於換碼器之假設運作。本發明開始提供一合理假設節目圖像架構 (GOP長度及子GOP長度），及在需要時對假設架構提供平緩調整。在許多情況中第十五個圖像之一 GOP長度及三種圖像之一子GOP長度係合理之假設架構。例如，在N=10及 Μ二2相關於"·ΒΙΒΡΒΡΒΡΒΡΒΙ.··之一圖像架構時，N=15及 M=3相關於···BBIBBPBBPBBPBBPBBI.··之一圖像架構。 2.動態位元配置 -12- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 522740 A7 B7 五、發明說明（經濟部智慧財產局員工消費合作社印製在L.Wang及A.Luthra於1998年8月27日提出，及案名爲、、用於壓縮及未經壓縮數位視訊信號之統計多工器之動態位元配置〃之u.s·專利申請案ΝΟ·09/141，265中討論用於一統計多工器系統之一分級動態位元配置策略。在分級制度之頂部等級，引入一超級G0P(圖像群）之觀念。特別的是，觀念上分割節目成每個具有係配置相同少量之位元之〗、ρ及β 圖像之相同數目之超級GOP。以分級制度之一中間等級定義一超級訊框，其係訊框之一集合，在相同訊框頃刻來自其中一節目。根據其相關複雜度測量配置超級訊框一標定速率。相同觀念係擴展到在分級制度之一較低等級之正常、個別訊框，其中用於一訊框之一標定速率係比例於其之複雜度測量。此外，爲確保編碼器及解碼器緩衝器永遠不會溢位或向下/ϋ位’及限制每個個別平均速率，係在用於超級訊框如同用於正常訊框之位元之標定數目上施加額外限制。本發明擴展分級動態位元配置策略到一統計多工器/重複多工器系統。 2.1超級GOP及正常速率如圖2所示，我們觀念性分割l輸入視訊節目成在每個圖像類型之訊框之數目方面之完全相同之超級G〇ps(L、Ν)。一第一超級GOP 200包含從節目1(2 1〇)、節目2(220)…直到L 節目（290)之資料訊框。每個節目部分，例如21〇、220、290 ，包含一些來自一或更多GOPs之完整訊框。一第二超級 G〇P 202包含從節目1(212)、節目2(222)…直到L節目（292) -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐）~"" ' (請先閱讀背面之注意事項再本頁) 士 · --線： 522740 A7 B7 五、發明説明（12 320···直到L節目之訊框330之資料訊框觀念上係配置在超級詋框300中。明顯，一超級GOP包含]^超級訊框。因此，因馬這些L節目可以具有不同G〇p架構·，在一超級訊框中乙訊框可以具有不同圖像類型。用於超級訊框η之位元之標定數目係給定如下； L Σα：^ LnA.ru τη + nlpa^r/pCLP + nlBaiPiYBClB}

