TWI245570B - Apparatus, system, and method for video encoder rate control - Google Patents

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TWI245570B TW093131428A TW93131428A TWI245570B TW I245570 B TWI245570 B TW I245570B TW 093131428 A TW093131428 A TW 093131428A TW 93131428 A TW93131428 A TW 93131428A TW I245570 B TWI245570 B TW I245570B
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Description

1245570 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明大致地有關視頻壓縮編碼器之速率控制，且更 特別地，本發明有關以區塊爲主之視頻編法的恆定位元速 率（CBR )及可變位元速率（VBR )控制，包含但未受限 於MPEG相容之視頻編碼法。 【先前技術】 視頻壓縮一般使用於降低經記錄之流水視頻的資料儲 存及/或傳輸之要求，例如動畫專家群（MPEG )標準界定 若干常用的視頻壓縮標準。 MPEG-1打算用於連續累進之視頻且一般使用於儲存 視頻於諸如視頻小型光碟（VCD)之小型光碟上，該MPEG-1標準界定畫像之組群（GOP)。參閱第1圖之先前技術， 各GOP係以內編碼之畫像訊框I開始，運動補償之預測性 回授則使用於壓縮隨後之內編碼訊框P，雙向預測之訊框 p依據前面及後續的1或p畫框利用運動補償預測加以編 碼。Μ P E G - 2添加壓縮支援以用於交錯掃描之視頻內容。 Μ P E G視頻壓縮將劃分各個個別的畫框爲所謂巨區塊 之區，個別之巨區塊可預測自鄰近的畫框’離散餘弦變換 (D C Τ )則應用於該畫框以壓縮畫框’然後使各巨區塊之 戶斤產生之D C Τ係數量化，再利用可變長度編碼器來編碼 資料。 速率控制器使用於選擇量化步進大小’其將決定位元 (2) ， 1245570 速率用於既定的影像複雜度。此外，影像的品質亦依據該 量化步進大小。習知地，位元速率R根據表示：|予以 模擬，其中X爲總影像複雜度以及Q爲量化步進大小。 因此，位元速率，量化步進大小，影像複雜度，以及影像 品質會相互關連。 # 習知Μ P E G編碼器所執行之位元速率/品質中之選替 並未如企望般地精巧。對於許多應用而言，習知Μ P E G編 碼器未提供足夠精細的控制位準，尤其是使用於即時系統 · 中的單程MPEG編碼器。 因此，所企望的是一種用於MPEG編碼器中之速率控 制的改良裝置，系統，及方法。 【發明內容】 揭示一種用於視頻壓縮編碼器之可程式規劃的速率控 制器。在一實施例中，該可程式規劃的速率控制器包含： 一可變位元速率編碼器，產生一第一量化步進大小；一恆 定位元速率編碼器，產生一第二量化步進大小；以及一選 _ 擇器，用以選擇一最大之可准許的量化步進大小。 該可變位元速率控制器具有一靶標峰値位元速率以及 一靶標平均位元速率。在一實施例中，該可變位元速率控 制器調整量化步進，使得編碼器之輸出位元流的平均位元 速率跟蹤該靶標平均位元速率。在若干實施例中，成比例 之集成的控制技術使用於根據可選擇之時間常數來跟蹤革巴 標平均位元速率。 - 5- (3) 1245570 在〜實施例中，該恆定位元速率控制器決定目前畫像 內之巨區塊內的統計性頻率，產生一指出各形式之巨區塊 複雑度的統計性指示，利用巨區塊形式之統計性頻率及巨 區塊形式複雜度之統計性指示來預測畫像複雜度，產生一 相符於該預測之畫像複雜度的位元配置，以及指定一相符 於該位元配置的量化步進大小。 【實施方式】 第2圖係根據本發明一實施例之視頻壓縮編碼器2 〇 〇 的方塊圖。將瞭解的是，該視頻壓縮編碼器適用於接收視 頻影像及編碼該等視頻影像以產生符合於諸如Μ P E G - 1， MPEG-2，MPEG-4，或Η . 2 6 4等之以區塊爲主的視頻壓縮 標準之輸出位元流。 編碼器2 0 0包含：一 Μ P E G運動評估模組2 1 0 ; —巨 區塊編碼決定模組2 2 0 ; —變換模組2 3 0，執行離散餘弦 變換（D C Τ ):—量化模組2 4 0，根據一量化步進大小以 每巨區塊一區塊之基礎來量化所壓縮之D C Τ係數；一可 變長度編碼模組2 5 0 ’用以編碼所壓縮之影像資料爲一輸 出位元流；以及一可程式規劃之速率控制器2 6 0，用以選 擇量化步進大小。在一實施例中，量化模組包含一虛 擬量化器標度，取2至例如5 ] 2之隨意高數値之値；ν Β V 緩衝器係一模型假設解碼器緩衝器’使用於決定潛在之解 碼器緩衝器的溢位及欠位情形’企望的是位元流保持V B V 順性，使得相對應之解碼器並不會遭遇不利的欠位或溢位 冬 1245570 (4) 情形。 可程式規劃之速率控制器2 6 0程式規劃使編碼器之短 時間與長時間輸出位元的產生相對於所造成之解碼畫像的 視頻品質可平衡。用於Μ P E G - I及Μ P E G - 2，此平衡可以 藉巨區塊接著巨區塊之基礎設定D C Τ係數的量化步進大 小而意圖避免會使影像品質降級之不利的解碼器緩衝器狀 態（例如恆定位元速率編碼的欠位或溢位）。 在一實施例中，可程式規劃之速率控制器2 60包含： 一可變位元速率（VBR)之速率控制器 280; —恆定位元 速率（CBR )之速率控制器290 ;以及一選擇器（未顯示 )，用以選擇來自VBR速率控制器280或CBR速率控制 器2 90之輸出。在一實施例中，選擇器5 1 0挑選具有最大 的量化步進大小之速率控制器當作輸出。VBR速率控制器 2 8 0准許可變位元速率之操作模式，CBR速率控制器290 准許恆定位元速率之操作模式。用於CBR速率控制器290 之靶標平均與靶標峰値位元速率係相同的；用於 V B R速 率控制器2 8 0之靶標平均與靶標峰値位元速率則可獨立地 設定。 