[发明专利]代码转换器

说明书

本发明涉及代码转换器，特别是但并不排除其他的，涉及在第一和第二编码方案之间进行实时变换的视频代码转换器。

存在着许多场合，需要经传输链路长距离地传输运动图象的电视或者其他实时产生的数据，例如话音。电视的广播质量要求约6MHz的模拟带宽或当以数字形式传输时要求超过100Mb/s的速率，这对于传输来说是昂贵的并要求高带宽的链路。为了降低传输该信号需要的数据速率，利用了各种压缩技术。例如，通过参照以前编码的帧，相关技术降低了编码一个特定帧所需的信息量。为了减少将被传输的信息内容，通过许可一种可以接受的图象质量降低程度，例如降低帧分辨率，也可以获得视频压缩。这样，例如，对于电视会议的应用来说，利用了压缩到数百kb/s的比特速率，而包括声音的可视电话质量的图象可以被压缩到仅为64kb/s，相当于一个单一的电话电路，并达到可以接受的质量。

如上面所指出的压缩技术还可以用于一些非视频的技术领域，例如话音的传输，对于一个给定的可以接受的降低了的传输链路的带宽以便获得接收的传输较高质量。

以一个特定的例子来讲，在视频编码的情况下，信号(该信号一般是由一个视频摄像机提供的)被送到一个编码器，该编码器按照某种算法提供输出的编码数据流，该算法例如是CCITT建议H·261，该建议利用正被编码的视频信号中空间的与时间的冗余度提供高度的压缩。该编码的数据流利用一个适合的对编码的数据流解除压缩解码器可以被重建为视频信号序列。

所用的视频编码技术将被选择为适合该特定的应用。如果需要较高的广播质量，或可以利用较高带宽的传输链路的话，则可以使用取较高比特速率的优点的其他的编码算法。

产生高度压缩的视频数据流的大部分编码器的特点是：利用视频编码处理各比特的生成速率不是恒定的，但是将取决于正被编码的当前帧与以前的帧或正被编码的帧的范围内的详细数量之间的相关程度，或两者。

通过编码一个视频帧序列在编码数据流中提供恒定的比特速率是可能的，以致于每帧的平均比特数保持在某个给定的平均水平上。在这个数据流中，较少的比特被用于编码一些视频帧，更多的比特被用于编码具有更多的信息将要被编码的各个帧。也就是说，由在一个恒定速率传输通路上编码的数据流确定的帧速率具有长期的平均值，该平均值等于该各视频帧被接收的速率，但是如果在一个短的时间周期间检查，在编码的数据流中传输的帧的速率有很大的变化。这种涉及编码的数据流中的帧的数据出现的变化在下文中称为抖动。

这被表示在图1中，其中假设在六个图象帧序列期间编码的数据流的平均帧速率与原来的视频信号中的图象帧速率是相同的，但是具有与每个图象有关的抖动的变化量。因此，作为以与原来视频信号相同速率出现的编码数据流的图象帧1、2和6的图象1、2和6具有零抖动。另一方面，与图象3到5有关的编码数据，因为它们未在期望的时间出现(由于相位滞后)，所以具有抖动j的变化量。

解码器能够计算在数据流中的瞬间抖动。它们可以确定图象的哪一部分当前正被重建并因此可以确定在输出的视频信号中适当的不抖动时间。通过计数接收的比特，解码器可确定抖动量(相位滞后)。同样，编码器也能够确定出现在其输出中的抖动。

当这样的编码器被与具有固定容量的传输链路一起使用时，需要使用一个缓冲器执行平滑与调节功能，可以克服在编码数据速率中的短期起伏，充许编码数据流中的恒定数据速率传输。然后该编码器工作以保证缓冲器不下溢或溢出。

编码器操作的规范一般将规定当进行编码操作时，将要利用的最大缓冲器延迟。因为编码器被限制在这些极限内操作，在已知当解码器将“抖动”的接收编码数据流解码为视频信号时这个缓冲器将不下溢或溢出的情况下，具有相同延迟的缓冲器可以用于可兼容的解码器中。

在编码器和解码器中的这种缓冲器引入了等于通过每个缓冲器采取的基准的总时间的延迟。还存在由进行编码与解码所需的处理引入的一些延迟，这些延迟相对于缓冲器延迟是小的，和由于对于一个已知系统来说传输通路的处理延迟形成一个固定的延迟附加值，所以是一个固定的延迟。

如果交谈有效地进行，对于交互式应用来说，由系统的缓冲器引入的延迟必须予以限制(典型地是在约150ms以下)然而，这些缓冲器不能克服在整个图象区中其后跟着大量运动的片刻的少量运动的片刻。为了处理这些状态，固定速率编码器的编码方案被动态地调整，以便数据产生的中间速率处于缓冲器的平缓能力之中且长期平均速率精确地与要求的传输信号数据速率相一致。