BRPI0808491B1 - Método e aparelho de controle de taxa de bits de codificação - Google Patents

Método e aparelho de controle de taxa de bits de codificação Download PDF

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Abstract

método e aparelho de controle de taxa de bits de codificação, programa para tal e meio de armazenamento que armazena o programa. a invenção refere-se a um método de controle de taxa de bits de codificação que é usado na codificação de vídeo na qual a predição intraquadro e predição interquadros são usadas alternadamente. o método inclui medir uma quantidade de código gerado para informação quantizada e uma quantidade de código gerada para informação não quantizada para a imagem que foi codificada; computar uma proporção da quantidade de código gerado para informação não quantizada para a quantidade total de código gerado, com base nas quantidades de código medidas acima; e determinar uma quantidade-alvo de código de uma imagem-alvo de codificação pelo uso de proporção computada de quantidade de código gerado para informação não quantizada. a quantidade-alvo de código pode ser determinada pelo cômputo de um índice complexo para a informação quantizada da imagem que foi codificada, e estimativa de uma quantidade de código gerado quando a imagem-alvo de codificação é codificada usando um tamanho da etapa de quantização assumido predeterminado, com base no índice acima e na proporção da quantidade de código gerado para a informação não quantizada.

Description

Campo Técnico
[0001] A presente invenção refere-se a um método de controle de codificação de taxa de bits usada em codificação de vídeo na qual a predição intraquadro e predição interquadro são usadas alternadamen-te, um aparelho correspondente, um programa de controle de codifica-ção de taxa de bits para implementar o controle de taxa de bits, e um meio de armazenamento legível por computador que armazena o pro-grama.
[0002] É reivindicada a prioridade no Pedido de Patente N2 jp 2007-064271, depositado em 14 de março de 2007, cujo conteúdo é incorporado aqui por referência.
Antecedentes da Técnica
[0003] Em muitos métodos de codificação de vídeo, a quantidade de código gerado varia dependendo da qualidade de uma imagem de entrada. Portanto, uma técnica de controle de taxa de bits de codifica-ção é requerida para controlar a quantidade de código gerado e manter uma taxa de bits constante na codificação.
[0004] A quantidade de código gerado é intimamente relacionada ao tamanho da etapa de quantização, e a quantidade de código gerado é controlada pela variação do tamanho da etapa de quantização.
[0005] No modelo de teste 5 (abreviado como "TM5") do MPEG-2, o controle de quantidade de código é executado usando um relacio-namento entre o tamanho da etapa de quantização e a quantidade de código gerado (ver, por exemplo, Documento Não-Patente 1).
[0006] Abaixo, o controle de quantidade de código no TM5 do MPEG-2 será explicado.
[0007] No TM5 do MPEG-2, o controle de quantidade de código é executado usando uma unidade chamada GOP (grupo de imagens), o qual pode incluir imagens I, P e B que têm diferentes tipos de imagem tais como tipos de imagem I, P e B.
[0008] A figura 7 mostra um fluxograma do controle da quantidade de código no TM5 do MPEG-2.
[0009] Como mostrado no fluxograma, no controle de quantidade de código do TM5 do MPEG-2, na primeira etapa S301, é computado um índice complexo Xx para cada tipo de imagem (x=i,p,b (os quais correspondem respectivamente a imagens I, P e B)) pela seguinte fórmula: Xx = Sx.<Qx>
[00010] Na fórmula acima, x indica o tipo de imagem, Sx indica a quantidade de código gerado para uma imagem que tem o mesmo tipo de imagem que a presente imagem e foi codificada mais recentemente, e <QX> indica uma média do tamanho da etapa de quantização na codificação pertinente.
[00011] Geralmente a quantidade de código Sx está em proporção inversa ao tamanho da etapa de quantização Qx. Portanto, o cômputo do índice complexo Xx dá o relacionamento entre a quantidade de código gerado e o tamanho da etapa de quantização.
[00012] Na próxima etapa S302, uma quantidade-alvo Tx de código (x=i,p,b) para cada tipo de imagem é computada pelas seguintes fór-mulas. Fórmula 1
Figure img0001
[00013] Aqui, R indica a quantidade de código alocada pertinente ao GOP, NP indica a quantidade de imagens P no GOP, Nb indica a quantidade de imagens B no GOP, e KP e Kb são constantes.
[00014] As fórmulas acima mostram que para determinar a quantidade de código-alvo Ti, P imagens são convertidas para imagens I de acordo com Xp/Xi, e a quantidade-alvo Ti é computada com base nos valores convertidos, os números Np e Nb de imagens, e a quantidade R de código alocado ao GOP.
[00015] Para determinar a quantidade de código-alvo TP, imagens B são convertidas para imagens P de acordo com Xb/Xp, e a quantidade de código TP é computada com base no valor convertido, as quantidades Np e Nb de imagens, e a quantidade R de código alocado ao GOP.
[00016] Para determinar a quantidade de código-alvo Tb, imagens P são convertidas para imagens B de acordo com Xp/Xb, e a quantidade de código Tb é computada com base no valor convertido, as quantidades Np e Nb de imagens, e a quantidade R de código alocado ao GOP.