R 經濟部中央標準局員工消費合作社印製

其中Cl，n，t係用於提供圖像類型te{I，P，B}之節目1之訊框n 之複雜度測量，及其根據ί、P或B之相關圖像類型可以係G ci’p ’或C1B其中之一。TM5定義用於一訊框之一複雜度測量表7F成由訊框及使用於該訊框之平均量子化變數產生之位元之數目之結果。係也讓其它複雜度測量。 A係用於定址節目1之空間解答之一常數係數。 Θ 1係用於定址節目1之量子化（或優先）加權係數，其係將藉由節目提供者決定。厂i，n，t係用於補償節目1之訊框η之圖像類型te{l，p，B}之一常數係數，其根據I、P或B之圖像類型可以係r〖、rp，或厂B其中之一。 ηι，ι、η丨p及n丨，6個別係用於在目前超級g〇p中節目1之I、p 及Β圖像類型之維護數目，用於一新超級GOP，係重設它們，及然後藉由在係處理相關類型之一圖像之後之一減少。R = U R係用於定義如目前超級GOP之位元之維護數目。其中，ΊΥη·!及R1>n·〆®別係用於節目1之訊框n-1 15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 522740 A7 B7 13 五、發明說明（又標足及實際速率。因此，g (了,d—U可以爲正或負之來自郎目1 1,2,...^L之訊框n-1之殘餘位元之數目。在一新超級GOP之開始，需要更新r表示成r=r+Tlxn，其中在方程式 <右側之R可以係正或負之來自先前超級G〇P之殘餘位元之數目。注意在方程式（3)之右側之分子係用於在超級訊框^中所有訊框之複雜度測量之總和。另方面，可以考慮分母如用於在目前超級訊框中所有保留訊框之複雜度測量之總和。因此，方程式（3)實際配置用於相稱於超級訊框之複雜度測 !之一超級訊框之位元之一標定數目。 2 · 3防止解碼器緩衝器溢位及向下溢位爲防止解碼器緩衝器170溢位或向下溢位，藉由設定用於超級釩框之用於標定速率之較高及較低連接施加明確限制。這係可以藉由根據在前面提及之u s•專利申請No 提出之技術完成。 2·4用於正常訊框之標定速率給足用於一超級訊框η之位元之一標定數目，I，係可以計算用於在超級訊框内節目1之訊框η之位元之標定數目， Τ1，η，如下： . (4 其中，在右側之分母係用於節目丨之訊框n之複雜度測量及係可以考慮分子如用於超級訊框n之複雜度測量。因此 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 2Q7八笤請先閱讀背經濟部智慧財產局員工消費合作社印製之注意事項

522740 A7 B7 14 五、發明說明（ ’係配置—訊框相關於其之複雜度測量之一標定速率。根=框相關（複雜度測量藉由方程式⑷決定之標定速於換碼器’彳以需要另外調.整。特別是用於藉由方 ^⑷以之―訊框之標定速率可讀大或較小利於在輸入預先壓縮位元流中之訊框之舊速率 '然而，一速率轉換換碼用於以—新速率轉換—縣壓縮視訊位元流成馬另外位X流之-種裝置。不管是否新位元速率係小於或大於舊位元速率，其不可以改進一預先壓縮視訊信號之品質。因此，配置更多位元用於一（預先壓縮）訊框浪費該位元 ^因此，相關於本發明，如果用於節目丨之訊框^之標定速率，Tu，（4)係大於在輸入預先壓縮位元流中訊框之舊速率假。又 RqM，丨，η ’係應該施加舊速率·，即，

I l.n Τ，

R old Α.η (5：經濟部智慧財產局員工消費合作社印製故可以藉由使用圖1之例示位元速率功能144、i54測量在接收位元流中一圖像之位元速率完成。例如，如果需要的話，使用一位元計數器，及傳送這資訊到速率控制處理器 110減少用於相關換碼器之配置之位;元，T，。 2 · 5防止解碼器緩衝器溢位及向下溢位圖4説明用於接收來自圖i之統計多工器/重複多工器之資料之一解碼器，其中係摘取及解碼一選擇之節目之槽腔。在接收終端480，解碼器495選擇想要之節目及經過一解多 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 522740 A7 五、發明說明（ 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣工器485摘取（解多工）相增、n ^ ^ <才曰腔。解多工位元流係以一可 ^率，為碼器之責任係確保解碼器緩衝器4 位或向下溢位。因此施加額外限制於編碼器。 <係可以使用在前面提 ,, 疋次專利申請NO__之技術在用於每個正常訊框成。疋速率上施加一限制來完 2 · 6取大及最小速率之限制我們也可以藉由限制用於在—指定範圍内每個訊框之標目控制在數量明確之訊框上之平均位元速率。這係可以使用在前面提及之U S表剎由、土 ^ u•&寻利申請NO·__之技術完成〇 3·在GOPS節目中之改變節目⑽架構（包含G0P長度、圖像之類型及配置方式， =子GOP長度）在決定如方程式（3,4)所示之用於—訊框之一標足速率方面扮演重要角色。然而，-節目GOP架構可以從時脈到時脈改變。例如，用於—換碼器，輸入視訊位元流可以包含㈣先編碼其提供不同⑽架構之像是膠卷、新聞、運動、音樂等之不同材料/内容之部分。另外例子係廣口插播，其中係可以預先編碼插播之廣告提供除係所插播之原始節目外之一不同GOP架構。相關於本發明，適用於在節目G0P架構中例如調整超級 GOP之尺寸及用於決定訊框之標定速率之其它參數之改變之位元配置。 3.1子GOPS節目長度 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 -------訂---------線 _ -18- 522740 A7 B7 、發明說明（ 16 下面揭示用於一例子節目1 土一μ 目圖像架構之一大致格式。第列係以顯示方式排列及第- 不一列係以編碼方式排列： •Hu 一·凡，Λ/ -1 2 m··、/

