[发明专利]编码装置和方法以及包括该编码装置的多媒体装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字多媒体装置，尤其涉及一种能够在多媒体装置有效地进行视频编码的编码装置和方法。

背景技术

视频编码器是一种在存储和传输庞大的数据容量的视频信号之前将其转换成压缩格式，即比特流(bit stream)的装置。这种视频编码器为了压缩视频信号而利用所谓量化(quantization)这种技术，量化起到利用量化参数值将某一范围的值转换成更小范围的值的功能。

例如，在进行量化时，如果量化参数值较大，则量化后的值的范围较小，所以虽然压缩性能较高，但因量化后的值与原来的信号值的差异较大而导致图像质量下降。相反，如果量化参数值较小，则量化后的值更接近原来的信号值，但因量化后的值的范围较大而导致压缩性能下降。

另一方面，视频编码器的输出比特流根据使用目的而利用固定码率(constant bit rate，CBR)或可变码率(variable bit rate，VBR)。固定码率方式包括以规定的比特数对规定时间进行编码的方式。在带宽(bandwidth)受限或使用存储介质的时候使用固定码率方式。但固定码率方式具有在图像移动较大或较复杂的情况下图像质量相对差的缺点。相反，可变码率方式作为一种无论图像的特性如何都能按照恒定的图像质量进行编码的方式，通常用于带宽充分或使用DVD(Digital Video Disk，数字多功能光盘)等存储介质的时候。

固定码率方式为了以规定的比特数进行编码，采用比特率控制(bitrate control)方法，并适当利用量化参数值和跳帧(frame skip)控制比特率，即比特量。在这里，跳帧是指根据需要省略对特定帧的编码的方法。

如欲减少比特量，使用较大的量化参数值和跳帧，如欲增加比特量，使用较小的量化参数值。由于量化参数值不仅影响比特量，还严重影响图像质量，因而使用适当的值显得尤为重要。另一方面，目前还不存在标准的用于决定量化参数值的比特率控制方法，所以比特率控制方法因编码器而异，所采用的比特率控制方法不同，对编码器的性能造成影响的程度也不同。

以往，比特率控制方法大体上分为两种。其一是设定量化参数值，使其与缓冲器的充满度，即缓冲器的占有率成正比的方法，其二是计算出输入图像的复杂度而与复杂度成正比地进行比特分配的方法。

前一方法作为一种根据当前的缓冲器状态调整量化参数值的方法，根据剩余的缓冲量和传输介质的带宽等来调整量化参数值。通常，MPEG系列的TM5和VCEG系列的TMN8等使用该方法。后者是一种根据图像的复杂度，向每一编码单位都分配比特量并调整量化参数值的方法。

根据当前的缓冲器状态调整量化参数值的前一方法虽然简单，但全然未考虑到图像。由此，虽然也存在目标比特量准确的情况，但频繁发生不准确的情况。并且，还存在由于图像质量变化多端而妨碍视觉效果的缺点。

相反，利用输入图像的复杂度进行比特分配的方法虽然能够在维持所需比特率的同时提供良好的图像质量，但在分析图像的复杂度时需要以像素单位进行平均及分散等复杂的计算，因而存在降低编码速度、占用内存空间的缺点。目前也开发出了许多有关复杂度分析的算法，但因其复杂性而难以适用于实时的应用，应用于实际的例子也微乎其微。

发明内容

技术问题

本发明提供一种采用比特率控制方法的编码装置和方法以及包括该编码装置的多媒体装置，能够准确预测目标比特量，并在提供良好的图像质量的同时以简单的机制适用于实时环境。

解决问题的手段

根据本发明的一个方面，提供一种编码装置，包括：图像组比特分配部，其以图像组(Group Of Picture，GOP)单位来分配比特量(target_GOP)；宏块比特分配部，其根据模式以宏块单位向上述图像组内的宏块分配比特量；量化装置，其检查当前的缓冲器状态，在该缓冲器的占有率为规定比率以下的情况下，利用通过变换(transform)上述宏块获取的交流系数决定量化参数(Quantization Parameter，QP)值来进行量化；以及可变长度编码部，其用于进行可变长度编码(Variable Length Coding，VLC)。