[00017] Na próxima etapa S303, é determinado o tamanho da etapa de quantização para um bloco pequeno como um alvo de codificação, com base na quantidade de código-alvo Tx determinada acima para as imagens.
[00018] Na próxima etapa S304, cada bloco pequeno é submetido a quantização e codificação pelo uso do tamanho da etapa de quantiza-ção determinado.
[00019] Na próxima etapa S305, depois que a codificação de uma imagem é completada, uma média <Qx> do tamanho da etapa de quantização é computada.
[00020] Na próxima etapa S306, (após a codificação de uma imagem ser completada), é medida a quantidade real Sx de código gerado.
[00021] Com base na quantidade medida Sx de código gerado e tamanho de etapa de quantização médio computado <Qx>, novamente na etapa S301, o índice complexo Xx para cada tipo de imagem é atualizado.
[00022] De acordo com o método acima, no TM5 do MPEG-2, uma quantidade-alvo de código é designada para cada imagem quando da codificação da imagem, desta forma controla-se a quantidade de código gerado.
[00023] No método convencional, a quantidade-alvo de código é determinada com base na quantidade de código alocado pertinente ao GOP e ao índice complexo para cada tipo de imagem. Este método é baseado em um relacionamento prévio tal que o tamanho da etapa de quantização é inversamente proporcional à quantidade de código ge-rada.
[00024] Portanto, se a quantidade de código gerado para um elemento (por exemplo, o vetor de movimento para predição compensada de movimento, o modo de codificação, etc.) que não tem relação com o tamanho da etapa de quantização, for dominante, então o relacio-namento prévio pode não ser efetivo. Se o relacionamento prévio não for efetivo, a quantidade de código gerado é estimada erroneamente, e assim a quantidade de código não é determinada com precisão.
[00025] Para resolver o problema acima, o Documento de Patente 1 revela um método de executar o controle de quantização sem conside-rar a quantidade de código de tamanho determinado.
[00026] Neste método, a quantidade de código requerida para cada elemento (por exemplo, componentes DC ou vetores de movimento no modo de codificação intraquadro do MPEG-2) que não depende da taxa de bits é definido como quantidade de código independente do tamanho da etapa de quantização.
[00027] O Documento Não-Patente 1: MPEG-2, Test Modelõ (TM5), Doc. ISO/IECJTC1/SC29/WG11/NO400, Test Model Editing Comitee, páginas 59-63, de Abril de 1993.
[00028] O documento Patente 1: Pedido de Patente Japonês Não- Examinado, Primeira Publicação No H10-290461.
Descrição da Invenção Problema a ser Resolvido pela Invenção
[00029] No Documento Não-Patente 1, o tamanho de etapa de quantização não é considerado quando seleciona-se o modo de codifi-cação. Entretanto, independente do nível de imperfeição na quantiza-ção, é selecionado um modo de predição que produz um erro de pre-dição mínimo.
[00030] Tal método não causa sérios problemas em muitos métodos conhecidos de codificação de vídeo nos quais a quantidade de dados requerida para os coeficientes de transformação ortogonal é consideravelmente maior do que a quantidade de código requerida para os vetores de movimento.
[00031] Entretanto, em um método de codificação na H.264 da ITU- T no qual os 32 maiores vetores de movimento são designados para um macro-bloco, a quantidade de código requerida para os coeficientes de transformação ortogonal não é sempre dominante na quantidade total de código gerado.
[00032] Em um método de codificação no qual a quantidade de código gerada para outros elementos que não os coeficientes de trans-formação ortogonal é dominante, se o modo de predição para produzir o erro de predição mínimo é sempre selecionado, aumenta a quanti-dade de código gerado para os outros elementos que não os coeficien-tes de transformação ortogonal, o que degrada a eficiência da codifi-cação.
[00033] Portanto, quando se seleciona o modo de predição, o custo relevante é computado com base em, não apenas o poder da predição de erro, mas também em uma ponderação com o uso da quantidade de código requerida para um elemento (por exemplo, o vetor de movi-mento) que não os coeficientes de transformação ortogonal, pelo uso do tamanho da etapa de quantização.
[00034] No software de referência H.264, é usada a função de custo "Custo = D+À.A" quando da seleção do modo de predição.
[00035] Na fórmula acima, D indica a força do erro de predição, A indica a quantidade de código gerado para os elementos que não os coeficientes de transformação ortogonal, e À é uma constante determi-nada pelo tamanho da etapa de quantização.
[00036] Quando o tamanho da etapa de quantização decresce, À também decresce, assim a força do erro de predição domina a função custo. Em contraste, quando o tamanho da etapa de quantização au-menta, À também aumenta, assim a quantidade de código gerado para os elementos que não os coeficientes de transformação ortogonal do-mina a função custo.