B ►Λ/. .../ Β R D m ^-(Λ/ -!)*Ι 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製其中，下標符號係圖像之暫日辛夫I 咖長度及子GOP長度。在壓VS，及Ν|及Μ|個別係 ♦、啦視成位元流中之圖像係以 Γ方式排列輸入到一換碼器。顯示排列係以解碼器回復0 用於其编碼未經壓縮視訊資料之―編碼器，因爲係可以利用G0P節目架構，係可以利用在_節目之子G〇p長度中 (改變，因此讓編碼器在料位元配置之前計割。 —然而，用於-換碼器，係以輸入預先壓縮位元流方式埋賊j子GOP架構中（改變。相關於本發明，如果藉由檢查目前圖像及先前即圖像之暫時參考，先前圖像係Η或一 ρ圖像，係在每個目前訊框/圖像（Ι、ρ或的計算一節目之子 GOP長度。如果先前圖像係—Β圖像，我們不檢查子G〇p。在MPEG語法中，係包含—圖像之暫時參考在其係、配置在用於圖像之壓縮位元之開始之部分之圖像頭部中。特別的是，、暫時參考"項目係相關於每個，人圖像之—ig位元未配置整數。其係藉由用於每個輸入訊框之―，滿组增加。例如，暫時參考可以具有67'68、69,及第四個這種 <數値。因此，一換碼器（或，更特別的是，圖丨之相關G0P 架構監視^42或152)可以在換碼器實際處理（換碼）圖像之 -19, ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐）. (請先閱讀背面之注意事項再本頁) · 線· 522740

五、發明說明（17) 前存取一目前圖像之暫睡夂守多考。因爲已經處理過圖像，已經可以利用一先前1或P圖像之暫時參考。圖5説明相關於本發明之提供在子GOP長度中之一改變，及超級GOP長度之後續調整之一視訊節目。又王意，用於不同節目匕…丄之節目GOPs係不需要互相調整。其係換碼之-例子節目！包含具有一第一G〇p架構（G〇p長度及/或子GOP長度）之GOPs546、548及55〇，及具有一第二不同00?木構〇(^552、554及556。注意在相同時間（}〇1>架構可以改芰用於多於一節目。依照調整超級G〇p長度及位元安排。此外，如上所述，節目可以只包;含換碼資料，或換碼及編碼資料二者。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製在5 1 0指示之一時間，係決定提供長度，，之一舊超級GOP530。在係決定一新超級g〇P長度，Nnew，時，用於每個節目之一子GOP(在以编碼或顯示之一方式排列之二個 P圖像之間之距離）不改變直到在5 10指示之一時間。讓 temp一ref_picl及temp_ref_pic2係個別用於先前ι或p圖像及用於節目1之目前圖像之暫時參考。如果先前圖像係一 I或P圖像，及.目前圖像係一 B圖像，B 圖像應該在I或P (以顯示方式排列）之前顯示。因此，B圖像具有一較小暫時參考。現在，如果目前圖像係一 I或P圖像，用於節目1之實際子G Ο P長度係：