如下文更詳細描述地，在一實施例中，CBR速率控制 器2 9 0分類巨區塊之形式，產生巨區塊形式之能量評估’ 從巨區塊之統計產生複雜度評估，靶標位元速率則可評估 自該複雜度評估。此外，如下文更詳細描述地’在一實施 例中，V B R速率控制器2 8 0可藉測量時間上之輸出位流的 平均位元速率中的改變來產生靶標位元配置，例如藉跟蹤 -7- (5) 1245570 實際與靶標長時間平均位元速率間之瞬時及累積倡 藉此重調整該靶標位元配置。 可程式規劃之速率控制器2 6 0的操作模式（ V B R )將依據輸入於可程式規劃之速率控制器2 6 〇 約束及一選擇供隨意邏輯器用之邏輯條件而選擇 VBR，例如此將准許該操作模式依據正編碼中之畫 複雜度及所選擇之其他因數而選擇爲完全CBR，完 ，或來回切換於CBR與VBR之間，因此，可程式 速率控制器260具有一可藉選擇參數約束之値而適 同編碼應用的回應。 可程式規劃之速率控制器260包含一用以界定 參數選擇輸入2 ] 5以調整該可程式規劃之速率控制 的功能。如下文更詳細描述地，諸如視頻位元流 V B V )緩衝之大小及峰値速率之若干約束可予以選 證諸如V C D或D V D放影機之特定裝置上之Μ P E G 及/或回放，其他之諸如靶標長時間平均位元速率 可加以利用使得應用可在編碼之前預測及/或預配 位元流的大小。可程式規劃之速率控制的參數之實 :一靶標平均位元速率，; 一最大位元速率； 相對應於視頻位元流驗證模型所使用之位元流標頭 定之最大位元速率；一位元速率時間常數，r ，用 V B R操作於平均位元速率中之偏移；一 v B V緩衝 ，Bvbv，於位元中；一靶標量化器標度’ ， V B R速率控制器所使用之所有巨區塊；一初始量化 丨移以及 CBR或 的參數 CBR或 像訊框 全VBR ,規劃之 .用於不 參數之 丨器2 6 0 驗證（ 擇以保 -2順性 之約束 置輸出 例包含 R p e a k ’ 中所指 以調整 器大小 用於該 器標度 -8 - (6) 1245570 ，Q。·用於VBR速率控制器；—最小量化器標度値， ，在靶標V B R量化器標度値上的下方界限；以及一最大 量化器標度値，Q ni a x，在衋像之靶標V B R量化器標度値 上的上方界限。此外，可選擇諸如變動更新週期及畫像加 權因數之其他參數。在一實施例中，若設定一恆定速旗標 時’則畫像之V B V延遲場將以—非〇 X F F F F値予以編碼供 Μ P E G - 2位元流用而產生具有零塡料之真値μ P E G C B R流 。亦將瞭解的，致能/使失能信號可包含以致能或使失能 該C B R速率控制器或V B R速率控制器。若千該等參數將 進一步地以獨立設定由位元速率，量化器大小，影像品質 ，及影像複雜度之相互關係所造成之該等參數且伴隨有若 干相關連之限制而說明於附錄〗之中。 參閱第3圖，在一實施例中，c B R速率控制器2 9 0包 含一畫像分析模組3 1 0，一複雜度模型模組3 2 0，一位元 配置模組3 3 0，以及一畫像位準量化器指定模組3 4 0。 CBR速率控制器29〇在ν個未來畫像之滾動視窗上爭取一 致的視頻品質，其中Ν係多重之G Ο Ρ大小。用於恆定位 元速率之要件係藉防止輸出位元緩衝器（用於MPEG順性 編碼之 VBV緩衝器）中之溢位及欠位而隱性地達成，因 爲VBV位元緩衝器係每畫像一次地充塡於恆定速率，所 以若VBV緩衝器並未溢位或欠位，則可保證該位元流爲 CBR順性。該CBR速率控制器2 90將依據目前畫像中之 統計以及先前所編碼畫像中之速率與量化器步進大小間之 所觀察到的關係來預測速率與量化器步進大小間之關係， -9- (7) 1245570 依據該等關係，將以維持接著之N個畫像上之恆定品質來 配置位元以用於目前畫像。 將瞭解的是，該可程式規劃之速率控制器將實施個別 的速率量化模型於量化相依及量化獨立位元，量化相依位 元係直接隨著量化步進大小而變化之編碼位元。用於像內 區塊’量化相依位元係產生自A C D C T係數之編碼的該等 位元；用於非像內區塊，量化相依位元則爲產生自所有 D C T係數之編碼的g亥寺位兀。在g亥兩情況中，量化相依位 元並未包含產生自運動向量，標頭，及經跨越之巨區塊的 編碼所產生之位元；量化獨立位元則爲畫像中之所有非量 化相依位元。該c B R速率控制器2 9 0產生數目量化獨立 位元的運轉評估於獨立於各畫像形式之畫像中，該等評估 單$屯地爲ί荣作於相问形式畫像之過去總數的量化相依位元 上之簡單的一階無限脈衝響應（IIR )濾波器的輸出。 畫像分析模組3 ] 〇藉巨區塊之形式來分類巨區塊且計 算一統計測量値’稱爲能量値，表示編碼各形式巨區塊所 需之位元數目。畫像分析模組2 90接收畫像i之輸入影像 資料】’運動補償之差異影像資料2，及巨區塊編碼決定 資料3當作輸入。表列該速率量化模型中所使用之若千變 數的表係包含於附錄2中，在速率控制器中若干信號之槪 述則包含於附錄3中。 在一實施例中’輸入影像資料】係以各畫素之亮度値 的形式’其可藉方程式：{Px y ( ) ; j e j}Px y ( ) 予以表示’該方程式相對應於畫像中巨區塊索引之組合j -10- 1245570 (8) 的原始輸入畫像中巨區塊j的列X及行y各像素之亮度値 組ο P X : y (丨’ j ) ε在一貫施例中，蓮動補償之差里影像畜 料2可藉方式· { R χ · y ( i，j ) ; j e j }予以表示，其相對 應於產生自衋像中巨區塊索引之組合j的畫像I之運動補 償之差異影像中巨區塊j的列X及行y所對應之各像素亮 度値組合。 用於各輸入之畫像，畫像分析模組3 1 〇藉具有不同的 速率量化性質的巨區塊形式來分類巨區塊，該等巨區塊形 式係分類以產生有關具有相異之速率量化性質的巨區塊之 頻率的統計。可行之巨區塊形式之組合係由不同的巨區塊 之組合K所指定（其中K具有至少兩構件）以及依據巨 區塊編碼決定（此處假設在藉巨區塊編碼決定模組2 2 〇之 速率控開始之前已完成決定）。在組合K中之巨區塊形式 的實例包含：1畫像中之像內區塊；P或B畫像中之像內 區塊；在P畫像中無雙向運動補償之非像內區塊；在B畫 像中無雙向運動之非像內區塊；以及在B畫像中具有雙向 運動的非像內區塊。 計數該組合K之內的各形式巨區塊之數目。