[00037] Como descrito acima, o método revelado no Documento de Patente 1 é baseado em uma premissa de que a quantidade de código gerado para os elementos que não os coeficientes de transformação ortogonal não depende do tamanho da etapa de quantização. Portanto, se é executada uma seleção de modo de predição que usa a função custo acima em um método de codificação como definido no H.264 do ITU-T, no qual a quantidade de código gerado para os elementos que não os coeficientes de transformação ortogonal é relativamente grande, então a quantidade de código gerado não é estimada com precisão, e assim pode ser difícil controlar a quantidade de código.
[00038] À luz das circunstâncias acima, um objetivo da presente invenção é fornecer uma técnica singular pela qual mesmo em um mé-todo de codificação no qual a quantidade de código gerado para os elementos que não os coeficientes de transformação ortogonal é do-minante, uma quantidade-alvo de código na ponderação da quantidade pertinente de código gerado, pode ser determinada para assim im-plementar um controle de taxa de bits de codificação.
Meios para Resolver o Problema
[00039] Para alcançar o objetivo, a presente invenção fornece um aparelho de controle de taxa de bits usado na codificação de vídeo no qual a predição intraquadro e predição interquadros são usadas alter-nadamente. O aparelho inclui (1) um primeiro dispositivo de medição que mede uma quantidade de código gerada para informação quanti- zada para a imagem que tenha sido codificada; (2) um segundo dispo-sitivo de medição que mede uma quantidade de código gerada para informação não quantizada para a imagem que tenha sido codificada; (3) um dispositivo computacional que computa uma proporção da quantidade de código gerado para informação não quantizada para a quantidade total de código gerado, com base na quantidade de código medida pelos primeiro e segundo dispositivos; e (4) um dispositivo de determinação que determina uma quantidade-alvo de código de uma codificação de imagem-alvo pelo uso da proporção (computada pelo dispositivo computacional) da quantidade de código gerada para a in-formação não quantizada.
[00040] Na estrutura acima, pode ser usada uma função que define qual o relacionamento entre o tamanho da etapa de quantização e a proporção da quantidade de código gerado para informação não quan-tizada, onde a função pode ser formada por linhas contínuas que têm gradientes que correspondem a diferentes amplitudes de valor de ta-manho de etapa de quantização. Em tal caso, o aparelho pode adicio-nalmente incluir um dispositivo de determinação de função para de-terminar a função com base na proporção (computada pelo dispositivo computacional) da quantidade de código gerado para informação não quantizada e um tamanho de etapa de quantização usado na codifica- ção da imagem que foi codificada.
[00041] O método de controle de taxa de bits de codificação da presente invenção implementado pela operação dos dispositivos acima descritos também pode ser implementado por um programa de computador. Tal programa de computador pode ser fornecido por armazenamento do mesmo num meio de armazenamento apropriado legível por computador, ou por meio de uma rede, e pode ser instalado e operado em um dispositivo de controle tal como uma CPU para assim imple-mentar a presente invenção.
[00042] No aparelho de controle da taxa de bits de codificação da presente invenção que tem a estrutura descrita acima, é medida uma quantidade de código gerada para a informação quantizada para uma imagem que foi codificada, e também é medida uma quantidade de código gerada para a informação não quantizada para a imagem que foi codificada.
[00043] Com base nas quantidades de código medidas acima, é computada uma proporção da quantidade de código gerado para a in-formação não quantizada para a quantidade total de código gerado. Então, é determinada uma quantidade-alvo de código de uma imagem- alvo codificada pelo uso da proporção computada da quantidade de código gerado pela informação não quantizada.
[00044] Por exemplo, é computado um índice complexo para a in-formação quantizada da imagem que foi codificada; uma quantidade de código gerado quando a imagem-alvo codificada é codificada usando um tamanho da etapa de quantização assumido predeterminado com base no índice complexo computado e a proporção computada da quantidade de código gerada para informação não quantizada; e a quantidade-alvo de código da imagem-alvo codificada é determinada pelo uso da quantidade estimada de código gerado.
[00045] Como o tamanho da etapa de quantização assumido acima, o tamanho da etapa de quantização assumido para uma imagem (de imagens tipo P ou B) codificada por predição interquadros pode ser computado pelo uso de um tamanho da etapa de quantização que foi usado quando da codificação de uma imagem (imagem I) por predição intraquadro e um valor de proporção predeterminado.
[00046] Adicionalmente, a proporção computada da quantidade de código gerado para informação não quantizada pode ser variada usando uma função (determinada pelo dispositivo de determinação de função) de acordo com um tamanho da etapa de quantização assumido; e a quantidade-alvo de código da codificação da imagem-alvo pode ser determinada pelo uso de variação de proporção da quantidade de código gerado.
Efeito da Invenção
[00047] Como descrito acima, na presente invenção, mesmo em um método de codificação no qual a quantidade de código gerada para informação não quantizada é dominante, pode ser determinada uma quantidade-alvo de código na ponderação da quantidade pertinente de código gerado.
[00048] Portanto, de acordo com a presente invenção, a quantida- de-alvo de código é determinada na ponderação da quantidade de código gerado para informação não quantizada.
[00049] Portanto, um erro na quantidade estimada de código gerado diminui, e pode ser executado um controle estável de taxa de bits de codificação.