Mi,actuai= temp_ref__pic2- temp__ref^pic 1 (6) -20- 本紙張尺度綱中關家鮮（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐) 522740 18 五、發明說明（相反，如果目前圖像係一 B圖像， M, ,actual- temp__ref__picl. temp_ref^piC2+1 (7) 决走/又有用於其之先前圖像係一 B圖像之一目前圖像之子 GOP。在圖5中目前圖像之開始，其係在一時間515，一！圖像及GOP552之第-圖像。後面圖像之開始係在—時間別。月.〜、如果M「M丨，actua丨，用於節目1之目前子G〇p係正確。因此，不需要另外行動。然*，如果Μι，Μ一|，我們設定，及調整其它係數如下： 1·弟一 ’郎目GQP長度，Νι，必須可以藉由新Μι(即完整分割，沒有餘數）分割。如果不是，我們藉由下式調整之 N, = [N, / Μ,] . Μ, 其中[/]指示提供結果之截斷之整數除法趨向零。例如，假設初始Nj=15及Μ=3。然後，μ改變爲Μ=2。使用方程式8，調整節目g〇p長度Ν|=14。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2.第二，如果Ν,改變，我們藉由使用方程式（1)重置超級 GOP長度。在時間52〇，新超級G〇p 54〇n〇w正好在後面圖像開始。注意節目GOPs不需要相稱於新超級G〇ps。在（新）超級GOP 540中卜p及b圖像之數目係也可以提供新超級 G0P長度，假設Nnew，計算，個別表示成^广(n/n七 N/N】、ϋι，Ρ=Νι，Ρ* 卿十麵，及ni B=Ni B* 卿ι)=Ν

Α I,I 3·最後，用於（新）超級G0P之少量之位元現在係等於： T LxNnew (LxNnew) · Rchannel(bpf) · (9) 然而，用於第一（新）超級G〇P54〇之位元之數目係可以稍微不同於其它，因爲先前超級（}〇1>53〇(提供長度係具有 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 522740 A7 19 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（其係先前配置之殘餘位元之一末完成超級G〇p，但是還不使用在超級GOP540後面之後續超級G〇ps。根據本發明，可以配置這些位元到第一新超級G〇p54〇。特別的是，設定