在一實施 例中，巨區塊計數，{ φ k (i) ; k e K }，係根據下一方程式 言十算·- j^j 其中 0 ( i · j ) = 1 若畫像之中i巨區塊j爲形式k時· - 11 - (9) 1245570 〇 否貝Ο 以及*1爲有關目前畫像中各巨區塊之索引的組合。接著， 藉畫像中之巨區塊的總數使該計數常態化，產生一組相關 連之發生頻率，{ rh(i) : keK}，由下一方程式取得： r々(〇= φ.(0 Σ^Ο)* 目前畫像之頻率測量値與過去之評估相結合而產生運 轉頻率評估，{ Fm，k(i) ; k eK，m eM}，其可根據下一方程 式計算： Γ 广、Ja(z)U 一若m=n時， Γ-(〇 = 1 ^(/-1) 否則 其中η爲目前畫像之畫像形式。fm,k(i)可使用於評估形式 k之巨區塊將發生於形式m之畫像中的或然率。 而且，畫像分析模組3 1 0將產生統計資訊以指示以一 既定之量化器步進大小來編碼一特定形式之巨區塊所需之 位元的數目。在一實施例中，CBR速率控制器2 9 0利用各 巨區塊形式之諸如平均絕對差異（MAD )測量値的差異測 量値當作活動測量値來計算一表示以既定之量化步進大小 來編碼一巨區塊形式所需之位元數目的能量値。在MAD 實施例中，係假定具有相當大MAD値之巨區塊形式需要 比具有更小M A D値的巨區塊形式更多的位元來編碼。 用於畫像ί中具有索引」的像內巨區塊·該MAD値可 -12- (10) 1245570 根據下一方程式計算爲原始畫素亮度Ρχ·>· ( i，ij )與巨區 塊之平均晝素亮度P ( 1)之間的平均絕對差異： 顧=士 Σ ΣΙΡΆ 力 - ％ 4· ZJU Jf=l ^ = 1 用於畫像之中具有索引j的非像內巨區塊，該MAD ^ 値可根據下一方程式計算爲亮度運動補償差異値Rx,y ( i，j 嫌 )的平均差異値： 施 1一(。’)=士 · 馨 χ^ί y^} 畫像分析模組3 1 0利用該等M A D値來計算各巨區塊 形式之能量値’具有錯經驗因素標度該M A D値的能量値 ，而提供影像複雜度之大略指示。在一實施例中，各巨區 塊形式之能量測量値，{ e k (i) ; k e K }，係根據下一方程式 藉平均各巨區塊形式中所有巨區塊上之MAD値而計算： 功)=办· g 么 M·[靡(，，y)F ·
例如從經驗調查所決定之沒的代表値爲点=丨.4 5。 畫像分析模組3 1 〇亦產生時間平均之能量評估{〗k (j) ;k € K }’其亦有用於瞭解複雜度。該時間平均之能量評估 可根據下一方程式加以表示： 以及 、13 - (11) 1245570 K (0=^ (0 * Κ (ζ -1)+φ, (/) ^ ^ (/) 5 參閱第3圖，在一實施例中，畫像分析模組亦產生一 像內能量輸出8由位元配置模組3 3 0使用’以改善V B V 順性核對之內部的預測。如下文更詳細描述地，像內能量 輸出8由位元配置模組3 3 0使用以協作預作準備該畫像複 雜度中之突然改變，否則將導致 VBV欠位及溢位。畫像 分析模組3 1 0藉加和影像中各巨區塊之原始畫素的能襲而 測量目前畫像之像內能量Eintra(i)，此測量係有用的，_ 爲I畫框係典型地個別爲1 2至1 5畫框，此測量將與先_ 像內能量評估相結合而產生I畫像之目前的能量評估，& 可利用下一第一階I1R濾波器方程式予以更新：
Eintro (0 = ^(0 * ^intro ^(0) * Eintro (0 * 複雜度模型模組3 2 0接收來自畫像分析模組3 1 0之 輕塊分類及能量計算資訊，以及測量由{Xk(i) ; k eK).所板 得之各巨區塊形式的相對複雜度。在一實施例中，該後雜 反模型模過j 2 0根據下一'方程式來模擬巨區塊形式m之 雜度： Χλ ^ ^ * Σ A j) * b(i? j) * q{U j) 5 ΨΛ1) jej 其中b ( i，j )及q ( i，j )分別爲使用於編碼來自畫像之& 遞塊j的量化相依位元及量化標度的數目。 複雑度模型摸組3 2 0亦形成該等巨區塊形式複雜度 -14 - 1245570 (12) 運轉§平佔’目則躉像之巨區塊複雜度係與過去値相結合以 產生巨區塊形式複雜度(i) ; k e κ )之運轉評估。許多因 數可使用Κ產生巨區塊形式複雜度的運轉評估，諸如來自 相對應於特定瞬時間之巨區塊形式的所有巨區塊的幫助： 依據特定巨區塊形式之運轉平均複雜度評估成比例的畫像 中該形式之巨區塊數目的特定畫像的幫助；以及統計性之 退化評估使得過去巨區塊之幫助隨時間而減少。 在一實施例中，下列方程式使用於計算複雜度之運轉 平均評估： 以及 劫)=% (ζ·) ·巧· -1Κ φ * (ζ·) ·七(ζ·)， ^ (ζ·)=(ζ·) · Α (ζ’- ο+φ * (ζ·)， 其中i爲目前畫像索引，α k (i)爲相關連於巨區塊形式k 之退化因素，以及爲巨區塊形式k之巨區塊計數’在 分母中之常態項丕k (i)保證恒定的輸入可產生恒疋的輸出° 複雜度模型模組3 2 0將計算畫像複雜度評估’其如下 文所更詳細描述地，可由位元配置模組使用以調整？巴標位 /束率，目前書像之實際複雜度x(i)(如在編碼之後所決 、3_ 丁 /方程式計算自個別巨區塊之編碼複雜度 定的）°」恨Ϊ琢卜 一
Ι(ζ) = Σ「A 0) ' χκ (7) ·
keK -15- (13) 1245570 預測之畫像複雜度可藉巨區塊複雜度{ L(i) ; k6K)之 評估取代實際巨區塊複雜度{ X k (i) ; k e K }(其並非已知， 直到在’ΐ扁碼p亥畫像之後）而δ十舁°此外，巨區塊複雜度評 估可標度以用於改善準確性，該等標度因數爲實際巨區塊 能量與巨區塊能量評估之比例。因此，預測之畫像複雜度 交（i)可根據下一方程式計算： keK ekV)^e0 其中e。爲小的常數（例如〇 . 5 )，其可減緩小能量値之效 應。 時間平均之畫像複雜度亦評估用於各畫像形式，各畫 像形式之複雜度{ (i) ; m eM }係根據下一方程式而直接合 成自巨區塊形式複雜度及其相對應之頻率： ^ω=ΣΓ^ω·^(〇