Breve Descrição dos Desenhos
[00050] A figura 1 é um fluxograma de uma operação de acordo com a presente invenção.
[00051] A figura 2 é um diagrama que explica a proporção de quan-tidade de código de cabeçalho.
[00052] A figura 3 é um diagrama que mostra uma estrutura exem- pio de um aparelho de codificação de vídeo ao qual a presente invenção é aplicada.
[00053] A figura 4 é um diagrama que mostra uma estrutura interna de exemplo de um aparelho de codificação de vídeo.
[00054] A figura 5 é um diagrama que mostra um exemplo de uma função usada para derivar a proporção de quantidade de código de cabeçalho.
[00055] A figura 6 é um diagrama que mostra um fluxograma exemplo executado por um aparelho de codificação de vídeo.
[00056] A figura 7 é um diagrama que mostra um fluxograma do controle de quantidade de código no TM5 do MPEG-2.
Melhor Modo de Executar a Invenção
[00057] Abaixo, a presente invenção será explicada com referência a modalidades da presente invenção.
[00058] Como a presente invenção refere-se à quantidade de código gerado para elementos que não coeficientes de transformação or-togonal (que será chamada "quantidade de código de cabeçalho"), é computada a proporção entre a quantidade de código gerada para os coeficientes de transformação ortogonal e a quantidade de código de cabeçalho para assim estimar com precisão a quantidade de código gerado.
[00059] A figura 1 mostra um fluxograma de uma operação de acordo com a presente invenção.
[00060] Na primeira etapa S101, a quantidade de código gerado por meio de codificação usando um tamanho da etapa de quantização as-sumida é estimada, onde o tamanho da etapa de quantização assumido é predeterminado para cada tipo de imagem.
[00061] Neste processo, a quantidade estimada de código gerado é computada com o uso da seguinte informação: (i) índice complexo para a quantidade de código requerido para coeficientes de transformação: asx, onde x = i,p,b (ii) proporção de quantidade de código de cabeçalho: Orx, onde x=i,p,b
[00062] Aqui, quando a proporção de quantidade de código de ca-beçalho (no exemplo, "quantidade de código de cabeçalho/quantidade total de código gerado") varia dependendo do tamanho da etapa de quantização, a proporção de quantidade de código de cabeçalho é tra-tada como uma função do tamanho da etapa de quantização Qx(x=i,p,b), como segue: αrx = Func(Qx)
[00063] Por exemplo, como mostrado na figura 2, quando a proporção de quantidade de código de cabeçalho arx varia dependendo do tamanho da etapa de quantização Qx, a proporção da quantidade de código do cabeçalho poderia ser computada como uma função do tamanho da etapa de quantização Qx.
[00064] Tal função é determinada dependendo do método de com-putação de custo usado quando se seleciona o modo e codificação. Isto é, é necessário usar uma função adequada para o método de computação de custo empregado. Na próxima etapa S102, a quantidade-alvo de código de uma imagem-alvo de codificação é computada com base na quantidade de código gerada estimada para cada tipo de imagem.
[00065] Na próxima etapa s103, com base na quantidade-alvo de código computada, é determinado o tamanho da etapa de quantização para blocos pequenos (como alvos de codificação) na imagem-alvo de codificação.
[00066] Na próxima etapa S104, as operações de quantização e codificação são executadas para cada bloco pequeno, pelo uso do ta-manho da etapa de quantização determinado.
[00067] Após a operação de codificação ser completada para uma imagem relevante, os seguintes parâmetros são computados: (i) tamanho da etapa de quantização médio: <QX> (ii) índice complexo para a quantidade de código requerida para coeficientes de transformação: asx, onde x = i,p,b (iii) proporção de quantidade de código de cabeçalho: a™, onde x = i,p,b.
[00068] Isto é, na próxima etapa S106, a quantidade Gtx de código requerido para coeficientes de transformação e a quantidade de código de cabeçalho GhX são medidas.
[00069] Na próxima etapa S107, o produto da quantidade de código Gtx para os coeficientes de transformação e do tamanho da etapa de quantização médio <QX> é computado, para assim computar o índice complexo asx (para a quantidade de código para os coeficientes de transformação) usado na próxima imagem que tenha o mesmo tipo da presente imagem.
[00070] Na próxima etapa S108, a proporção de quantidade de código de cabeçalho arx, que é a proporção da quantidade de código de cabeçalho Ghx para a quantidade total Gx do código gerado, é compu-tada, isto é, a proporção de quantidade de código de cabeçalho arx usada na próxima imagem que tenha o mesmo tipo da presente ima-gem é computada.
[00071] Se a proporção de quantidade de código de cabeçalho arx não depende do tamanho da etapa de quantização, a proporção de tamanho de código de cabeçalho arx pode ser computada pela seguinte fórmula: αrx = Gnx/Gx
[00072] Quando a proporção de quantidade de código de cabeçalho arx é computada como a função Func(Qx) do tamanho da etapa de quantização Qx, os parâmetros necessários para o valor de computação pertinente são computados.
