專利名稱：控制運(yùn)動圖像編碼的dct計算量的算法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
該發(fā)明涉及一種運(yùn)動圖像的編碼方式及其設(shè)備，更具體地說，就是一種用來控制DCT計算量的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
圖1的框圖表示了用來產(chǎn)生常規(guī)運(yùn)動圖像編碼的編碼器120和解碼器140。為了獲得需要的視頻(VOD)服務(wù)或運(yùn)動圖像通信，編碼器120利用壓縮技術(shù)產(chǎn)生編碼比特流，同時解碼器140從接收的比特流中恢復(fù)圖像。
離散余弦變換(DCT)單元122實現(xiàn)對接收的圖像數(shù)據(jù)在8×8象素塊(pixelblock)內(nèi)進(jìn)行DCT操作，這樣可以消除空間相關(guān)性。量化器(Q)單元124實現(xiàn)對DCT系數(shù)的量化，這些系數(shù)在DCT單元122中獲得，來完成高效的有損壓縮(loss-compression)。
逆量化(IQ)單元126對Q單元124量化的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行解量化。逆DCT(IDCT)單元128對IQ單元126解量化的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行IDCT操作。幀存儲器130以幀連幀的方式存儲由IDCT單元128執(zhí)行IDCT后的圖像數(shù)據(jù)。
根據(jù)當(dāng)前接收的圖像數(shù)據(jù)幀和存放在幀存儲器130內(nèi)的先前圖像數(shù)據(jù)幀，運(yùn)動估計器(ME)/運(yùn)動補(bǔ)償器(MC)單元132估計獨立宏數(shù)據(jù)塊的運(yùn)動向量(MV)和估計相當(dāng)于塊匹配誤差的絕對值差值之和(SAD)。
變長編碼器(VLC)單元134，利用ME/MC單元132估計的MV來去掉DCT和量化后的數(shù)據(jù)內(nèi)的冗余。
編碼器120編碼后的比特流由解碼器140進(jìn)行解碼，該解碼器包括變長解碼器(VLD)單元142，IQ單元144，IDCT單元146，幀存儲器148，和MC單元150。
VOD服務(wù)或?qū)崟r運(yùn)動圖像通信需要實時的運(yùn)動圖像編碼和解碼，這些可以通過有效的控制解碼和編碼的計算量來實現(xiàn)。所有的運(yùn)動圖像編碼技術(shù)，包括MPEG 4和H.26x，DCT單元和ME單元是需要計算量最多的地方。
因此，編碼器利用跳DCT技術(shù)(DCT skipping technique)和快速M(fèi)E算法來減少DCT單元和ME單元所需要的計算量。編碼器的計算量是由編碼器的編碼結(jié)果來確定的，并受到跳過的數(shù)據(jù)塊的數(shù)目的影響。
另外，美國專利No.6,122,321闡述了近似于圖1所示的編碼器設(shè)備。
圖2表示了一個利用傳統(tǒng)跳DCT技術(shù)的運(yùn)動圖像編碼器。圖2中運(yùn)動圖像編碼器的結(jié)構(gòu)是在圖1的編碼器120基礎(chǔ)上增加一個用來控制DCT單元120計算量的DCT計算量控制器280。
這個DCT計算量控制器280，將ME 270估計的每個數(shù)據(jù)塊的SAD和Q單元220的量化系數(shù)(Q)與預(yù)設(shè)的門限(T)比較，來決定在DCT單元210內(nèi)的每個8×8象素塊上實現(xiàn)的DCT是否可以跳過。更詳細(xì)的說，如果SAD/Q比預(yù)設(shè)的門限T小，那么該數(shù)據(jù)塊的結(jié)尾(EOB)近似于0，相應(yīng)的DCT計算量控制器280就不再處理接收的數(shù)據(jù)。另一方面，如果SAD/Q比預(yù)設(shè)的門限T大，那么DCT計算量控制器280就實現(xiàn)對DCT的控制。這樣，就降低了編碼器上的DCT計算量。
然而，對于傳統(tǒng)的運(yùn)動圖像編碼器，在解碼器上可實現(xiàn)的計算量是有限制的，而實際上分配的計算量和真實計算量會依賴于環(huán)境而改變，這一點并沒有考慮。因此，當(dāng)輸入一個經(jīng)傳統(tǒng)運(yùn)動圖像編碼器編碼后的比特流，解碼器就可能不能對接收的比特流進(jìn)行解碼，或者不能充分利用分配的計算量。
而且，對于傳統(tǒng)的運(yùn)動圖像編碼器，預(yù)設(shè)的門限T在圖像序列內(nèi)是個固定值，這就意味著并沒有考慮每一個宏數(shù)據(jù)塊或幀上的DCT計算量是變化的。因此，不能實現(xiàn)對接收運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)的實時編碼。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到解碼器的計算量，該發(fā)明提供了一種在編碼器中控制運(yùn)動圖像編碼的DCT計算量的方法和設(shè)備，這樣分配給解碼器的計算量可以充分得到利用，而且輸入的比特流也能正常編碼。
該發(fā)明還提供了一種控制運(yùn)動圖像編碼的DCT計算量的方法和設(shè)備，其中運(yùn)動圖像編碼器通過由運(yùn)動估計單元將運(yùn)動估計計算量的變化分配給DCT單元，使得運(yùn)動圖像編碼器的計算復(fù)雜度可以始終不用考慮圖像的特征而被連續(xù)地保持。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，為運(yùn)動圖像編碼提供一種控制對運(yùn)動圖像編碼進(jìn)行離散余弦變換(DCT)的計算量的方法，該方法包括接收代表先前圖像數(shù)據(jù)的解碼計算量的解碼器復(fù)雜度信息；和根據(jù)接收的解碼器復(fù)雜度信息，控制對當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的跳DCT操作。