UK 位元配置模組3 3 0接收來自複雜度模型模組3 2 0之複 #度模型資料9 ’來自畫像分析模組3 ] 〇之像內能量評估 9 ’以及來自可變長度編碼器2 5 0之V Β V完整度資料6。 @等複雜度模型資料係使用於產生理想靶標位元速率之評 估’其接著利用像內能量評估及V Β V完整度資料予以調 髮而維持V Β V完整度及順性於可接受的範圍內。 參閱第4圖，在一實施例中，位元配置模組3 3 〇包含 〜理想位元配置模組4 1 〇 , — V B V完整度調整模組4 2 0， 以及一 VB V順性調整模組μ 〇 ύ理想位元配置模組4 ] 〇以 -16- (14) 1245570 一用於順向觀視視窗之標稱或 ''理想〃位元預 ，且依據實際 VBV完整度與畫像調整之 '、理 整度之間的差異予以調整而產生B'(i)。根據 順性核對之結果，此預算可接受調整以防止 最後的預算B"(i)決定畫像之位元配置及隨後 定。 在一實施例中，理想位元配置模組4 1 0 ί m e Μ);其係編碼畫像i之後的形式m畫像甶 ，以及Μ爲畫像形式之組合（I，P，或B )。 置模組4 1 0根據下一方程式從該資料產生理 配置，其中{Bm(i) ; m eM}係編碼各畫像形式之 形式m畫像的理想/標稱CBR位元配置： :算B (i)開始 想〃 V B V完 重複的VBV V B V欠位， :之量化器指 Mm(i); 7評估複雜度 理想位元配 想/靶標位元 .畫像之前的
尤(卜1) •5(0 Σ 其中B (i)爲接著的N畫像之位元預算，m爲畫 ，W ηι爲表示形式m之畫像的相對加權之參婁 爲N畫像之窗內的形式m畫像的數目（通常 爲G Ο P )。須注意的是，位元配置係利用順向 窗依據每畫面爲主而動態地更新。 該祀標位元配置演算係依據若千假設。第 該等畫像之位元配置的總和必須相等於所有畫 預算；第二所假設的是，企望於在所有畫像上 質之視頻，其意指一單一量化器標度因數用於 像形式索引 :’以及N m 但非必要地 觀視滾動視 一假設爲各 像之總位元 達成恒定品 滾動窗中的 -17- (15) 1245570 所有畫像形式；最後，假設應用下一簡化之方程式 像形式之位元產生B，量化器標度因素Q，與加權 度Xn/Wn之間：
Bn
K.Q VBV完整度調整模組4 2 0接收靶標/理想位元 及指示VBV ( i-Ι )的信號，其中VBV(i)爲編碼畫 後的VBV完整度，該CBR位元配置模組3 3 0爭取 理想〃 VBV(i)完整度的N畫像於未來，此''理想 緩衝器完整 VBVideal(i)表示在假設編碼器正利用下 式之標稱或 ''理想〃位元預算根據指定的 CBR位 及根據靶標位元配置模型配置及產生位元的假設下 緩衝器的穩定狀態之完整度： Βθ 二 Ν·Β一， 其中^二W7"·(須注意的是，對於CBR而言， 平均速率係相等的。） Ν的效應在於當Ν增加時，演算將更緩慢地反 標稱或 ''理想〃 VBV緩衝器完整度的偏移，較大的 提供較大機會於恆定品質之視頻，但亦提供更大 V Β V欠位，若理想V Β V完整度係在編碼第]I畫 立即指定，則理想VBV完整度VBV,deal(i)可利用理 位元配置而決定於滾動視窗中之所有剩餘畫像。因 望於在編碼I畫框之前馬上指定相對完整的緩衝器 於各畫 之複雜
配置以 像i之 達成'' 〃 VB V 一方程 元速率 ，VBV 峯値及 應於來 丨N會 危險於 框之前 想IPB 此，企 ，因爲 - 18- (16) 1245570 ί訊框通常產生最多個位元於每個畫像。而且，應注意的 是，V Β V i d e a ! ( i )係不偏移於多重Ν，亦即， 爲達成理想V B V完整度的N畫像於未來，V B V完整 度調整模組4 2 0可根據下一方程式，依據實際v b N完整 度VBV(i)與理想完整度VBVideal(i)之間的差異，向上或向 下地調整標稱的總位元預算B (i ): N · Bpeak-VBVideal(i-i)+VBV[i-i)· 假設該等位元係根據位元配置模型而產生，則上述方 程式可確保理想 VBV完整度將達成於η畫像中。根據 B’（i)，該速率控制可依據修正的位元預算來產生位元配置 { B ’ m (i) ; m g Μ }。 VBV順性核對模組4 3 0利用重複的VBV順性核對而 減少所提出之總位元預算Bf(i)，若預測VBV欠位發生時 可防止 VBV欠位發生，該順性過程依據該編碼器以預定 方式產生位元的假設，藉預測接著之N個畫像的V BV完 整度之未來路徑VBVp〃dlet(i)而完成此任務。大部分地， CBR演算假設位元將根據所提出之位元配置而產生。然而 ，存在有兩個例外，特定地，該速率控制假設位元係根據 下一方程式產生： (17) 1245570 用於间.，......，，其中ηΐ|爲畫像丨之畫像形 式，uuk爲目前衋像之索引，以及r (i)係藉下一方程式所 獲得之標度因數： 尸(0: 1«/尤々二1)， ，若 E心。(jcurr)/Einrro (Jcurr - V)， 否則 1-0, 該順性演算初始化VBVPred1Ct(i)爲： ⑼匕咖(W—1)#狀L—1)， 以及根據下一方程式來更新其： raK—一 1)M㈣ 1
Pr^ict V ) · 若在某一點處，VB V ”ediet(i)掉落於一指定之最小臨 限値VBVmin之下時’則該演算將根_下一更新程序來降 低位元配置：
Bth-VBV㈣德 ΣΒpredict) 其中ierr係預測會造成V：BV欠位之未來畫像索引，一旦總 位元預算降低時，該C· B R演算將利用該降低之位元配置 B，，（ i)來重複 V B v順性梭對，用於Β ”（ i)之方程式則利用 V B V p r e d u t ( i ^ )將等於V B V m i n之約束而產生。 V Β V順性調整之輸出爲位元預算Β " (i)且相對應於位 元配置{ B ” m (]·) ; m }，其係預測避免接著之N畫像上的 V Β V欠位，利用此位元配置，量化模組2 4 0可利用下—方 程式來産生目前遙：像β祀標量化器步進大小· -20> (18)1245570
CCBR (小 κβγ 其中n],爲畫像j的衋像形式。 在編碼之前，其係標稱地實數的各巨區塊之靶標量化 器標度必須轉換爲整數以相容於M P E G，變動演算可在特 定的更新速率處執行轉譯。 參閱第5圖，在一實施例中，可程式規劃之速率控制 器2 6 0包含c B R速率控制器2 9 0以及中心V B R速率控制 器2 8 0 ’該C B R速率控制器2 9 0及中心V B R速率控制器 2 8 0執行位元速率之獨立計算，及選擇模組5丨〇選擇該兩 位元速率之最大者，最後之V B R量化器標度Q v B r則選擇 爲該兩提出之値的較大値：