係舊超級G0P長度及ν'係在已經處理過之舊超級G〇P 中節目1之訊框之數目。然後用於第一新超級G〇p之位元之餘數係： ^ T LxNnew+[ T LxN« -(T LxN〇ld ~ R)] (10) 其中’ 丁 LxN，係用於LxN'訊框之.少量位元及（T LxN。丨d — R) 係使用於在售（未冗成）超級GOP 530中訊框之位元之數目。因此，[T LXN…（T LxNQld — R)]指示來自之舊（未完成）超級 GOP530之殘餘位元。提供更新之資訊，我們可以決定用於目前及未來訊框之 ‘走速率（方程式3及4)。注意如果先前訊框係一 I或一 p圖像 ’在每個釩框係可以改變及/或修正一節目之子G〇p長度，及如果需要的話，係也依照調整其它係數（方程式丨〇)。 4.2GOPS節目長度 ;襄Ni，〇id及NUew個別係用於節目1之先前及目前G〇ps^ GOP長度。有關於(3〇?長度之三種情形，即， N, N N丨 N丨 =N, ,〇ld l，r > Ν < Ν, l,old ,old (11) 及Ni new二者係可以使用於編碼器。然而，用於一换碼态，在G0P長度上之資訊係埋藏在輸入預先壓縮位元流中。在處理好節目1之目前G0P之前係不可以使用Ni，new。 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 522740 A7 五、發明說明（20) 我們設定用於換碼器之目前GOP長度。明顯，如果N|，new=N严，我們具有用於節目1之修正GOP長度。圖6揭示其中用於目前GOP之新GOP長度係長於目前使用之GOP長度之一例子。節目1包含具有一第一 GOP架構之GOPs 646、648及652，及一第二，不同GOP架構之GOPs 654、656及658。當一新超級GOP 640在一時間620開始時，一舊超級GOP 630在一時間610開始。例如舊GOPs從一時間632擴展到一時間635，及從一時間635擴展到一時間620。一新G0P從一時間635擴展到一時間650。如果N丨，new> N|=N|，old，即，實際（新）節目g〇P長度係長於目前使用（舊）之G0P長度。G0P架構監視器（142,152)企圖在一時間620，在N!訊框之目前G0P之終端取得一 I圖像。然而，在時間620係不能實際取得一節目G0P之終端。根據本發明，這警告G0P架構監視器在G0P架構中之一改變。特別的是，係可以斷定實際G0P長度係長於目前假設之G〇p長度。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製此外，因爲節目G0P架構（圖2)之本質，新G0P長度將係至少較(—子G0P長度）額外圖像長。其中，我們假設在— G0P内子G0P長度Μ不改變。藉由額外圖像]vf:擴展N!圖像之目前G0P，即， N,=N, + M, (12) 提供新N,，我們藉由方程式（1)重新計算超級G0P長度，及藉由方程式（2)重新計算用於第一新超級G0P9(及後續超 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ' 522740 •κι _Β7_ 五、發明說明（21 ) 級GOPs)之少量之位元。如在一時間620所示，第一新超級 GOP640係相稱於節目1之目前P圖像。因爲來自先前超級 GOP630之殘餘位元，係重新計算用於新超級GOP640之位元之數目如： R LxNnew+[ T LxN* -(T LxNold - R)] * (13) 其中Nold&Nnew個別係舊及新超級GOP長度，及Ν'係在已經處理過之舊超級GOP630中節目1之訊框之數目。如果用於節目1之擴展之G0P仍然係短於實際G0P，我們重複上面程序（例如，藉由方程式12增加NJ直到到達實際GOP終端0 圖7揭示其中用於目前GOP之新G0P長度係短於目前使用之G0P長度之一例子。節目1包含具有一第一 G0P架構之GOPs 746、748及752，及一第二不同G0P架構之GOPs 754、756、758及760。當一新超級G0P 740在一時間720開始時，一舊超級 GOP730在一時間710開始。一舊G0P從一時間732擴展到一時間735，及從一時間735擴展到一時間750。一新G0P從一時間735擴展到一時間720。經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣如果old，即，實際G0P長度係短於目前使用之G0P長度。在N!訊框之目前G0P之終端之前（在時間720) 係將取得一 I圖像（其指示一新G0P之開始，在一 G0P中只有一 I圖像）。在這點，因爲已斷定G0P 754，G0P架構監視器知道實際G0P長度，，。我們設定％ = 。此外，提供新節目G0P長度，&，我們藉由（1)重置超級G0P長度 -24 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 522740 A7 經濟部中央標準局員工消費合作衽印製五、發明説明（22 ) 及藉由（2)重新計算用於新超級g〇p之少量之位元。再次因爲來自先前（未完成）超級G〇P730之殘餘位元，用於第新超級GOP740之位元之數目係可以稍微不同於用於後續之G〇Ps，也就是， Τ'' LxNnew+[ T Lxn，-(丁 LxNold — R)] (14) ”中N〇id及Nnew個別係舊及新超級G〇p長度，及ν'係在已經處理過之舊超級〇〇?730中節目1之訊框之數目。 4.速率控制旦用於一節目之一訊框之標定速率係設定，下面步驟係例如藉由像是在統計多工器/重複多王器系統之編碼器及換碼為中之量子化變數之編碼係數達到這速率。可以使用任何適用之像是那些提供MPEG編碼器使用之速率控制圖。其中一些係也可以施加於換碼器。較佳爲使用連接速率控制根據節目之複雜度測量動態配置在節目之間之頻道容量。 5 ·結論統计重複多工益系統具有可以處理未經壓縮數位視訊仏號及預先壓縮視訊位元流二者之編碼器及換碼器。該系統執行一種新適用之速率控制，其在未經壓縮數位視i信旎及預先壓縮視訊位元流中之一之輸入視訊節目上以一框對訊框偏壓動態配置頻道容量。適用於適用之速率控之位元配置策略係可以在輸入預先壓縮位元流中定址2 像架構（例如在G0P長度及子G〇p長度方面之改變）中之改。在係偵測到這種改變時，重新計算位元配置。訊制圖變 -25-