最好，解碼器計算量信息能進(jìn)一步包括計算解碼器復(fù)雜度信息，該信息表示之前的圖像數(shù)據(jù)的解碼計算量。
最好，跳DCT控制的步驟包括利用接收的解碼器復(fù)雜度信息，計算出當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的目標(biāo)DCT計算量；根據(jù)計算的目標(biāo)DCT計算量，計算出對當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)實行跳DCT操作的門限值；和根據(jù)該計算的門限值，控制對當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的跳DCT操作。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，該發(fā)明還提供了一種控制為運(yùn)動圖像編碼DCT計算量的設(shè)備。該設(shè)備包括DCT計算量控制器，利用代表對先前輸入圖像數(shù)據(jù)來說的解碼計算量的解碼器復(fù)雜度信息，控制對當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的跳DCT操作；和DCT單元，根據(jù)從DCT計算量控制器輸出的控制信號，實現(xiàn)對輸入的當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行DCT或跳DCT操作。
最好，該設(shè)備還包括解碼器復(fù)雜度計算器，計算解碼器復(fù)雜度信息，該解碼器復(fù)雜度信息表示對輸入的先前圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼的計算量。
最好，DCT計算量控制器利用解碼器復(fù)雜度信息，計算出當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的目標(biāo)DCT計算量，根據(jù)計算的目標(biāo)DCT計算量，計算出對當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)實行跳DCT操作所需的門限值，和根據(jù)該計算的門限值控制對當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的跳DCT操作。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，該發(fā)明還提供了一種為運(yùn)動圖像編碼提供一種控制離散余弦變換(DCT)計算量的設(shè)備，包括一個DCT計算量控制器和一個DCT單元。DCT計算量控制器利用表示對輸入的先前時刻圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼的計算量的解碼器計算量信息，來控制對當(dāng)前圖像信號進(jìn)行跳DCT操作。DCT單元根據(jù)從DCT計算量控制器輸出的控制信號，來實現(xiàn)對當(dāng)前輸入的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行DCT操作或DCT操作的跳步執(zhí)行。
最好，該設(shè)備還能包括一個解碼器計算量計算器，可以統(tǒng)計表示先前輸入圖像數(shù)據(jù)解碼計算量的解碼器的計算量信息。
最好，DCT計算量控制器包括利用解碼計算量信息計算出當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)所需要的目標(biāo)DCT計算量；根據(jù)計算的目標(biāo)DCT計算量，利用對當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的跳DCT操作來計算門限；和根據(jù)計算的門限來控制對當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的跳DCT操作。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種控制運(yùn)動圖像編碼的DCT計算量的設(shè)備，該設(shè)備包括DCT計算量控制器，使用表示先前圖像數(shù)據(jù)的解碼計算量信息的解碼器復(fù)雜度信息和表示運(yùn)動估計(ME)計算量的變化信息的ME計算量變化信息來控制對當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的跳DCT操作；和DCT變換器，根據(jù)從DCT計算量控制器輸出的控制信號，實現(xiàn)對輸入的當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行DCT或跳DCT操作。
最好，DCT計算量控制器利用解碼器復(fù)雜度信息和ME計算量變化信息，計算出當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的目標(biāo)DCT計算量，根據(jù)計算的目標(biāo)DCT計算量，計算出對當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)實行跳DCT操作所需的門限值，和根據(jù)該計算的門限值控制對當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的跳DCT操作。


通過結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述特點和優(yōu)點將會變的更加清楚，其中圖1是用來實現(xiàn)傳統(tǒng)運(yùn)動圖像編碼的編碼器120和解碼器140的結(jié)構(gòu)方框圖；圖2是用來實現(xiàn)傳統(tǒng)離散余弦變換(DCT)跳技術(shù)的運(yùn)動圖像編碼器的結(jié)構(gòu)方框圖；。