右 > Qcbr 否則
在一實施例中，中心V B R速率控制器2 8 0藉跟蹤長 時間平均位元速率而產生各畫像之靶標位元配置BvBR(i) 。可利用許多種跟蹤技術。該等技術可包含例如濾波器， 漉除位兀速率中之短時間的偏移而准許長時間平均位元速 率相對於一組群畫像內之隨後的影像緩慢地變化。一合適 之跟蹤技術在於使用成比例之集成控制而選擇一回應，該 回應可藉輸入決定該回應性質之時間常數而選擇。 第6圖係方塊圖，描繪一具有第二階成比例集成（ρ ϊ )控制器來跟蹤長時間平均位元速率的中心V B R速率控 制器2 8 0之模型。在平均位元速率B a vg與實際位元速率 -21 - (19) 1245570
BatMual間之位元速率Bdeiia中的差異將使用爲調整該長時 間平均位元速率的輸入，該靶標V B R位元速率由下一方 程式所取得
Bvbr(0 = ByBR0 -~^)+Kp' BdeUo(i)-f 其中Bdelta(i)表示瞬時間位元速率偏移且藉下式取得
Bdeh〇ii) = Bovg ~ Bactual 0' ~ Ο ? 其中A(i)表示累積之位元速率偏移且藉下式取得： 其中Baetual(i)係由畫像i之編碼器所產生之實際位元，以 及 B a r g 爲 R a v g / F。 該等更新方程式將產生由下式所給定之開路轉移函數 σ(2):
ByM (κ，κρ)-κρ 靶標位元配置係使用於根據下一方程式而導出中心 V B R演算之所提出之量化器標度： aj〇: λ ^VBR (Ο 其中X。表示由X。二Q。· Bavg所給定之複雜度的標稱測量 値而具備Q。相對應於初始所企望之量化器標度，此方程 式模擬該量化器選擇與量化及可變長度編碼所產生之輸出 位元間的倒置關係。 -22- 1245570 (20) 如第7圖中所描繪地，若速率量化模型（乂。/13\,^ ) 爲準確的，則X〇/Bvbr項與量化及可變長度編碼區塊將相 互抵消，亦即，BvBR(i) tBwtuaKi)，以及該VBR速率控制 器模型會減少至傳統之具有由下式所獲得之回授轉移函數 H ( Z )的線性回授控制系統： h(z\^Bvbr{z)_ G{z) _ (κ^κ^κχ1 + 厂丨+ ζ-2 ’
用於第一階系統，Ki = o及Κρ可根據下式而直接從所企望 之時間常數Γ決定： 心=，/7-1. 用於第二階控制，可單純地從第一階系統重複極點（ = 2 - e / )，而產生由下式所獲得之ρ I係數： Λ 、 Κρ=2· ^， V p ) 以及
利用雙線性變換，該回授轉移函數η ( Z )可映像於 拉普拉斯（Laplace )域之內，且使所產生之轉移函數相等 於具有傳統類比第二階PI控制系統之閉路轉移函數（另 外假設樣品速率相較於所欲之頻率範圍係相當大），此映 像准許藉下式來提供用於諸如未阻尼自然頻率W „，時間 常數r，阻尼因數^之傳統線性控制系統之評估的計算： -23- (21) (21)1245570 以及 1 τ =-. 本發明速率控制器之一益處在於其可使用於需要小時 間延遲之即時應用，尤其速率編碼器可實施爲一種計算具 效率之單程速率編碼器，亦即，一種無需資料之多重反覆 以評估具有相當高準確度之畫像複雜度的速率編碼器而避 免V B V溢位及欠位。 本發明之另一益處在於可視特殊應用之需要而設定參 數之約束，以達成速率與品質間更具彈性的協調。Rpeak 及Bvbv係設定以確保VBV順性之輸出位元流，對於許多 應用而言，該等値可決定何種等級之解碼器可保證來執行 該位元流，例如 DVD 之最大可相容値相對應於 Rpe“ = 9.8Mbs 及 Bvbv=：M 3 5,0 0 8 位元，同樣地，用於 MPEG-] 之所約束的參數範圍爲 Rpeai<=l .8 5 6Mbs及 B v b v = 3 2 7，6 8 0 位元。 例如該速率控制器可設定於一恆定品質模式以提供最 高品質。用於此例子，Qiarget係設定於所企望之品質位準 ，若企望V B V順性時則可適當地設定R P e a k，B v b、，及V B V 順性旗標，然而，恆定品質的缺點爲其將造成無法預測的 檔大小。 -24- (22) (22)1245570 在ί采作之另一模式中，係選擇最佳可行的品質用於預 定的檔大小。在一實施例中，此操作模式之設定包含··以 長時間平均位元速率之目標來設定Ravg ;設定時間常數r 於大的値’使得r較佳地比任何給定的複雜度之最長的預 期場景更長’以使短時間位元速率在品質上所產生的效應 最小化；設定Q。爲適當的初始値供VBR演算用；設定 Q min爲適當値，使得編碼器將不致過量地產生用於簡單內 容的位元’而維持平均位元速率之目標；設定Qmax爲適 當値’使得編碼器將不致過度地量化複雜的場景而維持平 均位元速率之目標；以及設定Rpeak，Bvbv及設定VBV順 性旗標使VBV能順性。此操作模式之優點在於其可提供 最佳可行的品質於預定的檔大小，然而，其具有缺點爲若 場景長度比指定的 VBR時間常數更長時，則中度及高度 複雜度的場景將以相同的位元數目完成。 另一操作模式爲真値CBR視頻模式，此模式之設定 相對應於設定Rpeak爲企望之位元速率；設定恆定之速率 旗標爲真値；以及適當地設定Bvbv及VBV順性旗標用於 V B V順性。此模式的優點在於其提供可寫入於V C D之真 値C B R視頻，然而，缺點爲該視頻品質相較於其他模式 會更低，例如用於VCD之CBR視頻模式，該等設定可設 定爲Rav严RpeaK=1.15Mbs以及BVBv = 3 2 7,6 8 0，及設定恆定 之速率旗標爲真値。 考慮到以R P e a k = 9 · 8 M b S及R V B V = ]，8 3 5，〇 0 8位元來燒 錄小型光碟時’ R a v g無需相寺於R p e a k而走藉媒體之儲存· -25 - (23) (23)1245570 容量及來源內容之時間予以決定，以及在速率上之協調必 須達成以較佳視頻品質爲代價地配合於該光碟上，恆定的 速率旗標則設定爲假値用於此例子。對於此例子，可隨意 指定Qm，但Qmax則不能隨意指定，因爲此可防止速率 控制演算免於取得。 用於個人視頻錄影機（PVR )，假設大的硬碟驅動器 記憶體儲存容量用以儲存壓縮之MPEG檔時，在Ravg上之 約束並未嚴格，可更隨意地選擇Ravg，Rpeak及Bvb V，可 隨意地指定Qmin及Qmax，因爲在Ravg上的約束係寬鬆的 。用於大的硬碟驅動器，品質將有效地勝過速率，亦即， 可較佳地超出Ra、,g以取代降級視頻品質。 第8圖係用於雙重模式VBR/CBR操作之量化器步進 大小的代表圖。在此實例中，編碼器操作於C B R模式中 及轉移模式至VBR以用於更複雜的場景。 因此，從該等實例將瞭解的是，本發明之視頻壓縮編 碼器特別有利於其中視頻壓縮編碼器係使用於具有諸如燒 錄C D，P V R，……等之不同約束之應用的應用中。 將瞭解的是，可程式規劃之速率控制器2 6 0及編碼器 2 〇 〇可實施於硬體’軟體，韌體，或其組合之中。因此， 本發明之軟體實施例有關一種具有可電腦讀取媒體之電腦 儲存產品，該可電腦讀取媒體具有電腦碼於其上，用以執 行不同的電腦實施之操作，該媒體及電腦碼可爲該等特定 地設計及建構用於本發明之目的者’或其可爲熟知及有用 於熟習於電腦軟體技藝之人士的種類者。可電腦讀取媒體 -26- (24) (24)1245570 之實例包含’但未受限於：諸如硬碟，軟性磁盤，及磁帶 之磁I生媒體，諸如c D - R ο M s及全息照相裝置之光學媒體 •’諸如軟性碟片之碟光學媒體；以及其係特定建構以儲存 及執行程式碼之諸如應用特定積體電路（'、AS1Cs"), 可程式規劃之邏輯裝置（、、PLDs〃 ）以及及RAM裝 置之硬體裝置。電腦碼之實例包含：機器碼，諸如由編譯 器所產生者，以及含筒階碼之檔，可利用轉譯器藉電腦執 行。例如’本發明實施例可利用j a v a，c + +，或其他目標 導向之程式語Η及發展工具予以實施。本發明之另一實施 例可以以硬體電路取代或結合於可機器執行之軟體指令來 加以實施。 用於解說之目的，上述說明利用特定之術語來提供對 於本發明的完整瞭解。然而，將呈明顯於該等熟習於本項 技藝之人士的是，爲了實施本發明，並不需要該等特定的 細節。因此，本發明特定實施例之上述說明僅係表現用於 描繪及說明之目的，其並不打算耗盡或限制本發明於所揭 示之精準形式；明顯地，就上述教示而言，許多修正及變 化係可行的。該等實施例係選擇及說明以爲了最佳地解說 本發明之原理及其實際應用，藉此，其可使熟習於本項技 術之人士能更佳地利用本發明及具有種種修正之不同實施 例來適合於所意圖之特殊用途。所打算的是將以下文申請 專利範圍及其等效範圍來界定本發明之範疇。 【圖式簡單說明】 -27- (25) (25)1245570 結合下文連同附圖之詳細說明將更完全理解本發明， 其中： 弟]Η係先則技術圖式，描繪Μ P E G組群之畫像（ GOP )； 第2圖係根據本發明一實施例之視頻壓縮編碼器的方 塊圖； 第3圖係根據本發明一實施例之c B R速率控制器的 方塊圖； 第4圖係根據本發明一實施例之C B R位元配置器的 方塊圖； 第5圖係根據本發明一實施例之雙重CBR/V BR速率 控制器的方塊圖； 第6圖係根據本發明一實施例之中心VBR速率控制 器的方塊圖； 第7圖係用於一組條件之V B R速率控制器的等效模 型之方塊圖；以及 第8圖係描繪用於雙重VBR/CBR速率控制器之代表 性量化器之步進大小的行爲之圖繪。 在該等圖式之若干視圖中，相同的參考符號代表全咅Ρ 之相對應部件。 【主要元件符號說明】 1 輸入影像資料 2 運動補償之差異影像資料 -28- (26) 巨區塊編碼決定資料 CBR畫像位準量化器標度値 量化相依位元之數目 V B V完整度資料 編碼器 MPEG運動補償模組 巨區塊編碼決定模組 變換模組 量化模組 可變長度編碼模組 可程式規劃之速率控制器 V B R速率控制器 C B R速率控制器 參數選擇輸入 選擇器 畫像分析模組 複雜度模型模組 位元配置模組 畫像位準量化器指定模組 像內能量輸出 像內能量評估 理想位元配置模組 VBV完整度調整模組 V B V順性調整模組 -29- (27)1245570 附錄
R 性之可程式規劃控制器的參數表 尺a v g 係 以 位: 元/秒 之輸出位 元 流的靶標 平 均 位 元 速率 然 而 ，該値相關於 Q ，例如若: 指 定 Q mir 時， 則 R a ν g 表不 平均速率 上 之上方界 限 亦 即 ，在 所 指 定 視窗 上的峯値平均速率 j 若 指 定 Q m a λ 時 則 編碼 器會無法 充 分降低位 元 速 率 來 達成若干滿足的Ra
R peak 由視頻位元流驗證（VBV )模型所使用之位元 與的序列標頭中所指定之最大位元速率。 VBR速率控制器反應於平均位元速率中之偏移 的時間期間（毫秒）。 ❿
Bysv 在位元中之 VBV緩衝器的大小以及用於峯値 速率視窗大小的隱性値。 _
Qtarget 由 V B R速率控制器所使用之所有巨區塊的靶 標量化器標度，該速率控制器可架空以 防止VBV欠位。 __ Q〇 用於 VBV速率控制演算的初始量化器標度値
Qmin :畫像之靶標VBR量化器標度値上之下方界 限，然而，設定此値可防止編碼器達成Ravg所 指定之平均速率。___
Qw〇x 在畫像之靶標 VBR量化器標度値上的上限界 限。 注意：設定此値可防止編碼器達成Ravg所指定 之平均速率，若設定 V B V順性旗標時，則速 率控制架空Qmax以防止VBV欠位。__ 相較於I畫像（其中係絕對地].0)之p及 Q畫位元配置之相對加權。___________ -30- (28)U45570 程式符號定義之槪流宪 '^'~~一—^ 中金 ---________ 疋我 巨區塊形式之組合 畫像形式之組合（1 , P，, B、 在畫筚...中；引之組合 ~ ----. 通常爲畫像索引 —-— 通常爲巨區塊索引 通常爲巨區塊形式索引 —-—, 通常爲畫像形式索引 -— 每畫像之最多平均位元 ~-—. 畫像速率（1/T ) ------ 畫像週期（1/F ) H) 編---~·~. 相對應於原始輸入畫像之中之巨區塊j的列x 及行y的晝素之亮度値 d，） 1----— 相對應於產生自畫像！之運動補償之差異影像 中之巨區塊j的列X及行V的畫素之亮度値 b(hj) 編碼畫像i中之巨區塊所產生之量化相依位元 的數目 '[ή 畫像i中夕形式k之巨區塊的平均複雜度 ^-(0 在編碼畫像i之後，形式k之巨區塊的評估複 ϋ度 - 劝） 書像i之複雜度 ____ ____- ~31 - (29) 1245570 附錄2 (續） 符號 定義 对0 畫像i之預測複雜度（利用能量標度因數） 尺(0 在編碼晝像i之後的形式m Z畫像的評估複雑 度 wm 用於形式m之畫像的相對位元配置加權因數 ekii) 畫像i中之形式k之巨區塊的平均能量 ^(0 在編碼畫像i之後的形式k之巨區塊的g平估能 量 ^intra (0 畫像i之像內能量 Eintrc(i) 在編碼畫像i之後的形式m之畫像的評估像內 能量 φ,(0 畫像i中之形式k之巨區塊的數目 m 使用於計算“（i)及L(i)的常態化因數 r,(〇 畫像i中之形式k的巨區塊之分數 iUO 在編碼畫像i 後’發生於形式m之畫像中之 形式k巨區塊的評估分數 Β(ί) 在編碼畫像i之前，依據I，P，及B畫像之相 對複雜度之用於N畫像的滾動視窗之理想/標 稱CBR位元配置 外） 在編碼畫像i之前之V B V順性調整前之用於N 畫像的滾動視窗之初始靶標C B R位元配置 Β”(〇 在編碼畫像i之前之V B V順性調整後之用於N 畫像的滾動視窗之最後靶標CBR位元配丨冒 -32- (30) 1245570 附錄2 (續） 符號 定義 βΛ) 在編碼畫像i之前，用於形式m之畫像的理想 /標稱C B R位元配置 Κ(0 在編碼畫像i之前，於形式m畫像之V B V順 性調整前的初始靶標CBR位元配置 K(0 在編碼畫像i之前，於形式m畫像之VBV順 性調整後的靶標CBR位元配置 VBV{i) 在編碼畫像i之後的VBV完整度 VBVideal{i) 在編碼畫像i之後，若速率量化模型準確且在 穩態中之時的理想VBV完整度 VBVprcdict{i) 在編碼畫像i之後，依據靶標C B R位元配置之 預測VBV完整度 Qcbr (0 用以編碼畫像i之CBR畫像位準量化器標度値 (0 並未保證 VBV順性之用於編碼畫像i之初步 VBR畫像位準量化器標度値 β<ΒΛ (z ) 用以編碼畫像i之VBR畫像位準量化器標度値 D 用以編碼畫像i中之巨區塊j的量化器標度値 τ VBR演算的時間常數 Ki9Kp 用於V B R PI回授迴路之濾波器係數 使用於計算及iVm(i)之畫像位準退化參數 aic(j) 使用於計算q(i)，L(i)，及匕（i)之巨區塊位準 退化參數 (31)1245570 附錄3 :在速率控制器中之不同點處的代表性信號之槪述表 信號 輸入/輸出參數 1 • { Pu ( i ·」）；j e.T }係相對應於原始輸入晝像 i中之巨區塊」的列X及行y的各畫素之亮 度値 2 • {Rx，y ( i，j );』係相對應於畫像i之運動 補償所產生之差異影像中之巨區塊的列X及 行y的畫素之亮度値 3 •畫像i之巨區塊編碼決定 4 • Q c b r (i)，用於編碼畫像ί之c. B R畫像位準 量化器標度値 5 • {b(U) ;jeJ}係編碼畫像！中之巨區塊j 所產生之量化相依位元的數目 • {q(i，j) ;jeJ}係用於編碼畫像i中之巨區 塊j的相對應之量化器標度値 6 • V B V ( i - 1 )，係在編碼畫像i之後的 V B V 完整度 -34 - (32) (32)1245570 附錄3 (續；) 信號 輸入/輸出參數 7 • { 0 k ( i，j ) ; k eK，j eJ } • { CMi) ; k eK}係在畫像i中之形式k巨區塊 的數目 • { 5k(i) ; keK}係使用於計算以（〇及5k(i)的常 態化因數 • {rk(i) ; keK}係畫像i中之形式k巨區塊的 分數 • { fvk(i) ; keK，meM}係編碼畫像i之後發 生於形式m畫像中之形式k巨區塊的評估 分數 • {ek(i) ; keK}係畫像i中之形式k巨區塊的 平均能量 • {〗k(i) ; k eK}係編碼畫像！之後的形式k巨 區塊之評估能量 8 • Einwa(i)爲畫像i之像內能量 • € i η 1 !· a ( i )係編碼畫像i之後的形式m畫像之 評估像內能量 9 • t(i) ; m eM)係編碼畫像i之後的形式m畫 像的評估複雜度，以及Μ係畫像形式（I， Ρ，或Β )之組合 •又（，）係畫像i之預測複雜度（利用能量標度 因數） -^ - (33)1245570 附錄3 (續） 信號 輸入/輸出參數 1 0 • 係在編碼畫像i之前的形式m畫像之 VBV順性調整後之靶標CBR位元配置 •又mi(i)係編碼畫像i之後的形式m畫像的評 估複雜度
-36 -

Claims (1)

  1. (1) (1)1245570 十、申請專利範圍 1 . 一種用於以區塊爲主的視頻編碼器之速率控制器， 包含： 一可變位元速率（VBR )控制器，產生一第一量化步 進大小； 一恆定位元速率（CBR )控制器，產生一第二量化步 進大小；以及 一選擇器，建構從該第一量化步進大小及該第二量化 步進大小選擇一最大的可准許之量化步進大小，由一量化 器在量化變換資料中使用。 2 .如申請專利範圍第1項之速率控制器，進一步包含 一輸入，用以處理該VBR控制器及該CBR控制器之 至少之一的至少一操作參數。 3 .如申請專利範圍第2項之速率控制器，其中該至少 一參數包含一靶標峯値位元速率，一靶標平均位元速率， 一最大量化標度，一最小量化標度，一靶標量化器標度， 一靶標緩衝器標度，一 V B V緩衝器大小，以及一用於該 VBR 速率控制器以跟蹤長時間之平均位元速率中之改變 的時間常數。 4 .如申請專利範圍第1項之速率控制器，其中該V B R 控制器之一平均位元速率跟蹤該視頻壓縮編碼器之一輸出 位元流的長時間平均位元速率中的變化。 5 .如申請專利範圍第4項之速率控制器，其中該V B R - 37- (2) (2)1245570 控制器包含一成比例之集成控制器，適用以跟縱長時間平 均位兀速率中的變化。 6 .如申請專利範園第5項之速率控制器，其中該V B R 控制器包含一可程式規劃之時間常數，用以適應於長時間 平均位元速率中之改變。 7 .如申請專利範圍第]項之速率控制器，其中該C B R 控制器包含： 一畫像分析模組，用以分類一目前畫像之巨區塊爲至 少兩個不同的巨區塊形式，及計算各巨區塊形式之複雜度 的統計性指示； 一複雜度模型模組，耦合於該畫像分析模組，建構以 依據該目前畫像內的該等巨區塊形式之一統計性頻率而形 成一預測之畫像複雜度評估； 一位元配置模組，適用以形成一相符於該預測之畫像 複雜度評估的位元配置；以及 一畫像位準量化器指定模組，適用以指定一相符於該 位元配置之量化步進大小。 8 ·如申請專利範圍第7項之速率控制器，其中該複雜 度之指示包含一計算自巨區塊之活動測量的能量値。 9.如申請專利範圍第7項之速率控制器，其中該位元 配置模組包含： 一理想位元配置模組，建構以依據畫像之所評估的複 雜度計算一理想位元配置； 一視頻位元流驗證（V BV )完整度調整模組，建橇以 -38- (3) (3)1245570 調整該理想位元配置而維持所企望之VBV緩衝器完整度 之範圍；以及 ~ V BV順性調整模組，建構以調整該理想位元配置 而維持V B V順性。 1 〇. —種用於視頻壓縮編碼器之恆定位元速率控制器 ，包含： 一畫像分析模組，建構以決定一目前畫像內之至少兩 個不同的巨區塊形式之各個的統計性頻率；及用以形成該 至少兩個不同的巨區塊之各個的複雜度之至少一統計性指 示； 一複雜度模型模組，耦合於該畫像分析模組’建構以 依據該等巨區塊之統計而形成一預測之畫像複雜度評估； 一位元配置模組，適用以形成一相符於該預測之畫像 複雜度評估的位元配置；以及 一畫像位準量化器指定模組，適用以指定一相符於該 位元配置之量化步進大小。 1 1 .如申請專利範圍第1 0項之恆定位元速率控制器， 其中該位元配置模組包含： 一理想位元配置模組，建構以依據畫像之所評估的複 雜度計算一理想位元配置； 一視頻位元流驗證（V B V )完整度調整模組’建構以 調整該理想位元配置而維持所企望之V B V緩衝器完整度 之範圍；以及 一 V B V順性調整模組，建構以調整該理想位元配置 -39 - (4) 1245570 而維持V B V順性。 1 2 .如申請專利範圍第1 0項之恆帘^ % _ u疋（u兀速率控制器 區 其中該畫像分析模組之該至少一統計悔你一 / a |土 ϊ日不包含：各巨 塊形式之一能量値 1 3 .如申請專利範圍第I 2項之恆帘p _ •疋k兀速率控制器， 其中各能量藉一計算而決定，該計算包合一 原始畫素売度値 與平均畫素売度値間之各巨區塊形式的不同測量^値 14·如申請專利範圍第1〇項之恆宏产一# _ u疋位兀速率控制器， 其中該畫像分析模組之該至少一統計性指示包含一用於至 少一巨區塊形式的時間平均之能量評估。 1 5 .如申請專利範圍第1 0項之恆定位元速率控制器， 其中該複雜度模型模組產生各形式之巨區塊之複雜度的、測 量及巨區塊形式複雜度的運轉評估。 16· —種視頻壓縮編碼器中恆定位元速率（c B R )之速 率控制方法，包含： 決定一目前畫像之巨區塊形式的一統計性頻率； 產生一統計性指示以指示各形式之巨區塊的複雜度； 藉形成巨區塊形式之加權總和而預測畫像複雜度以形 成一預測之畫像複雜度，其中各巨區塊形式具有一權値， 該權値會隨著該統計性頻率及該統計性指示之値的增加而 增力口； 產生一位元配置以相符於該預測之畫像複雜度；以及 指定一量化器步進大小以相付於β位兀配置。 1 7 ·如申請專利範圍第1 6項之方法，其中該產生一統 -40 * (5) (5)1245570 計性指示包含： 計算原始畫像亮度値與平均畫像亮度値間之各巨區塊 形式的不同測量値。 ]8 ·如申請專利範圍第1 7項之方法，進一步包含： 藉一經驗因數來標度一相對應之不同測量値及藉平均 該目前畫像中相同形式之所有巨區塊上之所標度的不同測 量値而形成各巨區塊的能量値。 1 9 .如申請專利範圍第1 8項之方法，進一步包含：利 用一巨區塊退化參數來產生至少一巨區塊形式的時間平均 之能量評估。 20·如申請專利範圍第19項之方法，進一步包含：產 生各形式之巨區塊之複雜度的測量値。 2 1 ·如申請專利範圍第1 8項之方法，進一步包含：產 生巨區塊形式複雜度的運轉評估。 2 2 .如申請專利範圍第2 ]項之方法，其中該產生巨區 塊形式複雜度的運轉評估包含··結合一目前畫像之巨區塊 複雜度與一前一畫像之値。 2 3 ·如申請專利範圍第1 8項之方法，其中該前一畫像 之該値係藉一退化因素予以加權。 2 4 .如申請專利範圍第1 6項之方法，進一步包含：產 生一像內能量輸出，用於一視頻位元流順性核對中之位元 預測。 2 5，如申請專利範圍第2 4項之方法，進一步包含··測 里一目則邊像之像內能量及結合其於前一畫像之像內能量 -41 - (6) (6)1245570 的測量値。 2 6 .如申請專利範圍第2 5項之方法，其中該前一畫像 之像內能量的該測量値係藉一畫像位準退化參數予以加權 〇 2 7. —種視頻壓縮編碼器中可變位元速率之控制方法， 該視頻壓縮編碼器具有一具備峯値位元速率及可選擇之平 均位元速率的可變位元速率控制器，該方法包含： 測量該編碼器之一輸出位元流的長時間平均位元速率 中之改變；以及 調整該可變位元速率控制器之該平均位元速率以跟蹤 該長時間平均位元速率中之改變。 2 8 .如申請專利範圍第27項之方法，其中該調整包含 根據一時間常數使適應於該長時間平均位元速率中之 改變。 2 9 ·如申請專利範圍第2 7項之方法，其中該調整包含 根據一成比例之集成控制器之回應使適應於該長時間 平均位元速率中之改變。 3 0 · —種視頻壓縮編碼器中之速率控制方法，包含： 利用一 ®疋位兀速伞編碼益來產生一，第一量化步進大 小； 利用一可變位元速率編碼器來形成一第二量化步進大 小；以及 -42 - (7) 1245570 選擇一最大的量化步進大小以使用於量化壓縮之視頻 影像資料中。 3 1 .如申請專利範圍第3 0項之方法，其中該形成包含 跟蹤長時間之平均位元速率。 3 2 .如申請專利範圍第3 0項之方法，其中該形成包含 利用一成比例之集成的編碼器來跟蹤長時間之平均位 元速率。 -43-
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