(請先閲讀背面之注意事項再本頁)

訂 522740 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（23 ) 此外，在-超級G0P等級上，然後在一超級訊框等級上，最後在一別訊框等級係提供分級位元配置。雖然已相關聯於多種特定執行方法説明本發明，應㈣解在不離開中請專利範圍中提出之發明範圍下仍可;;完成多種應用及修改。 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims

522740 第090109534號專利申請案中文申請專利範圍修正本(91年8月) A B c D

六、申請專利範圍 1 * 一種編碼複數L之視訊節目之方法，包含以下步驟：配置用於根據包含至少：（a)一超級圖像群（G〇p)等級，其中一超級GOP包含至少一來自每個视訊節目之GOP , 及(b)—個別訊枢等級之一分級圖編碼视訊節目之位元；其中該配置步騾係反應於视訊節目之個別GOP架構；監视視訊節目之個別GOP架構以偵測其中任何改變；及當倘測到在至少一视訊節目之G 〇p架構中之一改變時，根據該改變調整用於在超級G〇p中編碼视訊節目之位元之配置。 2 ·如申蜻專利範園第1項之方法 > 其中：該監视步驟依一訊框接著一訊框為基礎監視視訊節目之 GOP架構。 3，如申請專利範園第1項之方法，其中：在GOP架構中之改變係因在一视訊源中之一改變。 4-如申請專利範圍第1項之方法，其中：在GOP架構中之改變係因在相關视訊節目中之一廣告插播。 5·如申請專利範圍第1項之方法，其中：用於視訊節目之傳送速率之一集合係在一完全可利用之頻道速率内保持。 6.如申請專利範圍第1項之方法，其中：視訊節目係在寬頻通信網路上傳送到一解碼器群。 7·如申請專利範園第1項之方法，其中：刀級圖包含在超級GOP等級及訊框等級之間之一超級訊本纸張尺度適用巾國@家鮮(CNS) A4規格(210X297公爱) 522740

框等級；及各超級訊框包含一來自每個视訊節目之一共同訊框時點之L圖像。 ^如申請專利範固第1項之方法，其中·· L視訊節目具有個別可改變之位元速率众 9·如申請專利範固第1項之方法，進一步包含下列步驟：決定在用於至少一視訊節目之預先壓縮資料之一訊框之該配置步驟中所設定之標定位元速率是否大於訊框之一测量位元速率，以及，如果是，則減低標定位元速率到辦量位元速率〇如申請專利範園第1項之方法，其中：複數视訊節目包含至少二預先壓縮视訊節目，及相關編瑪包含換碼。如申請專利範園第10項之方法，其中：複數視訊節目進一步包含至少一具有未經壓縮視訊資料之视訊節目。 1 2 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中： GOP架構包含一節目G〇p長度. 13·如申請專利範圍第12項之方法，包含另外步驟：當偵測到在至少一視訊節目之一節目GOp之長度中之一改變時，開始一新超級GOP，及另外配置位元。 !4·如申請專利範固第12項之方法，其中節目G〇p長度係用於至少一視訊節目之未經壓:縮視訊資料，進一步包含下列步驟： -2- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐)

訂

522740 A B c D

「、申請專利範圍〜在可以完成節目GOP長度之一測量之前，提供用於節 GOP長度之一假設數值；在可以完成测量時，测量節目GOP長度；及對該數值比較測量之節目GOP長度及，如果有—誤差，設定該數值於測量之節目GOP長度。 15,如申請專利範園第13項之方法，其中：先前已配置但未使用之一先前超級GOP未用之位元，致使位元配置於新的超級GOP - 16 ’如申讀專利範固第1 $項之方法，進一步包含下列步驟· 根據改變之節目GOP長度計算新超級GOP之一長度。如申請專利範園第15項之方法，其中：根據在先前超級GOP中處理之訊框之一數目決定不用之位元。 18·如申請專利範園第1項之方法，其中： GOP架構包含一子GOP長度。 19,如申請專利範圍第18項之方法，進一步包含下列步驟：當偵測到在至少一視訊節目之一予(3QP之長度中之一改變時’開始一新超級GOP，及另外配置位元 20，如申請專利範圍第is項之方法，其中：在以該配置步驟方式配置位元到一 I圖像之後，計算子 GOP長度。 21 ·如申請專利範圍第1 §項之方法，其中：子GOP長度係相關於在一節目GQp中連績之p圖像間之一距離。本纸張尺度適用中國國冬標準(CNS) A4規格(210X297公爱) c 74 2 2 5