圖3是利用該發(fā)明實施例構(gòu)成的運(yùn)動圖像編碼器和解碼器的結(jié)構(gòu)方框圖；圖4是根據(jù)該發(fā)明實施例，實現(xiàn)控制DCT計算量的方法的流程圖；圖5是利用該發(fā)明的另一個實施例構(gòu)成的運(yùn)動圖像編碼器和解碼器的結(jié)構(gòu)方框圖；和圖6是根據(jù)該發(fā)明另一個實施例，實現(xiàn)控制DCT計算量的方法的流程圖。
具體實施例方式
根據(jù)圖3，該發(fā)明的運(yùn)動圖像編碼器320包括DCT單元332，Q單元324，IQ單元326，IDCT單元328，幀存儲器330，ME單元332，VLC單元334，和DCT計算量控制器336。DCT單元322是對接收的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行DCT計算操作。Q單元324利用量化系數(shù)Q對由DCT單元322所獲得的DCT系數(shù)進(jìn)行量化。IQ單元326將Q單元324的量化圖像數(shù)據(jù)解量化。IDCT單元328對IQ單元326逆量化后的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行IDCT操作。幀存儲器330以幀一幀的方式存儲由IDCT單元328執(zhí)行IDCT后的圖像數(shù)據(jù)。ME332利用當(dāng)前接收的圖像數(shù)據(jù)幀和存放在幀存儲器330的先前幀的圖像數(shù)據(jù)，獲得運(yùn)動的估計信息。VLC單元334通過從DCT后的和量化后的數(shù)據(jù)去掉統(tǒng)計冗余來實現(xiàn)編碼。DCT計算量控制器336根據(jù)從解碼器復(fù)雜度計算器342輸出的解碼器復(fù)雜度信息來控制DCT單元322的DCT計算量。
相應(yīng)于圖1所示的解碼器140，解碼器340包括VLD單元，IQ單元，IDCT單元，幀存儲器，和MC單元(未表示)。這樣，解碼器340的結(jié)構(gòu)將不詳細(xì)說明。
當(dāng)解碼器340已經(jīng)解碼完一個幀，也就是第n幀(在以下文中記為f(n))，解碼器復(fù)雜度計算器342統(tǒng)計出先前幀f(n)的解碼所需要的計算量信息，即解碼器復(fù)雜度信息，并通過返向信道將該解碼器復(fù)雜度信息傳送給編碼器320中的DCT計算量控制器336。如果處理IDCT的計算量相對于先前幀f(n)的解碼計算量的比為CIDCT(n)，解碼器可以消耗的計算量為Callowed(n)，實際消耗計算量Ctotalk(n)，之前所解碼的k個幀的解碼器復(fù)雜度信息為{CIDCT(j)，Callowed(j)，Ctotal(j)＝n-k+1，...n}。這里k是可選擇的變量。
實際計算量Ctotalk(n)定義為解碼器340的VLD單元、IQ單元、IDCT單元、和MC單元在第n幀的計算量總和。盡管IDCT的計算量CIDCT(n)已經(jīng)包含在解碼器復(fù)雜度信息中，可以根據(jù)編碼器320中的IDCT單元328來獲得IDCT計算量，而不是在解碼器復(fù)雜度信息中包含IDCT計算量。
根據(jù)從解碼器復(fù)雜度計算器342所接收的解碼器復(fù)雜度計算量，DCT計算量控制器336采用跳DCT技術(shù)，在DCT單元322中，控制對在所接收圖像數(shù)據(jù)中的當(dāng)前要編碼的幀f(n+1)進(jìn)行DCT操作的數(shù)量。
根據(jù)該發(fā)明的優(yōu)選實施例，如果解碼器340在先前幀f(n)解碼的實際計算量Ctotalk(n)小于解碼器340允許的計算量Callowed(n)，可以認(rèn)為當(dāng)前解碼器沒有充分利用可用的資源。因此，在對下一幀f(n+1)做跳DCT操作的數(shù)目將會減少，增加編碼器320和解碼器340的計算量。這樣解碼器340能夠正常地執(zhí)行解碼，并且因為跳DCT操作的次數(shù)減少還能提供好的圖像質(zhì)量。
另外，如果解碼器340在先前幀f(n)解碼的實際計算量Ctotal(n)大于解碼器340允許的計算量Callowed(n)，那么在對下一幀f(n+1)做跳DCT操作的數(shù)目將會增加，來減少編碼器320和解碼器340的計算量。這樣解碼器340能夠正常地執(zhí)行解碼。這樣，雖然解碼器340的DCT計算量減少了，但是圖像質(zhì)量有所下降。
如果解碼器340的允許計算量是300MIPS，而在第n幀f(n)的實際消耗計算量是250MIPS，跳DCT操作的次數(shù)會下降，增加編碼器320和解碼器340的計算量，增加的幅度為解碼器允許計算量和實際計算量的差，也就是50MIPS，這樣，解碼器340就可以充分利用計算量資源了。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，即在當(dāng)前幀跳DCT的門限Tcurrent是固定的，在本發(fā)明中，當(dāng)前幀f(n+1)的門限值Tcurrent或Tn+1是考慮到解碼器在先前幀f(n)的計算量而更新的，也就是通過反向信道接收自解碼器的解碼器復(fù)雜度。這樣，分配給解碼器的計算量就能得到充分的利用，輸入的比特流也能得到正常編碼。
在計算當(dāng)前幀f(n+1)的門限Tn+1的過程中，根據(jù)DCT的計算量與門限和量化系數(shù)之積成反比的特性，DCT的計算量可以用公式1表示C=νTQ---(1)]]>其中，C是指DCT的計算復(fù)雜度，T定義為門限值，和Q定義為量化系數(shù)。
在公式1中，如果第n幀f(n)的復(fù)雜度，門限，和量化系數(shù)分別是Cn，Tn，和Qn，那么ν等于CnTnQn，并且第(n+1)幀的目標(biāo)門限值Tn+1可由公式2獲得Tn+1=νCtQn+1---(2)]]>其中，Ct定義為第(n+1)幀f(n+1)的目標(biāo)DCT計算復(fù)雜度。根據(jù)公式1和2，第(n+1)幀的目標(biāo)門限值Tn+1也可以通過公式3求得Tn+1=TnQnCnCtQn+1---(3)]]>公式3可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為公式4Tn+1=TnQnQn+1(1+Cn-CtCt)---(4)]]>為了提供柔性(flexibility)，公式4還可以改寫為公式5Tn+1=TnQnQn+1(1+Cn-CtaCt)---(5)]]>
其中，a定義為控制收斂速度的參數(shù)。根據(jù)公式5，當(dāng)前幀f(n+1)的目標(biāo)門限值Tn+1的獲得是依靠先前幀f(n)的門限值Tn，先前幀和當(dāng)前幀的量化系數(shù)Qn和Qn+1，先前幀f(n)的DCT計算復(fù)雜度Cn，和當(dāng)前幀f(n+1)的目標(biāo)DCT計算量Ct。
下面將描述一種方法，該方式是DCT計算量控制器336根據(jù)公式5和由解碼器復(fù)雜度計算器342所獲得的解碼器復(fù)雜度來確定當(dāng)前幀f(n+1)的門限值Tn+1的方法。
首先，編碼器320中的DCT計算量控制器336根據(jù)來自解碼器復(fù)雜度計算器342的解碼器計算量信息來統(tǒng)計當(dāng)前幀f(n+1)的目標(biāo)DCT計算量。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，當(dāng)前幀f(n+1)的目標(biāo)DCT計算量是根據(jù)公式6獲得Ct=(Σj=nn-k+1Calloved(j)Ctotol(j))×Σj=nn-k+1CIDCT(j)---(6)]]>編碼器320利用公式6計算當(dāng)前幀f(n+1)的目標(biāo)DCT計算量。然而，編碼器320也可以根據(jù)接收自解碼器復(fù)雜度計算器342的Callowed(n)和Ctotalk(n)，利用預(yù)定的公式來計算當(dāng)前幀f(n+1)的目標(biāo)DCT計算量，當(dāng)前幀f(n+1)的門限值Tn+1也可以通過將公式6得到的當(dāng)前幀f(n+1)的目標(biāo)計算量Ct代入到公式5中獲得。
DCT計算量控制器336利用公式7來確定DCT操作是否需要跳過當(dāng)前幀f(n+1)的第i個塊，這是根據(jù)求得的當(dāng)前幀f(n+1)的門限值Tn+1，第i個塊的SAD值，SADn+1，i，和第i個塊的量化系數(shù)Qn+1SADn+1,iQn+1<Tn+1---(7)]]>換句話說，如果公式7的左邊小于它的右邊，DCT單元322就被設(shè)置為非編碼模式，在該模式下DCT操作被跳過執(zhí)行，相應(yīng)的在當(dāng)前幀f(n+1)的第i個塊不執(zhí)行DCT操作。否則，在當(dāng)前幀f(n+1)的第i個塊進(jìn)行DCT操作。
圖4是根據(jù)該發(fā)明優(yōu)選實施例，利用解碼器復(fù)雜度實現(xiàn)控制DCT計算量的方法的流程圖。參考圖3和4，在步驟410處，編碼器320的DCT計算量控制器336接收最近的k個被解碼的幀的解碼器復(fù)雜度信息，{CIDCT(j)，Callowed(j)，Ctatal(j)|j＝n-k+1，...，n}，這些信息是通過反向信道接收自解碼器340的解碼器復(fù)雜度計算器342的。之前的k個被解碼的幀的解碼器復(fù)雜度信息包括關(guān)于解碼器340被IDCT計算占去的計算量在總計算量中的比例的信息，CIDCT(n)；關(guān)于允許解碼器消耗的計算量的信息，Callowed(n)；和關(guān)于實際消耗的計算量的信息，Ctotal(n)。正如上面所描述的，根據(jù)該發(fā)明實施例，IDCT的計算量CIDCT(j)已經(jīng)包含在解碼器復(fù)雜度信息中。然而也可以根據(jù)編碼器320中的IDCT單元328來獲得IDCT計算量CIDCT(j)。
在步驟420處，根據(jù)接收的解碼器復(fù)雜度信息計算當(dāng)前幀f(n+1)的目標(biāo)DCT計算量Ct。根據(jù)該發(fā)明實施例，公式6用來計算當(dāng)前幀f(n+1)的目標(biāo)DCT計算量Ct。然而也可以用不同的公式。
在步驟430處，根據(jù)步驟420處計算的目標(biāo)DCT計算量Ct，接收自DCT單元312的先前幀f(n)的DCT計算量信息Cn，和接收自Q單元314的先前幀和當(dāng)前幀f(n)和f(n+1)的量化系數(shù)Qn和Qn+1，DCT計算量控制器336計算出用來在當(dāng)前幀f(n+1)進(jìn)行跳DCT操作的門限Tn+1。
在步驟440處，根據(jù)當(dāng)前幀f(n+1)的第i個塊的SAD值和接收自Q單元314的量化系數(shù)Qn+1，DCT計算量控制器336決定DCT單元312是否對每個8×8塊進(jìn)行跳DCT操作；這些SAD值是接收自ME/MC單元332，并用來判斷是否執(zhí)行跳DCT操作的。更確切的說，如果SADn+1，i/Qn+1小于當(dāng)前幀f(n+1)的門限Tn+1，步驟440就執(zhí)行步驟450。另一方面如果SADn+1/Qn+1大于或等于當(dāng)前幀f(n+1)的門限Tn+1，步驟440就執(zhí)行步驟460。
在步驟450處，關(guān)于當(dāng)前幀f(n+1)的第i個塊的DCT單元312的操作被設(shè)置為非編碼模式，并且相應(yīng)的在當(dāng)前幀f(n+1)的第i個塊，DCT單元312不進(jìn)行DCT操作。步驟450繼續(xù)執(zhí)行步驟470。
在步驟460處，在當(dāng)前幀f(n+1)的第i個塊，DCT單元312執(zhí)行DCT操作。
在步驟470處，判斷第i塊是否是當(dāng)前幀的最后一塊。如果在步驟470處確定了第i塊是當(dāng)前幀的最后一塊，那么步驟470執(zhí)行步驟480。反之，步驟470就返回到步驟440處，并且相應(yīng)的重復(fù)步驟440到步驟470的過程。
在步驟480處，判斷輸入的運(yùn)動圖像是否已經(jīng)完成編碼。相應(yīng)的，重復(fù)執(zhí)行上面的步驟，直到所有的輸入運(yùn)動圖像都完成編碼。
這種考慮到解碼器計算量的編碼能使解碼器充分的利用分配的計算量資源。
圖5是利用該發(fā)明的另一個實施例的運(yùn)動圖像編碼器520和解碼器540的結(jié)構(gòu)方框圖。根據(jù)圖5，編碼器520包括圖3中編碼器320，并且還包括ME計算量計算器538，它是用來計算ME/MC單元532消耗的ME計算量的變化量。
ME計算量計算器538計算ME/MC單元532消耗的ME計算的目標(biāo)量，CME，target，和先前幀f(n)實際消耗的ME計算量，CME(n)，之間的差，并根據(jù)求得的差傳送ME計算量變化信息至DCT計算量控制器536。
因為除了DCT計算量控制器536和ME計算量計算器538的之外，其它的部分與圖3的編碼器320的一樣，所以在這里就不再對它們做詳細(xì)的描述。
圖6是根據(jù)該發(fā)明另一個優(yōu)選實施例，考慮到ME計算量變化信息和解碼器復(fù)雜度，實現(xiàn)控制DCT計算量的方法的流程圖。
根據(jù)圖5和6，在步驟610處，編碼器520的DCT計算量控制器536接收解碼器復(fù)雜度信息，這些信息是通過反向信道接收自解碼器復(fù)雜度計算器542的，還接收來自ME計算量計算器538的ME計算量變化信息。解碼器復(fù)雜度信息包括處理IDCT的計算量與解碼器540總消耗的計算量的比值的信息，CIDCT(n)；解碼器允許的計算量信息，Callowed(n)；和實際的計算量信息，Ctotal(n)。
如上所述，根據(jù)該發(fā)明的一個實施例，IDCT計算量CIDCT(j)包括在解碼器復(fù)雜度信息內(nèi)。然而，IDCT計算量CIDCT(j)也可以通過編碼器520的IDCT單元528來獲得。
在步驟620處，根據(jù)接收的編碼器復(fù)雜度信息和ME計算量變化信息，利用公式8計算出當(dāng)前幀f(n+1)的目標(biāo)DCT計算量CtCt=(Σj=nn-k+1Calloused(j)Ctotal(j))×Σj=nn-k+1CIDCT(j)+CME,target-CME(n)---(8)]]>其中，CME，target定義為ME/MC單元532處理當(dāng)前幀f(n+1)所消耗的目標(biāo)ME計算量，CME(n)定義為處理先前幀f(n)實際消耗的ME計算量。
在該發(fā)明的一個實施例中，公式8是用來計算被解碼的當(dāng)前幀f(n+1)的目標(biāo)DCT計算量Ct。然而，可以用不同的公式來獲得。
在步驟630處，根據(jù)步驟620處計算的目標(biāo)DCT計算量Ct，接收自DCT單元522的先前幀f(n)的DCT計算量信息Cn，和接收自Q單元524的先前幀f(n)及當(dāng)前幀f(n+1)的量化系數(shù)Qn和Qn+1，DCT計算量控制器536計算在當(dāng)前幀f(n+1)執(zhí)行跳DCT操作的門限值Tn+1。
在步驟640處，根據(jù)當(dāng)前幀f(n+1)的第i個塊的SAD值和接收自Q單元542的量化系數(shù)Qn+1，DCT計算量控制器536決定DCT單元522是否對每個8×8塊進(jìn)行跳DCT操作；這些SAD值是接收自ME/MC單元532，，并用來判斷是否執(zhí)行跳DCT操作的。更確切的說，如果SADn+1/Qn+1小于當(dāng)前幀f(n+1)的門限值Tn+1，步驟640就執(zhí)行步驟650。另一方面如果SADn+1/Qn+1大于或者等于當(dāng)前幀f(n+1)的門限Tn+1，步驟640就執(zhí)行步驟660。
在步驟650處，關(guān)于當(dāng)前幀f(n+1)的第i個塊的DCT單元522的操作被設(shè)置為非編碼模式，并且相應(yīng)的在當(dāng)前幀f(n+1)的第i個塊，DCT單元522不進(jìn)行DCT操作。
在步驟660處，在當(dāng)前幀f(n+1)的第i個塊，DCT單元522執(zhí)行DCT操作。
在步驟670處，判斷第i塊是否是當(dāng)前幀的最后一塊。如果在步驟670處確定了第i塊是當(dāng)前幀的最后一塊，那么步驟670執(zhí)行步驟680。反之，步驟670就返回到步驟640處，并且相應(yīng)的重復(fù)步驟640到步驟670的過程。
在步驟680處，判斷輸入的運(yùn)動圖像是否已經(jīng)完成編碼。相應(yīng)的，重復(fù)執(zhí)行上面的步驟，直到所有的輸入運(yùn)動圖像都完成編碼。
如上所述，通過這種結(jié)合考慮解碼器540的計算復(fù)雜度和ME/MC單元524計算量的變化信息，控制DCT計算量，解碼器540能充分利用允許的計算量資源。而且，能保持編碼器消耗的總計算量最接近目標(biāo)計算量。
根據(jù)對該發(fā)明的優(yōu)選例所描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員明白在沒有背離權(quán)利要求所限定的該發(fā)明思想和范圍的條件下，對于本發(fā)明在形勢和細(xì)節(jié)上可進(jìn)行不同的變化。
該發(fā)明也可以在計算機(jī)可讀介質(zhì)上以計算機(jī)可讀碼實現(xiàn)。計算機(jī)可讀介質(zhì)可以是任何一種數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，用來存放可被計算機(jī)系統(tǒng)閱讀的數(shù)據(jù)。計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)包括有只讀存儲器(ROM)，隨機(jī)地址存儲器(RAM)，CD-ROM，磁帶，軟盤，光數(shù)據(jù)存儲設(shè)備等等。而且這些計算機(jī)可讀碼能通過例如英特網(wǎng)的載波進(jìn)行傳送。計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)也能分布到多計算機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)上，這樣計算機(jī)可讀碼就能進(jìn)行分布式的存儲和執(zhí)行。
如上所述，在根據(jù)該發(fā)明設(shè)計的DCT計算量控制方法和設(shè)備中，結(jié)合考慮解碼器的計算量信息和ME單元的計算量變化信息，運(yùn)動圖像編碼采用跳DCT技術(shù)。這樣，解碼器允許的計算量能最大的得到利用，并且輸入的比特流也能得到正常的編碼。而且，運(yùn)動圖像編碼器的計算復(fù)雜度可以始終不用考慮圖像的特征而被連續(xù)地保持。
權(quán)利要求
1.一種控制對運(yùn)動圖像編碼進(jìn)行離散余弦變換(DCT)的計算量的方法，該方法包括接收代表先前圖像數(shù)據(jù)的解碼計算量的解碼器復(fù)雜度信息；和根據(jù)接收的解碼器復(fù)雜度信息，控制對當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的跳DCT操作。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，接收解碼器復(fù)雜度信息還包括計算解碼器復(fù)雜度信息，該信息表示之前的圖像數(shù)據(jù)的解碼計算量。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，控制跳DCT的操作包括利用接收的解碼器復(fù)雜度信息，計算出當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的目標(biāo)DCT計算量；根據(jù)計算的目標(biāo)DCT計算量，計算出對當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)實行跳DCT操作的門限值；和根據(jù)該計算的門限值，控制對當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的跳DCT操作。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，解碼器復(fù)雜度信息包括關(guān)于先前圖像數(shù)據(jù)允許的解碼器計算量信息，和關(guān)于先前圖像數(shù)據(jù)實際消耗的解碼器計算量的信息。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，解碼器復(fù)雜度信息還包括執(zhí)行逆離散余弦變換(IDCT)的計算量與對先前圖像數(shù)據(jù)解碼需要的總計算量的比。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，先前圖像數(shù)據(jù)是預(yù)定數(shù)目的前面的幀，當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)是指當(dāng)前被編碼的幀。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，基于塊-塊，操作或跳過對當(dāng)前被編碼的幀所執(zhí)行的當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的DCT操作。
8.如權(quán)利要求3所述的算法，其中，當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的門限值Tn+1是根據(jù)下式算出Tn+1=TnQnQn+1(1+Cn-CtaCt)]]>其中，a定義為控制收斂速度的參數(shù)，Tn是之前圖像數(shù)據(jù)的門限值，Qn是先前圖像數(shù)據(jù)的量化系數(shù)，Qn+1是當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的量化系數(shù)，Cn是先前圖像數(shù)據(jù)的DCT計算量，和Ct是當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的目標(biāo)DCT計算量。
9.如權(quán)利要求3所述的算法，其中，控制跳DCT的操作包括如果計算的門限值小于SAD/Q，那么執(zhí)行跳DCT操作，如果計算的門限值大于SAD/Q，那么執(zhí)行DCT操作；其中，絕對差值之和(SAD)定義為塊匹配誤差，Q定義為當(dāng)前被編碼圖像數(shù)據(jù)的量化系數(shù)。
10.一種控制運(yùn)動圖像編碼的DCT計算量的方法，該方法包括接收表示先前圖像數(shù)據(jù)的解碼計算量信息的解碼器復(fù)雜度信息，和表示運(yùn)動估計(ME)計算量的變化信息的ME計算量變化信息；和根據(jù)所接收的解碼器復(fù)雜度信息和所接收的ME計算量變化信息，進(jìn)行對當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的跳DCT操作的控制。
11.如權(quán)利要求10所述的算法，其中，接收信息步驟還包括計算解碼器復(fù)雜度信息，該解碼器復(fù)雜度信息表示先前圖像數(shù)據(jù)的解碼計算量。
12.如權(quán)利要求10所述的算法，其中，ME計算量變化信息是當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的目標(biāo)ME計算量與先前圖像數(shù)據(jù)的實際消耗ME計算量的差。
13.如權(quán)利要求10所述的算法，其中，控制跳DCT操作包括利用接收的解碼器復(fù)雜度信息和接收的ME計算量變化信息，計算當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的目標(biāo)DCT計算量；根據(jù)計算的目標(biāo)DCT計算量，計算對當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)來講進(jìn)行跳DCT操作所需的門限值；和根據(jù)計算的門限值，控制對當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的跳DCT操作。
14.如權(quán)利要求10所述的算法，其中，解碼器復(fù)雜度信息包括關(guān)于先前圖像數(shù)據(jù)允許的解碼器計算量信息，和關(guān)于先前圖像數(shù)據(jù)處理實際消耗的解碼器計算量的信息。
15.如權(quán)利要求12所述的算法，其中，解碼器復(fù)雜度信息還包括執(zhí)行逆離散余弦變換(IDCT)的計算量與先前圖像數(shù)據(jù)解碼所需要的總計算量的比。
16.如權(quán)利要求10所述的算法，其中，先前圖像數(shù)據(jù)是預(yù)定數(shù)目的前面的幀，當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)是當(dāng)前被編碼的幀。
17.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，基于塊-塊，操作或跳過對當(dāng)前被編碼的幀所執(zhí)行的當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的DCT操作。
18.如權(quán)利要求11所述的算法，其中，當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的門限值Tn+1是根據(jù)下式算出Tn+1=TnQnQn+1(1+Cn-CtaCt)]]>其中，a定義為控制收斂速度的參數(shù)，Tn是之前圖像數(shù)據(jù)的門限值，Qn是先前圖像數(shù)據(jù)的量化系數(shù)，Qn+1是當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的量化系數(shù)，Cn是先前圖像數(shù)據(jù)的DCT計算量，和Ct是當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的目標(biāo)DCT計算量。
19.如權(quán)利要求11所述的算法，其中，控制跳DCT的操作包括如果計算的門限值小于SAD/Q，那么執(zhí)行跳DCT操作，如果計算的門限值大于SAD/Q，那么執(zhí)行DCT操作；其中，絕對差值之和(SAD)定義為塊匹配誤差，Q定義為當(dāng)前被編碼圖像數(shù)據(jù)的量化系數(shù)。
20.一種用來控制對運(yùn)動圖像編碼進(jìn)行離散余弦變換(DCT)所需計算量的設(shè)備，該設(shè)備包括DCT計算量控制器，利用代表對先前輸入圖像數(shù)據(jù)來說的解碼計算量的解碼器復(fù)雜度信息，控制對當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的跳DCT操作；和DCT單元，根據(jù)從DCT計算量控制器輸出的控制信號，實現(xiàn)對輸入的當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行DCT或跳DCT操作。
21.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中還包括解碼器復(fù)雜度計算器，計算解碼器復(fù)雜度信息，該解碼器復(fù)雜度信息表示對輸入的先前圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼的計算量。
22.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，DCT計算量控制器利用解碼器復(fù)雜度信息，計算出當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的目標(biāo)DCT計算量，根據(jù)計算的目標(biāo)DCT計算量，計算出對當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)實行跳DCT操作所需的門限值，和根據(jù)該計算的門限值控制對當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的跳DCT操作。
23.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，解碼器復(fù)雜度信息包括關(guān)于先前圖像數(shù)據(jù)允許的解碼器計算量信息，和關(guān)于先前圖像數(shù)據(jù)實際消耗的解碼器計算量的信息。
24.如權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中，解碼器復(fù)雜度信息還包括執(zhí)行逆離散余弦變換(IDCT)的計算量與對先前圖像數(shù)據(jù)解碼需要的總計算量的比。
25.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，先前圖像數(shù)據(jù)是預(yù)定數(shù)目的前面的幀，當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)是指當(dāng)前被編碼的幀。
26.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，基于塊-塊，操作或跳過對當(dāng)前被編碼的幀所執(zhí)行的當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的DCT操作。
27.如權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中，當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的門限值Tn+1是根據(jù)下式算出Tn+1=TnQnQn+1(1+Cn-CtaCt)]]>其中，a定義為控制收斂速度的參數(shù)，Tn是之前圖像數(shù)據(jù)的門限值，Qn是先前圖像數(shù)據(jù)的量化系數(shù)，Qn+1是當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的量化系數(shù)，Cn是先前圖像數(shù)據(jù)的DCT計算量，和Ct是當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的目標(biāo)DCT計算量。
28.如權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中，對于DCT計算量控制器來講，如果計算的門限值小于SAD/Q，那么執(zhí)行跳DCT操作，如果計算的門限值大于SAD/Q，那么執(zhí)行DCT操作；其中，絕對差值之和(SAD)定義為塊匹配誤差，Q定義為當(dāng)前被編碼圖像數(shù)據(jù)的量化系數(shù)。
29.一種控制運(yùn)動圖像編碼的DCT計算量的設(shè)備，該設(shè)備包括DCT計算量控制器，使用表示先前圖像數(shù)據(jù)的解碼計算量信息的解碼器復(fù)雜度信息和表示運(yùn)動估計(ME)計算量的變化信息的ME計算量變化信息來控制對當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的跳DCT操作；和DCT變換器，根據(jù)從DCT計算量控制器輸出的控制信號，實現(xiàn)對輸入的當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行DCT或跳DCT操作。
30.如權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其中還包括解碼器復(fù)雜度計算器，計算解碼器復(fù)雜度信息，該解碼器復(fù)雜度信息表示對輸入的先前圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼的計算量。
31.如權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其中，ME計算量變化信息是當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的目標(biāo)ME計算量與先前圖像數(shù)據(jù)的實際消耗ME計算量的差。
32.如權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其中，DCT計算量控制器利用解碼器復(fù)雜度信息和ME計算量變化信息，計算出當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的目標(biāo)DCT計算量，根據(jù)計算的目標(biāo)DCT計算量，計算出對當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)實行跳DCT操作所需的門限值，和根據(jù)該計算的門限值控制對當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的跳DCT操作。
33.如權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其中，解碼器復(fù)雜度信息包括關(guān)于先前圖像數(shù)據(jù)允許的解碼器計算量信息，和關(guān)于先前圖像數(shù)據(jù)實際消耗的解碼器計算量的信息。
34.如權(quán)利要求33所述的設(shè)備，其中，解碼器復(fù)雜度信息還包括執(zhí)行逆離散余弦變換(IDCT)的計算量與對先前圖像數(shù)據(jù)解碼需要的總計算量的比。
35.如權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其中，先前圖像數(shù)據(jù)是預(yù)定數(shù)目的前面的幀，當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)是指當(dāng)前被編碼的幀。
36.如權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其中，基于塊-塊，操作或跳過對當(dāng)前被編碼的幀所執(zhí)行的當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的DCT操作。
37.如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中，當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的門限值Tn+1是根據(jù)下式算出Tn+1=TnQnQn+1(1+Cn-CtaCt)]]>其中，a定義為控制收斂速度的參數(shù)，Tn是之前圖像數(shù)據(jù)的門限值，Qn是先前圖像數(shù)據(jù)的量化系數(shù)，Qn+1是當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的量化系數(shù)，Cn是先前圖像數(shù)據(jù)的DCT計算量，和Ct是當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的目標(biāo)DCT計算量。
38.如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中，對于DCT計算量控制器來講，如果計算的門限值小于SAD/Q，那么執(zhí)行跳DCT操作，如果計算的門限值大于SAD/Q，那么執(zhí)行DCT操作；其中，絕對差值之和(SAD)定義為塊匹配誤差，Q定義為當(dāng)前被編碼圖像數(shù)據(jù)的量化系數(shù)。
全文摘要
這里提供了一種控制對運(yùn)動圖像編碼進(jìn)行DCT操作的計算量的方法和設(shè)備。在該DCT計算量控制的方法中，首先接收表示先前圖像數(shù)據(jù)解碼計算量信息的解碼器復(fù)雜度信息和表示運(yùn)動估計(ME)計算量的變化的ME計算量變化信息。然后，根據(jù)接收的解碼器計算量信息和ME計算量變化信息，進(jìn)行對當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的跳DCT操作。這樣解碼器允許的計算量能最大的得到利用，并且可恒定地保持運(yùn)動圖像編碼器的計算復(fù)雜度，而不用考慮圖像的特征。
文檔編號H04N7/30GK1469648SQ0313826
公開日2004年1月21日 申請日期2003年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月11日
發(fā)明者宋秉哲, 千畺旭 申請人:三星電子株式會社