[00073] Como descrito acima, de acordo com a presente invenção, a quantidade-alvo de código é determinada na ponderação da quantidade de código de cabeçalho, assim um erro na quantidade estimada de código gerado diminui, e pode ser executado o controle de taxa de bits de codificação estável.
Modalidade Específica
[00074] Abaixo, a presente invenção será adicionalmente explicada de acordo com uma modalidade específica.
[00075] A figura 3 mostra uma estrutura de um aparelho de codificação de vídeo 1 como uma modalidade da presente invenção.
[00076] Como mostrado na figura 3, o aparelho de codificação de vídeo 1 executa uma operação para gerar sinal predito de um sinal de vídeo, ao computar a diferença entre o sinal de vídeo e o sinal predito, e gerar e produzir um fluxo de bits codificado pela quantização e codificação da diferença. O aparelho de codificação de vídeo 1 tem um controlador de quantização 10 para executar o controle da quantização, e uma unidade de execução de quantização e codificação 20 a qual inclui um quantizador e um codificador de fonte de informação.
[00077] A figura 4 mostra um exemplo da estrutura do controlador de quantização 10 no aparelho de codificação de vídeo 1.
[00078] Como mostrado na figura 4, para controlar a taxa de bits de codificação pela execução da alocação da quantidade de código por GOP (no exemplo, com base no ciclo intraquadro) de acordo com a presente invenção , o controlador de quantização 10 tem um gerencia-dor de tipo de imagem 100, uma unidade de computação de tamanho da etapa de quantização assumida 101, uma unidade de computação de quantidade de código gerado estimada 102, uma unidade de com-putação de quantidade de código-alvo 103, uma unidade de computação de tamanho da etapa de quantização 104, uma unidade de arma-zenamento de informação de imagem I 105, um atualizador de infor-mação de imagem I 106, uma unidade de armazenamento de informa-ção de parâmetro 107, uma unidade de armazenamento de informação GOP 108, e uma unidade de atualização 109.
[00079] O gerenciador de tipos de imagens 100 gerencia informações que indicam o tipo da imagem de um alvo real processado no controlador de quantização 10.
[00080] A unidade de computação de tamanho da etapa de quantização assumido 101 computa os tamanhos da etapa de quantização QP e Qb para os tipos de imagem P e B, com base em (i) um tamanho da etapa de quantização médio <Qi> de uma imagem I a qual foi codificada imediatamente antes (uma imagem I para ser codificada) e (ii) valores de proporção predeterminados Rp e Rb.
[00081] Aqui, a presente modalidade é baseada no tamanho da etapa de quantização médio <Qi> de uma imagem I a qual foi codificada imediatamente antes, e é assumido que as proporções Rp e Rb entre o tamanho da etapa de quantização média <Qi> e os respectivos tamanhos da etapa Qp e Qb para tipo de imagem P e B são constantes.
[00082] A unidade de computação de quantidade de código gerado estimada 102 estima quantidades Sp e Sb de código gerado para ima-gens tipos P e B, com base no tamanho de etapa assumido Qx compu-tado pela unidade de computação de tamanho da etapa de quantização assumido 101, um índice complexo asx para a quantidade de código requerida para coeficientes de transformação, e uma proporção de quantidade de código de cabeçalho arx(Qx). Aqui, para o tipo de ima-gem I, a quantidade de código gerado para a imagem I que foi codifi-cada imediatamente antes é determinada para ser um resultado esti-mado (Si).
[00083] A unidade de computação de quantidade de código-alvo 103 computa a quantidade-alvo Tx de código da imagem-alvo codifica- da, com base na quantidade de código gerada Sx estimada pela unidade de computação de quantidade de código gerado 102, a quantidade de código (representada por "R") alocada para o GOP pertinente, a quantidade Np de imagens P no GOP pertinente, e a quantidade Nb de imagens B no GOP pertinente.
[00084] A unidade de computação de tamanho da etapa de quantização 104 computa o tamanho da etapa de quantização Qx com base na quantidade de código-alvo Tx computada pela unidade de computação de quantidade de código-alvo 103 e um índice complexo Xx para cada tipo de imagem.
[00085] A unidade de execução de quantização e codificação 20 sujeita cada bloco pequeno a operações de quantização e codificação pelo uso do tamanho da etapa de quantização Qx computado pela unidade de computação de tamanho da etapa de quantização 104.
[00086] A unidade de armazenamento de imagem I 105 armazena (i) o tamanho da etapa de quantização média <Qi> da imagem I que foi codificada imediatamente antes, onde <Q> é referenciado pela unidade de computação de tamanho da etapa de quantização assumida 101, e (ii) a quantidade de código gerado para a imagem I que foi codificada imediatamente antes, onde a quantidade de código gerado é referenciada pela unidade de computação de código gerado estimado 102.
[00087] O atualizador de informação de imagem I 106 atualiza a informação armazenada na unidade de armazenamento de informação de imagem I 105, com base nos resultados das operações executadas pela unidade de execução de quantização e codificação 20.
[00088] A unidade de armazenamento de informação de parâmetro 107 inclui: (i) uma parte de armazenamento de índice complexo de quantidade de código de coeficiente de transformação 1070 para ar-mazenar um índice complexo aSx para a quantidade de código requeri-da para coeficientes de transformação, onde asx é referenciado pela unidade de computação de quantidade de código gerado estimada 102. (ii) uma parte de armazenamento de função de derivação de proporção de quantidade de código de cabeçalho 1071 para armazenar informação sobre uma função usada para derivar uma proporção de quantidade de código de cabeçalho arx(Qx), onde arx(Qx) também é referenciado pela unidade de computação de quantidade de código gerado estimado 102; e (iii) uma parte de armazenamento de índice complexo de imagem 1072 para armazenar o índice complexo Xx para cada tipo de imagem, onde Xx é referenciado pela unidade de computação de ta-manho da etapa de quantização 104.
[00089] A unidade de armazenamento de informação de parâmetro 107 armazena os itens de informação descritos acima por meio das partes de armazenamento acima.
[00090] A parte de armazenamento de função de derivação de pro-porção de quantidade de código de cabeçalho 1071 armazena infor-mação de uma função usada para derivar a proporção de quantidade de código de cabeçalho arx(Qx), por exemplo, informação (ax (gradiente de linha contínua, explicado depois) e Qthx) da função seguinte formada por duas linhas contínuas (ver duas linhas pontilhadas na figura 5) definidas em ambos os lados do tamanho da etapa de quantização Qthx: αrx(Qx) =αx.Qx Qx<Qthx = 0,95 Qx>Qthx
[00091] A unidade de armazenamento de informação GOP 108 ar-mazena a quantidade R de código, as quantidades Np e Nb das res-pectivas imagens P e B (as quais ainda não foram codificadas), onde R, Np, e Nb são referenciadas pela unidade computacional de quanti-dade de código-alvo 103.
[00092] Para atualizar a informação armazenada na unidade de ar-mazenamento de informação de parâmetro 107 e a unidade de arma-zenamento de informação GOP 108, a unidade de atualização 109 inclui: (i) um atualizador de informação de parâmetro 1090 para atualizar a informação armazenada na unidade de armazenamento de informação de parâmetro 107, com base nos resultados das operações executadas pela unidade de execução de quantização e codificação 20; e (ii) um atualizador de informação GOP 1091 para atualizar a informação armazenada na unidade de armazenamento de informação GOP 108, com base nos resultados das operações executadas pela unidade de execução de quantização e codificação 20.
[00093] A figura 6 mostra um exemplo de um fluxograma executado pelo aparelho de codificação de vídeo 1 que tem a estrutura da figura 4.
[00094] De acordo com este fluxograma, a operação de controle de taxa de bits de codificação executada pelo aparelho de codificação 1 será explicada em detalhe.
[00095] Como mostrado na primeira etapa S201 do fluxograma da figura 6, no aparelho de codificação de vídeo 1, os tamanhos da etapa de quantização assumidos QP e Qb dos tipos de imagem P e B são primeiro computados com base no tamanho da etapa de quantização média <Qi> (lido da unidade de armazenamento de informação de imagem I 105) de uma imagem I a qual foi codificada imediatamente antes, e nos valores de proporção predeterminados Rp e Rb, de acordo com a seguinte fórmula: Qx = <-Qi>/Rx
[00096] Na próxima etapa S202, as quantidades Sp e Sb dos códi- gos gerados para os tipos de imagem P e B são estimadas com base no tamanho da etapa de quantização assumida computada Qx, o índice complexo asx (lido da parte de armazenamento de índice complexo de quantidade de código de coeficiente de transformação 1070) para a quantidade de código para os coeficientes de transformação, e a pro-porção de quantidade de código de cabeçalho Orx(Qx) (computado com base na informação de função armazenada na parte de armazenamento de função de derivação de proporção de quantidade de código da cabeçalho 1071), de acordo com a seguinte fórmula: Sx =αsx/ [(1-Orx(Qx))-Qx]
[00097] Para o tipo de imagem I, a quantidade de código (lida da unidade de armazenamento de informação de imagem I 105) gerado para a imagem I que foi codificada imediatamente antes, é determinada para ser o resultado estimado.
[00098] Na próxima etapa S203, a quantidade-alvo Tx de código para a codificação da imagem-alvo é computada com base na (i) quantidade de código gerada Sx estimada para cada tipo de imagem, e (ii) quantidade de código R e nas quantidades Np e Nb para as imagens P e B, as quais são lidas da unidade de armazenamento de informação GOP 108, de acordo com as fórmulas mostradas abaixo.
[00099] Isto é, quando a imagem-alvo de codificação é uma imagem I, a quantidade de código-alvo T, da codificação da imagem-alvo é computada pela seguinte fórmula.Fórmula 2
Figure img0002
[000100] Quando a imagem-alvo de codificação é uma imagem P, a quantidade de código-alvo Tp de codificação da imagem-alvo é compu-tada pela seguinte fórmula. Fórmula 3
Figure img0003
[000101] Quando a imagem-alvo de codificação é uma imagem B, a quantidade de código-alvo Tb de codificação da imagem-alvo é compu-tada pela seguinte fórmula. Fórmula 4
Figure img0004
[000102] Na próxima etapa S204, o tamanho da etapa de quantização Qx é computado, por exemplo, com base na quantidade de código- alvo computada Tx e no índice complexo Xx (para cada tipo de imagem) lido da parte de armazenamento de índice complexo de imagem 1072, de acordo com a seguinte fórmula: Qx = Xx/Tx
[000103] No processo acima, o índice complexo Xx para cada tipo de imagem é computado com base no tamanho da etapa de quantização médio <QX> e na quantidade Gx de código gerado (o qual é obtido usando os resultados da codificação de uma imagem que tem o mesmo tipo de imagem daquela codificada imediatamente antes da imagem para ser codificada) de acordo com a seguinte fórmula: Xx = <Qx>.Gx
[000104] Na próxima etapa S205, cada bloco pequeno é sujeito à quantização e codificação pelo uso do tamanho da etapa de quantização computado Qx.
[000105] Após a codificação da imagem corrente ser completada, a atualização da informação armazenada na unidade de armazenamento de informação de parâmetro 107 e unidade de armazenamento de informação GOP 108 é executada. Se uma imagem I foi codificada, a atualização da informação armazenada na unidade de armazenamento de informação de imagem I 105 também é executada.
[000106] Na próxima etapa S206, o tamanho da etapa de quantização médio <Qx> é computado.
[000107] Na próxima etapa S207, a quantidade Gtx de código requerido para os coeficientes de transformação e quantidade de código de cabeçalho Gbx são medidas, e a soma delas é computada para assim obter a quantidade Gx de código gerado.
[000108] Na próxima etapa S208, o produto da quantidade de código Gx para os coeficientes de transformação e o tamanho da etapa de quantização média <QX> são computados, como segue: αsx = Gtx.<Qx>
[000109] Isto é, o índice complexo asx para a quantidade de código para os coeficientes de transformação é computado. Com base no valor computado, o índice complexo asx armazenado na parte de arma-zenamento de índice complexo de quantidade de código de transfor-mação 1070 é atualizado.
[000110] Na próxima etapa S209, o gradiente ax da linha contínua da função de derivação para a proporção de quantidade de código de ca-beçalho Orx mostrada na figura 5 é computado com base na quantidade de código gerado Gx, a quantidade de código de cabeçalho Ghx, e o tamanho da etapa de quantização médio <QX>, de acordo com a se-guinte fórmula: Gx = Ghx / [Gx-<Qx>]
[000111] Adicionalmente, um tamanho da etapa de quantização Qthx obtido quando a linha contínua relevante tem um valor de "0,95" de arx é computado. De acordo com os valores computados a informação de função (de ax e Qthx) armazenada na parte de armazenamento de fun-ção de derivação de proporção de quantidade de código de cabeçalho 1071 é atualizada.
[000112] Na próxima etapa S210, o índice complexo Xx para cada tipo de imagem é computado com base na quantidade de código gerado Gx e no tamanho da etapa de quantização médio <QX>, de acordo com a seguinte fórmula: Xx = <Qx>.Gx
[000113] De acordo com os valores computados, o índice complexo Xx(para cada tipo de imagem) armazenado na parte de armazenamento de índice complexo de imagem 1072 é atualizado.
[000114] Na próxima etapa S211, a quantidade de código R (alocada para o GOP pertinente) e a quantidade Nx de imagens (as quais ainda não foram codificadas, para tipos de imagem P e B) armazenadas na unidade de armazenamento de informação GOP 108 são atualizadas. Adicionalmente, se uma imagem I foi codificada, o tamanho da etapa de quantização média <QX> e a quantidade de código gerado para a imagem I, os quais estão armazenados na unidade de armazenamento de informação de imagem I 105, são atualizados para a codificação da próxima imagem.
[000115] Como descrito acima, na presente invenção, a quantidade de código de cabeçalhos e a quantidade de código para coeficientes de transformação são medidas separadamente, e a proporção de quantidade de código de cabeçalho e o índice complexo para a quan-tidade de código para coeficientes de transformação são computados. Portanto, a quantidade-alvo de código pode ser determinada na pon-deração da quantidade de código de cabeçalho, e desse modo se im-plementa um controle de taxa de bits de codificação.
[000116] Embora a presente invenção tenha sido explicada de acordo com a modalidade ilustrada, a presente invenção não é limitada a esta.
[000117] Por exemplo, embora a função de derivação para a proporção de quantidade de código de cabeçalho seja aproximada por duas linhas contínuas na modalidade acima, esta condição é apenas um exemplo.
[000118] Adicionalmente, o método de computar o tamanho da etapa de quantização com base na quantidade-alvo de código na modalidade acima é também apenas um exemplo.
Aplicabilidade Industrial
[000119] De acordo com a presente invenção, a quantidade-alvo de código é determinada na ponderação da quantidade de código gerado ‘para informação não quantizada. Portanto, um erro na quantidade es-timada de código gerado diminui, e um controle de taxa de bits de co-dificação estável pode ser executado. Símbolos de Referência 1 aparelho de codificação de vídeo 10 controlador de quantização 20 unidade de execução de quantização e codificação 100 gerenciador de tipo de imagem 102 unidade de computação de quantidade de código gerado estimado 103 unidade de computação de quantidade de código-alvo 104 unidade de computação de tamanho da etapa de quantização 105 unidade de armazenamento de informação de imagem I 106 atualizador de informação de imagem I 107 unidade de armazenamento de informação de parâmetros 108 unidade de armazenamento de informação GOP 109 unidade de atualização 1070 parte de armazenamento de índice complexo de quantidade de código de coeficiente de transformação 1071 parte de armazenamento da função de derivação da proporção de quantidade de código de cabeçalho 1072 parte de armazenamento de índice complexo de imagem 1090 atualizador de informação de parâmetro 1091 atualizador de informação GOP

Claims (7)

1. Método de controle de taxa de bits de codificação usado em codificação de vídeo na qual predição intraquadro e interquadros são usadas alternadamente, o método compreendendo as etapas de: medir (S106) uma quantidade de código gerado para infor-mação quantizada para uma imagem que foi codificada; medir (S106) uma quantidade de código gerado para infor-mação não quantizada para a imagem que foi codificada; e computar (S108) uma proporção da quantidade de código gerado para a informação não quantizada para a quantidade total de código gerado, com base nas quantidades de código medidas acima, e o método de controle de taxa de bits de codificação sendo caracterizado pelo fato de que ainda compreende: determinar uma quantidade-alvo de código de uma ima- gem-alvo de codificação por meio de: computar um índice complexo multiplicando uma quantidade de código gerado para a imagem que foi codificada por uma média de um tamanho de etapa de quantização na codificação relevante; estimar uma quantidade de código gerado quando a ima- gem-alvo de codificação é codificada usando um tamanho de etapa de quantização assumido predeterminado, com base no índice complexo computado e na proporção computada da quantidade de código gerado para informação não quantizada em relação à quantidade total de código gerado; e determinar a quantidade-alvo de código de imagem-alvo de codificação pelo uso de quantidade estimada de código gerado.
2. Método de controle de taxa de bits de codificação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de determinação de quantidade-alvo de código inclui: computar o tamanho da etapa de quantização assumido para uma imagem codificada por predição interquadros pelo uso de um tamanho da etapa quantizada que foi usado quando da codificação de uma imagem pela predição intraquadro e um valor de proporção predeterminado.
3. Método de controle de taxa de bits de codificação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de determinação de quantidade-alvo de código inclui: variar a proporção computada de quantidade de código ge-rado para informação não quantizada de acordo com o tamanho da etapa de quantização assumido; e determinar a quantidade-alvo de código de imagem-alvo de codificação pelo uso de proporção variada de quantidade de código gerado.
4. Método de controle de taxa de bits de codificação, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a etapa de determinar uma quantidade-alvo de código inclui: variar a proporção computada de quantidade de código ge-rado para a informação não quantizada de acordo com o tamanho da etapa de quantização assumido, pelo uso de uma função que define um relacionamento entre o tamanho da etapa de quantização e a proporção da quantidade de código gerado para informação não quantizada.
5. Método de controle de taxa de bits de codificação, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que: a função é formada por linhas contínuas que têm gradientes diferentes que correspondem a amplitudes de valor diferentes da ta-manho da etapa de quantização.
6. Método de controle de taxa de bits de codificação, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que: a função é determinada com base na proporção calculada de quantidade de código gerado para informação não quantizada e tamanho da etapa de quantização usado na codificação da imagem que foi codificada.
7. Aparelho de controle de taxa de bits de codificação usado em codificação de vídeo na qual predição intraquadro e predição interquadros são usadas alternadamente, o aparelho compreendendo: um dispositivo (20) que mede uma quantidade de código gerada para informação quantizada para uma imagem que tenha sido codificada; um dispositivo (20) que mede uma quantidade de código gerada para informação não quantizada para a imagem que tenha sido codificada; e um dispositivo (1090) que computa uma proporção da quantidade de código gerado para informação não quantizada para a quantidade total de código gerado, com base nas quantidades de có-digo medidas acima, e o aparelho de controle de taxa de bits de codificação sendo caracterizado pelo fato de que ainda compreende: um dispositivo (103) que determina uma quantidade-alvo de código de uma codificação de imagem-alvo por meio de: computar um índice complexo multiplicando uma quantidade de código gerado para a imagem que foi codificada por uma média de um tamanho de etapa de quantização na codificação relevante; estimar uma quantidade de código gerado quando a imagem-alvo de codificação é codificada usando um tamanho de etapa de quantização assumido predeterminado, com base no índice complexo computado e na proporção computada da quantidade de código gerado para informação não quantizada em relação à quantidade total de código gerado; e determinar a quantidade-alvo de código de imagem-alvo de codificação pelo uso de quantidade estimada de código gerado.
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