2·如申請專利範圍第i g項之方法，其中：當—節目之一目前圖像係一 I或P圖像，及一先前圖像係 —1或P圖像時，根據在目前圖像及先前圖像之暫時參考之間之一誤差決定子GOP長度α 23'如申請專利範園第18項之方法，其中：當一節ϋ之一目前圖像係一Β圖像，及一先前圖像係一j 或Ρ圖像時，根據在目前圖像及先前圖像之暫時參考之間之一誤差，加上一圖像決定予(3(>1>長度。如申請專利範園第18項之方法，進一步包含下列步驟：在處理一 I或Ρ圖像之後，計算子GOP長度。 25，如申請專利範圍第18項之方法，其中子GOP長度係用於至少一视訊節目之預先壓縮視訊資料，進一步包含下列步騾：在可以完成子GOP長度之一測量之前，提供用於子GQp 長度之一假設數值；在可以完成測量時，測量子GOP長度；及對該數值比較測量之子GOP長度及，如果有一誤差，設定該數值於測量之子GOP長度。 26,如申請專利範圍第18項之方法，其中：當偵測到在子GOP長度中之一改變時，計算一相關新節目GOP長度。 27·如申請專利範圍第26項之方法，其中：根據 Νΐ,ηενν^Νι,οίζΐ/Μι,ϊ^νν] Μ 1，new 計异新節目 qQP 長度 Nl,new ；本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐) A B c D

522740 六、申請專利範圍其中Ν1>()1€!係先前節目GOP長度； Mhew係新子GOP長度；及指示提供結果之截斷之整數除法趨向零。如申請專利範園第26項之方法，其中：在計算新節目GOP長度之後，根據其計算一新超級GOP 長度，及依照配置位元到新超級GOP。 29,如申請專利範園第1項之方法，其中： GOP架構指示在一節！ GOP中圖像類型及它們之配置方式- 30·如申請專利範園第1項之方法，其中：根據個別視訊節目之節目GOP長度之一至少共同多向決定超級GOP之一長度。 31. —種用於編碼複數L之视訊節目之裝置，其包含：用於根據包含至少（a)—超級圖像群(GOP)等級，其中一超級GOP包含來自每個视訊節目之至少一 GOP，及（b) — 個別訊框等級之一分級圖編碼視訊節目之配置位元之方法；其中該配置方法係反應於視訊節目之個別GOP架構；用於監視視訊節目之個別GOP架構之方法，以偵測其中之任何改變；及當偵測到在至少一視訊節目之G OP架構中之一改變時，根據該改變調整用於在超級GOP中編碼視訊節目之位元之配置方式之方法。 32. —種用於編碼複數L之視訊節目之裝置，包含： -5- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 522740 A B c D 年 PJ ,4u -^^51 ί'·〆六、申請專利範圍至少二換碼器，其用於接收相關一資訊節目之預先壓縮資料；一速率控制處理器，其用於根據包含至少（a)—超級圖像群（GOP)等級，其中一超級GOP包含來自每個视訊節目之至少一 GOP，及（b)—別訊框等級之一分級圖編碼视訊節目之配置位元；其中該速率控制處理器係反應於视訊節目之個別GOP架構*及一 GOP架構監视器，係相關於每個換碼器之用於監视視訊節目之個別GOP架構以偵測其中之任何改變；其中當偵測到在至少一視訊節目之GOP架構中之一改變時，該速率控制處理器根據該改變調整用於在超級GOP 中編碼视訊節目之位元之配置方式。 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐）