專利名稱：：圖框?qū)铀俾士刂频囊曈嵕幋a方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是有關(guān)于視訊編碼器的圖框?qū)铀俾士刂疲绕涫怯嘘P(guān)于具有圖框?qū)铀俾士刂频囊曈嵕幋a方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：視訊通訊隨著計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù)的發(fā)達(dá)而廣泛應(yīng)用，因而產(chǎn)生了各種視訊編碼標(biāo)準(zhǔn)。有些視訊編碼標(biāo)準(zhǔn)如MPEG-1，MPEG-2和MPEG-4，是設(shè)計(jì)成非對(duì)話式應(yīng)用，使用于儲(chǔ)存媒體、串流和廣播。此外，如H.261和H.263，是設(shè)計(jì)成對(duì)話式應(yīng)用，使用于視訊電話和會(huì)議。視訊編碼標(biāo)準(zhǔn)基本上包含的動(dòng)作有離散余弦轉(zhuǎn)換(DCT)、移動(dòng)估算(ME)或移動(dòng)補(bǔ)償(MC)、量化(quantization)以及可變長(zhǎng)度編碼(VLC)。用在一圖框(Frame)或一宏區(qū)塊(MB)之中的量化步階值(quantizerstep-size)決定了視訊的品質(zhì)，必須視情況使用適當(dāng)?shù)乃俾士刂扑惴ㄒ詻Q定在特定應(yīng)用和編碼環(huán)境下最恰當(dāng)?shù)牧炕诫A值。因此，速率控制成為一重要課題。速率控制算法一般分為兩大類，單程(single-pass)和多程(multi-pass)，根據(jù)視訊序列需要幾回的編碼而定。當(dāng)一視訊序列只需編碼一次，或應(yīng)用于實(shí)時(shí)編碼場(chǎng)合，不易取得未來(lái)的圖框及不容許延遲的情況下，使用單程速率控制算法。單程算法的范例在下列文件中有詳細(xì)參考[1]MPEG-2TestModelTestModel5(TM5)Doc.，TestModelEditingCommittee，ISO/IECJTC1/SC29/WG11/93-255b，Apr.1993；[2]C.CrecosandJ.Jiang，“On-lineimprovementoftherate-distortionperformanceinMPEG-2ratecontrol，”IEEETrans.CircuitsSyst.VideoTechnol.，pp.519-528，June2003；T.ChiangandY.-Q.Zhang，“Anewratecontrolschemeusinganewrate-distortionmodel，”IEEETrans.CircuitsSyst.VideoTechnol.，pp.246-250，F(xiàn)eb.1997；[4]F.Pan，Z.Li，K.Lim，andG.Feng，“AstudyofMPEG-4ratecontrolschemeanditsimprovements，”IEEETrans.CircuitsSyst.VideoTechnol.，pp.440-446，May2003；[5]J.Ribas-CorberaandS.Lei，“RatecontrolinDCTvideocodingforlow-delaycommunications，”IEEETrans.CircuitsSyst.VideoTechnol.，pp.172-185，F(xiàn)eb.1999；[6]Z.He，Y.K.Kim，andS.K.Mitra，“Low-delayratecontrolforDCTvideocodingviarho-domainsourcemodeling，”IEEETrans.CircuitsSyst.VideoTechnol.，pp.928-940，Aug.2001.多程速率控制算法，在視訊序列已經(jīng)存在的前提下，或是沒(méi)有實(shí)時(shí)編碼壓力、可離線作業(yè)的情況下，可測(cè)得最佳化的量化步階值。多程速率控制算法的文獻(xiàn)包含下列文件[7]A.Ortega，K.Ramchandran，andM.Vetterli，“Optimaltrellis-basedbufferedcompressionandfastapproximation，”IEEETrans.ImageProcessing，pp.26-40，Jan.1994；[8]K.Ramchandran，A.Ortega，andM.Vetterli，“Bitallocationfordependentquantizationwithapplicationstomulti-resolutionandMPEGvideocoders，”IEEETrans.ImageProcessing，pp.533-545，Sept.1994；[9]L.J.LinandA.Ortega，“Bit-ratecontrolusingpiecewiseapproximatedrate-distortioncharacteristics，”IEEETrans.CircuitsSyst.VideoTechnol.，pp.446-459，Aug.1998；[10]W.DingandE.Liu，“RatecontrolofMPEGvideocodingandrecordingbyrate-quantizationmodeling，”IEEETrans.CircuitsSyst.VideoTechnol.，pp.12-20，F(xiàn)eb.1996.速率控制算法也可以依照量化步階值的決定方式分為三大類，包含直接緩沖狀態(tài)回授法(directbuffer-statefeedbackmethod)、模型分析法(model-basedanalyticalmethod)以及操作性速率-失真模型化方法(operationalrate-distortionmodelingmethod)。直接緩沖狀態(tài)回授法根據(jù)緩沖器滿溢與活動(dòng)程度決定量化步階值。模型分析法利用數(shù)個(gè)速率和失真模型以控制速率，例如將速率模型化成量化步階值的二次方程式。一般來(lái)說(shuō)，直接緩沖狀態(tài)回授法和模型分析法屬于單程速率控制算法。而操作性速率-失真模型化方法則使用動(dòng)態(tài)設(shè)定和Lagrange最佳化法以決定一組畫面(GOP)中圖框的量化步階值。因耗用大量運(yùn)算復(fù)雜度，大部份操作性速率-失真模型化方法不能應(yīng)用于實(shí)時(shí)速率控制。曾有人提出以模型為基礎(chǔ)的操作性速率-失真模型化方法以降低復(fù)雜度，其中模型是以準(zhǔn)確度為代價(jià)，從一限定數(shù)量的控制點(diǎn)中預(yù)測(cè)輸入視訊序列的速率-失真特征。然而這些方法，在實(shí)時(shí)編碼的應(yīng)用中仍然造成計(jì)算上的負(fù)擔(dān)，以致于某種程度上仍然會(huì)造成延遲。H.264是一種視訊標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用于對(duì)話式及非對(duì)話式通訊，其引進(jìn)許多新編碼技術(shù)，例如框內(nèi)預(yù)測(cè)(intraprediction)，不同的區(qū)塊形狀和多個(gè)參考圖框之間的框間預(yù)測(cè)(interprediction)，再加上速率失真最佳化的移動(dòng)估算以及模式判斷(rate-distortionoptimizedmotionestimationandmodedecision)，以下簡(jiǎn)稱為RDO。由于這些新引進(jìn)的技術(shù)，使H.264相較其它編碼標(biāo)準(zhǔn)，具有可觀的優(yōu)勢(shì)。針對(duì)H.264，出現(xiàn)了許多單程速率控制算法。相關(guān)文獻(xiàn)包含[11]S.Ma，W.Gao，P.Gao，andY.Luin“ratecontrolforadvancevideocoding(AVC)standard，”inProc.Int.Conference，CircuitsSyst.，pp.25-28，May2003?；贛PEG-2TM5速率控制算法，S.Ma提供了一宏區(qū)塊層(macroblocklayer)速率控制。假定已提供一圖框的目標(biāo)位速率，利用前一宏區(qū)塊的一量化參數(shù)(QP)來(lái)為目前宏區(qū)塊執(zhí)行RDO運(yùn)算，使前一量化參數(shù)可做為目前宏區(qū)塊的預(yù)估量化參數(shù)。進(jìn)行RDO運(yùn)算之后，應(yīng)用于目前宏區(qū)塊的新量化參數(shù)可根據(jù)緩沖器滿溢程度和宏區(qū)塊活動(dòng)而決定。如果前一量化參數(shù)和新量化參數(shù)的差異小于一閥值，則根據(jù)原來(lái)預(yù)估的量化參數(shù)，將目前宏區(qū)塊的余值信號(hào)量化；否則，利用新量化參數(shù)再次為目前宏區(qū)塊執(zhí)行RDO運(yùn)算，并根據(jù)新的量化參數(shù)將余值信號(hào)量化。下列文獻(xiàn)為一基于二次方程式速率模型，應(yīng)用于H.264編碼器的單程圖框?qū)铀俾士刂扑惴╗12]Z.G.Li，F(xiàn).Pan，K.P.Lim，G.N.Feng，X.Lin，S.Rahardja，andD.J.Wuin“AdaptiveframelayerratecontrlforH.264，”inProc.Int.Conference，MultimediaExpo，pp.581-584，June2003.因RDO運(yùn)算和速率控制的交互依賴關(guān)系，在執(zhí)行RDO運(yùn)算之前無(wú)法取得余值信號(hào)。曾有人提出一線性模型，用以預(yù)測(cè)目前圖框和前一圖框的余值信號(hào)的平均絕對(duì)差(meanabsolutedifference，MAD)。然而該線性模塊無(wú)法準(zhǔn)確估算目前圖框的平均絕對(duì)差，尤其是當(dāng)圖框之間的移動(dòng)變化量極大的時(shí)候。許多為H.264設(shè)計(jì)的速率控制算法都不能解決RDO運(yùn)算和速率控制之間交互依賴關(guān)系所造成的瓶頸，因此在求出宏區(qū)塊或圖框的新量化參數(shù)之前，余值信號(hào)是無(wú)解的。此外還有一個(gè)問(wèn)題，H.264的速率控制中，忽視了文件頭位數(shù)(headerbits)的重要性。H.264和其它視訊編碼標(biāo)準(zhǔn)不同的是，利用框內(nèi)預(yù)測(cè)并且以各種區(qū)塊大小的多個(gè)參考圖框來(lái)進(jìn)行移動(dòng)估算和模式選擇。因?yàn)檫@類信息需要和視訊內(nèi)容一起被編碼，所以文件頭位數(shù)會(huì)占去整體位數(shù)的一大部份，且隨著圖框和宏區(qū)塊而異。因此，準(zhǔn)確的文件頭位數(shù)信息對(duì)于H.264速率控制算法是有必要的，因?yàn)樗鼪](méi)辦法透過(guò)緩沖器容量的程度和速率模型來(lái)估計(jì)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種圖框?qū)铀俾士刂品椒ㄅc單程圖框?qū)铀俾士刂频囊曈嵕幋a方法和系統(tǒng)。本發(fā)明的圖框?qū)铀俾士刂品椒?，包含下列步驟指派一目標(biāo)位數(shù)給一目前圖框；用一先前圖框的一量化參數(shù)將目前圖框的宏區(qū)塊編碼，以獲得一余值信號(hào)及目前圖框的一預(yù)估文件頭位數(shù)；然后根據(jù)目前圖框的余值信號(hào)計(jì)算目前圖框的復(fù)雜度；最后根據(jù)目標(biāo)位數(shù)、預(yù)估文件頭位數(shù)、以及目前圖框的復(fù)雜度計(jì)算目前圖框的新量化參數(shù)。其中上述將目前圖框的宏區(qū)塊編碼的步驟，可以是包含以先前圖框的量化參數(shù)對(duì)目前圖框的宏區(qū)塊進(jìn)行速率失真最佳化的移動(dòng)估算與模式判斷，由此為目前圖框中每一宏區(qū)塊產(chǎn)生一宏區(qū)塊模式和移動(dòng)向量，并且根據(jù)目前圖框中的宏區(qū)塊模式和移動(dòng)向量估算目前圖框的文件頭位數(shù)。在編碼步驟之后，可以對(duì)目前圖框中內(nèi)編碼過(guò)的宏區(qū)塊再次進(jìn)行內(nèi)編碼模式判斷。假設(shè)目前圖框的每一宏區(qū)塊包含十六個(gè)4×4亮度樣本區(qū)塊以及八個(gè)4×4色度樣本區(qū)塊，則計(jì)算目前圖框的復(fù)雜度的步驟可以包含根據(jù)目前圖框的余值信號(hào)，計(jì)算目前圖框中宏區(qū)塊所屬的二十四個(gè)4×4區(qū)塊各自的絕對(duì)差值的總和，并以下列公式計(jì)算目前圖框中每一宏區(qū)塊的復(fù)雜度CMBCMB＝max{SAD0，..，SAD3}+max{SAD4，..，SAD7}+...+max{SAD20，..，SAD23}其中SADi表示第i個(gè)4×4區(qū)塊的絕對(duì)差值的總和，接著以下列公式計(jì)算目前圖框的復(fù)雜度CFrmCFrm=Σi=0NMBCi,MB]]>其中NMB是目前圖框中宏區(qū)塊的數(shù)目，Ci，MB代表目前圖框中第i個(gè)宏區(qū)塊的復(fù)雜度。目前圖框的新量化參數(shù)可以是由下列二次方程式求出R(Qs)=X1·CFrmQs+X2·(CFrmQs)2]]>其中，R(Qs)定義為目標(biāo)位數(shù)減去預(yù)估文件頭位數(shù)；X1和X2是模型參數(shù)；而Qs是一待解的量化步階值。如果在編碼之后對(duì)目前圖框中的一宏區(qū)塊再次進(jìn)行內(nèi)編碼模式判斷，則重新計(jì)算該宏區(qū)塊的復(fù)雜度，從而更新目前圖框的復(fù)雜度。更進(jìn)一步地，可以對(duì)目前圖框的余值信號(hào)進(jìn)行離散余弦轉(zhuǎn)換并且以新量化參數(shù)進(jìn)行量化，以及根據(jù)下列式子更新上述二次方程式的模型參數(shù)X1=(Σi=1wRi·CiQsi)(Σi=1wCi4Qsi4)-(Σi=1wRi·Ci2Qsi2)(Σi=1wCi3Qsi3)(Σi=1wCi2Qsi2)(Σi=1wCi4Qsi4)-(Σi=1wCi3Qsi3)2]]>以及X2=(Σi=1wRi·Ci2Qsi2)-X1·(Σi=1wCi3Qsi3)(Σi=1wCi4Qsi4)]]>其中w為先前圖框的數(shù)目，而Ri、Ci和QSi分別代表第i個(gè)先前圖框的速率、復(fù)雜度和量化步階值。其中目前圖框的新量化參數(shù)QPRO可以由下式修正ifQPRO＞QPG+Δ，QPRO＝QPG+ΔelseifQPRO＜QPG-Δ，QPRO＝QPG-Δ其中QPG代表先前圖框的量化參數(shù)，而Δ代表一預(yù)設(shè)臨界值。目前圖框的新量化參數(shù)可以更進(jìn)一步限定在一預(yù)設(shè)范圍。本發(fā)明另提供一視訊編碼系統(tǒng)，用以執(zhí)行上述步驟。本發(fā)明可視情況使用適當(dāng)?shù)乃俾士刂扑惴ㄒ詻Q定在特定應(yīng)用和編碼環(huán)境下最恰當(dāng)?shù)牧炕诫A值，從而提高視訊的品質(zhì)。圖1為一視訊編碼器包含一使用H.264以外視訊標(biāo)準(zhǔn)的單步速率控制器；圖2為速率控制和速率-失真最佳化之移動(dòng)估算與模式判斷之間的交互依賴關(guān)系；圖3a和圖3b為兩個(gè)QCIF格式的范例序列(“news”和“grandma”)運(yùn)用三個(gè)參考圖框的P圖框的MAD(平均絕對(duì)差)；圖4a和圖4b為圖3a和圖3b的范例序列以三個(gè)參考圖框做為框間預(yù)測(cè)時(shí)的P圖框文件頭位數(shù)；圖5a和圖5b為兩個(gè)QCIF格式范例序列(“carphone”和“hall”)運(yùn)用單一參考圖框編碼的文件頭位數(shù)百分比；圖6a和圖6b為兩個(gè)QCIF格式范例序列(“tabletennis”和“suzie”)運(yùn)用五個(gè)參考圖框編碼的文件頭位數(shù)百分比；圖7a和圖7b為兩個(gè)QCIF格式范例序列(“tabletennis”和“mother&daughter”)以單一參考圖框使用不同QPRO但相同QPG的情況下的速率失真曲線；圖8a和圖8b為兩個(gè)QCIF格式范例序列(“salesman”和“mobile”)以五個(gè)參考圖框使用不同QPRO但相同QPG的情況下的速率失真曲線；圖9為H.264編碼器所用的一單程圖框?qū)铀俾士刂扑惴ㄅc兩步編碼法的實(shí)施例；圖10為宏區(qū)塊的結(jié)構(gòu)與編號(hào)順序；圖11a～圖11d為QCIF格式序列(“suzie”、“carphone”、“salesman”以及“tabletennis”)的C/Qs和速率的二次關(guān)系；圖12a～圖12d圖為QCIF格式序列(“waterfall”、“news”、“mother&daughter”以及“foreman”)的C/Qs和速率的二次關(guān)系；以及圖13為一單程圖框?qū)铀俾士刂扑惴ㄅc兩步編碼法的實(shí)施例。12視訊編碼單元；14速率控制器；121移動(dòng)估算單元；122余值信號(hào)儲(chǔ)存單元；123離散余弦轉(zhuǎn)換/量化單元；124熵編碼單元；125離散余弦反轉(zhuǎn)換/逆量化單元；126重建圖框儲(chǔ)存單元；14速率控制器；141文件頭位量測(cè)單元；142復(fù)雜度量測(cè)單元；143位指派單元；144速率-失真模型化單元；145量化參數(shù)決策單元；202速率控制；204速率-失真最佳化的移動(dòng)估算與模式判斷；92第一步編碼裝置；94速率控制裝置；96第二步編碼裝置；921速率-失真最佳化的移動(dòng)估算與模式判斷單元；922余值信號(hào)儲(chǔ)存單元；923離散余弦轉(zhuǎn)換/量化單元；924離散余弦反轉(zhuǎn)換/逆量化單元；925第一重建圖框儲(chǔ)存器；941位指派單元；942速率-失真模型化單元；943量化參數(shù)判斷單元；944文件頭位估算單元；945復(fù)雜度量測(cè)單元；961選擇性內(nèi)編碼模式判斷單元；962離散余弦轉(zhuǎn)換量化單元；963熵編碼單元；964離散余弦反轉(zhuǎn)換/逆量化單元；965第二重建圖框儲(chǔ)存器；1002亮度信號(hào)；1004色差信號(hào)Cb；1006色差信號(hào)Cr。具體實(shí)施例方式圖1為一視訊編碼器，具有一使用非H.264的視訊標(biāo)準(zhǔn)的單程速率控制器1，其包含一視訊編碼單元12和一速率控制器14。視訊編碼單元12包含一移動(dòng)估算單元121、一余值信號(hào)儲(chǔ)存單元122、一離散余弦轉(zhuǎn)換/量化單元123、一熵編碼單元124、一離散余弦反轉(zhuǎn)換/逆量化單元125以及一重建圖框儲(chǔ)存單元126。速率控制器14與視訊編碼器12交互作用以更新宏區(qū)塊且/或圖框的量化參數(shù)，并包含一文件頭位量測(cè)單元141、一復(fù)雜度量測(cè)單元142、一位指派單元143、一速率-失真模型化單元144以及一量化參數(shù)決策單元145。文件頭位量測(cè)單元141在移動(dòng)估算之后，估計(jì)宏區(qū)塊或圖框的文件頭位數(shù)，而復(fù)雜度量測(cè)單元142量測(cè)一余值信號(hào)的復(fù)雜度。文件頭位數(shù)和余值信號(hào)復(fù)雜度都是位指派和速率-失真模型化的必要信息。位指派單元143根據(jù)緩沖器狀態(tài)、信道頻寬和相關(guān)編碼狀態(tài)，為一既定的宏區(qū)塊或圖框計(jì)算需要的位數(shù)。在速率-失真模型化單元144中，速率和/或失真模型由前一宏區(qū)塊或圖框的實(shí)際編碼資料而更新。在量化參數(shù)決策單元145中，目前宏區(qū)塊或圖框的量化參數(shù)在離散余弦轉(zhuǎn)換和量化之前被擇定。對(duì)H.264編碼器而言，其單程速率控制算法的實(shí)作，是利用與圖1中的單程速率控制器1相似的方法。然而因?yàn)樗俾士刂坪蚏DO運(yùn)算的交互依賴關(guān)系，這個(gè)方法并不能精準(zhǔn)的應(yīng)用在H.264編碼器上。給定一量化參數(shù)，通過(guò)RDO運(yùn)算和下列式子，一H.264編碼器為每一宏區(qū)塊區(qū)塊選擇一最佳參考圖框以及一最佳移動(dòng)向量(MotionVector)，以及最佳宏區(qū)塊模式，JQP(SQP)＝D(SQP)+λ(QP)·R(SQP)[1]其中SQP代表一組移動(dòng)向量、參考圖框、以及宏區(qū)塊模式，而λ(QP)是一個(gè)Lagrange乘法子。事實(shí)上總共有兩種Lagrange乘法子，各被用于移動(dòng)估算和模式選擇，根據(jù)一給定的量化參數(shù)以及下列式子而進(jìn)行λMODE(QP)=0.85×2QP/3forI,Pframe4×0.85×2QP/3forBframe,λMOTION(QP)=λMODE(QP)---[2]]]>換句話說(shuō)，對(duì)于一已知量化參數(shù)，H.264編碼器由這兩個(gè)Lagrange乘法子，為每一宏區(qū)塊選擇滿足下式的最佳組的移動(dòng)向量、參考圖框、以及最佳宏區(qū)塊模式SQP^=argminJQP(SQP)----[3]]]>圖2為速率控制202和速率-失真最佳化的移動(dòng)估算與模式判斷(RDO)204之間的交互依賴關(guān)系。速率控制202利用包括余值信號(hào)的一些信息如平均絕對(duì)差(meanabsolutedifference，以下簡(jiǎn)稱MAD)以及文件頭位數(shù)等，計(jì)算出一量化參數(shù)。然而該多個(gè)信息只有在H.264編碼器進(jìn)行RDO204之后才能獲取。此外，因?yàn)镽DO204的進(jìn)行是以Lagrange最佳化方法為基礎(chǔ)，如第1式和第2式所示，所以RDO204之后的所有信息皆仰賴量化參數(shù)。因此量化參數(shù)必須在RDO204之前就取得。在下列文獻(xiàn)中提出了一適應(yīng)性圖框?qū)铀俾士刂品╗13]Z.G.Lietal.“AdaptiveframelayerratecontrolforH.264，”inProc.Int.Conference，MultimediaExpo，pp.581-584，June2003。該方法目前被H.264參考編碼器采用。其中，一單程速率控制算法由一個(gè)二次方速率模型而實(shí)現(xiàn)，如下式R(Qs)=X1·MADQs+X2·MADQs2----[4]]]>其中X1和X2是模型參數(shù)，而QS是量化步階值。在第4式中，第n個(gè)圖框的MAD，是根據(jù)第5式的一線性模塊，由第n-1個(gè)圖框的MAD來(lái)預(yù)測(cè)，以解決圖2所示的相互依賴關(guān)系。MADn＝a·MADn-1+b[5]其中a和b是參數(shù)。然而，MAD無(wú)法由如此單純的模型獲得精準(zhǔn)的預(yù)估，尤其是當(dāng)視訊序列中的圖框包含不斷變動(dòng)的特征。圖3a和圖3b為兩個(gè)QCIF格式的范例序列(“news”和“grandma”)，當(dāng)使用三個(gè)參考圖框做為框間預(yù)測(cè)時(shí)的MAD變動(dòng)情形。一目前圖框的MAD和前幾個(gè)圖框并沒(méi)有明顯關(guān)聯(lián)。二次方速率模型的模型參數(shù)，在編碼每一圖框后，根據(jù)速率和前幾個(gè)圖框的平均絕對(duì)差而更新，而目前圖框的量化參數(shù)則利用第5式預(yù)估的MAD而決定，該預(yù)估的MAD可能不同于實(shí)際的MAD。因此，即使速率模塊很精準(zhǔn)，也會(huì)受到MAD預(yù)估不精準(zhǔn)的影響。另一個(gè)相關(guān)技術(shù)的問(wèn)題是忽略了文件頭位變化的影響。相關(guān)技術(shù)是以前幾個(gè)圖框的平均文件頭位數(shù)來(lái)預(yù)估目前圖框的文件頭位數(shù)。圖3a和圖3b的范例序列以三個(gè)參考圖框做為框間預(yù)測(cè)時(shí)的P圖框文件頭位數(shù)則顯示于圖4a和圖4b，其中目前圖框的文件頭位數(shù)與前幾個(gè)圖框沒(méi)有關(guān)聯(lián)。此外，對(duì)H.264編碼器而言，因?yàn)槲募^位數(shù)占整體位數(shù)相當(dāng)大的比例，精準(zhǔn)估算文件頭位數(shù)是相當(dāng)重要的事。圖5a和圖5b為兩個(gè)QCIF格式范例序列(“carphone”和“hall”)運(yùn)用單一參考圖框編碼的實(shí)質(zhì)內(nèi)容(Texture)與文件頭位數(shù)百分比。圖6a和圖6b為兩個(gè)QCIF格式范例序列(“tabletennis”和“suzie”)運(yùn)用五個(gè)參考圖框編碼的實(shí)質(zhì)內(nèi)容與文件頭位數(shù)百分比。文件頭位包含移動(dòng)向量(MV)、模式(Mode)和編碼區(qū)塊態(tài)樣(CBP)。其中在低位速率時(shí)，文件頭位數(shù)占了整體位數(shù)超過(guò)百分之五十的比例，這個(gè)比例通常隨參考圖框的數(shù)目而增加。文件頭位數(shù)的估算，相當(dāng)影響速率模塊和位指派。本發(fā)明現(xiàn)提供一單程圖框?qū)铀俾士刂扑惴ù钆鋬刹骄幋a法，利用兩個(gè)不同的量化參數(shù)進(jìn)行RDO和量化。為簡(jiǎn)化說(shuō)明，符號(hào)表示如下QPG代表前一圖框的量化參數(shù)，用于目前圖框中所有宏區(qū)塊的RDO運(yùn)算；QPRO通過(guò)一速率模型而得，用于余值信號(hào)的量化；QPn目前圖框或第n個(gè)圖框的量化參數(shù)；QPn-1第n-1個(gè)圖框或前一圖框的量化參數(shù)，相同于第n-1個(gè)圖框的QPRO_。在某些實(shí)施例中，兩個(gè)連續(xù)圖框之間的不同量化參數(shù)值，可以通過(guò)第6式限定在一定范圍，以柔化品質(zhì)變化。|QPn-QPn-1|≤ΔwhereΔ＝2or3[6]如果由速率-失真模型獲得的量化參數(shù)與前一量化參數(shù)的差異極大，通過(guò)此式可將其值限定于一既定范圍內(nèi)。即使RDO運(yùn)算用的QPG和量化用的QPRO之間差異很大，所導(dǎo)致編碼增益，例如速率失真效能的降低，亦微不足道。假設(shè)差異被限定在一很小范圍|QPG-QPRO|≤ΔwhereΔ＝2or3[7]由于QPG用于RDO運(yùn)算，編碼器選擇滿足第8式的最佳一組移動(dòng)向量、參考圖框和宏區(qū)塊模式，SQPG^=argminJQPG(SQPG)----[8]]]>則當(dāng)QPRO被第7式所限定時(shí)，即使余值信號(hào)在RDO運(yùn)算之后被以QPRO量化，速率失真效能降低的情況亦非常微小。圖7a和圖7b為兩個(gè)QCIF格式范例序列(“tabletennis”和“mother&daughter”)以單一參考圖框使用不同QPRO但相同QPG的情況下的速率失真曲線。圖8a和圖8b為兩個(gè)QCIF格式范例序列(“salesman”和“mobile”)以五個(gè)參考圖框使用不同QPRO但相同QPG的情況下的速率失真曲線。其中對(duì)所有曲線，QPG被設(shè)為量化參數(shù)QP，而QPRO被設(shè)為QP-3、QP和QP+3，分別對(duì)應(yīng)每一曲線。如圖所示，若QPG和QPRO之間的差異很小，速率失真效能幾乎相同，甚至相同量化參數(shù)QP下的位速率也相差極微。圖9為H.264編碼器所采用的單程圖框?qū)铀俾士刂扑惴ㄅc兩步編碼法的實(shí)施例，其顯示一圖框速率控制系統(tǒng)9。圖框速率控制系統(tǒng)9包含一第一步編碼裝置92、一速率控制裝置94以及一第二步編碼裝置96。第一步編碼裝置92與前述視訊編碼器相似，除了熵編碼單元之外。第一步編碼裝置92包含一速率-失真最佳化的移動(dòng)估算與模式判斷單元921、一余值信號(hào)儲(chǔ)存單元922、一離散余弦轉(zhuǎn)換/量化單元923、一離散余弦反轉(zhuǎn)換/逆量化單元924以及一第一重建圖框儲(chǔ)存器925。在速率-失真最佳化的移動(dòng)估算與模式判斷單元921中，首先以QPG(對(duì)圖框中所有宏區(qū)塊而言是QPn-1)進(jìn)行速率-失真最佳化的移動(dòng)估算和模式判斷。余值信號(hào)儲(chǔ)存單元922儲(chǔ)存了參考圖框、移動(dòng)向量和從速率-失真最佳化的移動(dòng)估算與模式判斷單元921擷取的圖框的余值信號(hào)。H.264有一特色使得速率控制的實(shí)作更加困難，即選擇性的框內(nèi)預(yù)測(cè)。在框內(nèi)預(yù)測(cè)模式中，根據(jù)前一宏區(qū)塊鄰近像素的重建值預(yù)測(cè)宏區(qū)塊?？騼?nèi)預(yù)測(cè)重建每一宏塊，由此得以通過(guò)離散余弦轉(zhuǎn)換/量化單元923和離散余弦反轉(zhuǎn)換/逆量化單元924來(lái)編碼接下來(lái)的宏區(qū)塊。離散余弦反轉(zhuǎn)換/逆量化單元924輸出的重建圖框被儲(chǔ)存在第一重建圖框儲(chǔ)存器925。離散余弦轉(zhuǎn)換量化單元923和離散余弦反轉(zhuǎn)換/逆量化單元924也需要QPG以進(jìn)行量化及逆量化。速率控制裝置94更新一速率模型的參數(shù)，并決定目前圖框的量化參數(shù)。速率控制裝置94包含一文件頭位估算單元944、一復(fù)雜度量測(cè)單元945、一位指派單元941、一速率-失真模型化單元942以及一量化參數(shù)判斷單元943。文件頭位估算單元944在第一步編碼之后，估算目前圖框中所有宏區(qū)塊所需的文件頭位數(shù)。文件頭信息包含參考圖框、移動(dòng)向量、宏區(qū)塊模式以及由第一步編碼裝置92取得的CBP。復(fù)雜度量測(cè)單元945計(jì)算余值信號(hào)的復(fù)雜度，以決定量化參數(shù)判斷單元943進(jìn)行量化所需的量化參數(shù)值。稍后將詳述復(fù)雜度量測(cè)算法的實(shí)施例。在位指派單元941中，根據(jù)可用的信道頻寬、緩沖器狀態(tài)、或期望的圖框品質(zhì)，指派一圖框所需的適當(dāng)位數(shù)。不同的位指派方法可視速率控制的目標(biāo)而應(yīng)用。舉例來(lái)說(shuō)，在恒定位速率(CBR)的應(yīng)用中，可指派相同數(shù)量的位數(shù)給每一圖框，相對(duì)的在可變速率(VBR)應(yīng)用中，圖框品質(zhì)是影響指派給每一圖框的位數(shù)的主要因素。在速率-失真模型化單元942中，速率模型的參數(shù)，在每一圖框的第二步編碼之后，利用先前數(shù)個(gè)已編碼的圖框的復(fù)雜度和實(shí)質(zhì)內(nèi)容位數(shù)，由線性平方近似(LSA)方法更新。速率-失真模型化單元942使用一修訂的二次方速率模型。在量化參數(shù)判斷單元943中，運(yùn)用速率模型搭配指派給一圖框的位數(shù)和余值信號(hào)的復(fù)雜度，決定量化參數(shù)值，即第二步編碼裝置96量化該余值信號(hào)所用的QPRO__。第二步編碼裝置96主要用于量化和熵編碼，以產(chǎn)生一編碼輸出比特流。第二步編碼裝置96包含一選擇性內(nèi)編碼模式判斷單元961、一離散余弦轉(zhuǎn)換/量化單元962、一熵編碼單元963、一離散余弦反轉(zhuǎn)換/逆量化單元964以及一第二重建圖框儲(chǔ)存器965。在第一步編碼時(shí)，以QPG進(jìn)行RDO運(yùn)算，并且以QPG和前一宏區(qū)塊鄰近重建素像進(jìn)行框內(nèi)預(yù)測(cè)。第一步編碼裝置92中產(chǎn)生的重建圖框是根據(jù)QPG而進(jìn)行離散余弦轉(zhuǎn)換、量化、逆量化和離散余弦反轉(zhuǎn)換而得。因量化和逆量化是在第二步編碼裝置96中使用QPRO而進(jìn)行，如果QPG和QPRO不同的話，先前宏區(qū)塊的鄰近重建像素和第一步編碼產(chǎn)生的重建像素將有差異。選擇性內(nèi)編碼模式判斷單元961只有在一宏區(qū)塊模式屬于模式“內(nèi)編碼”時(shí)啟用。舉例來(lái)說(shuō)，如果在第一步編碼時(shí)宏區(qū)塊模式是4×4內(nèi)編碼模式之一，便在第二步編碼時(shí)再度進(jìn)行內(nèi)編碼模式預(yù)測(cè)，并根據(jù)QPRO選擇一新的4×4內(nèi)編碼模式。因余值信號(hào)在內(nèi)編碼模式選擇之后已經(jīng)不同，所以選擇性內(nèi)編碼模式判斷單元961重新計(jì)算余值信號(hào)的復(fù)雜度，而框內(nèi)預(yù)測(cè)耗費(fèi)的運(yùn)算資源相對(duì)于整個(gè)RDO運(yùn)算并不算高，因此選擇性內(nèi)編碼模式判斷單元961所增加的運(yùn)算復(fù)雜度相當(dāng)微不足道。圖框中只有極少數(shù)宏區(qū)塊在框間預(yù)測(cè)時(shí)使用內(nèi)編碼模式，除非發(fā)生場(chǎng)景改變或出現(xiàn)大幅的移動(dòng)。經(jīng)過(guò)離散余弦轉(zhuǎn)換/量化單元962與熵編碼單元963之后產(chǎn)生輸出比特流，其中量化部份是以QPRO進(jìn)行。在離散余弦轉(zhuǎn)換和量化之后，離散余弦反轉(zhuǎn)換/逆量化單元964再次重建該圖框，并將結(jié)果儲(chǔ)存在第二重建圖框儲(chǔ)存器965。離散余弦反轉(zhuǎn)換/逆量化單元964所產(chǎn)生的重建圖框是用于目前圖框中后續(xù)宏區(qū)塊的框內(nèi)預(yù)測(cè)，以及后續(xù)圖框的框間預(yù)測(cè)。在此亦提出一基于余值信號(hào)的復(fù)雜度的圖框?qū)铀俾誓Ｐ?。此處所提的?fù)雜度是以稱為修訂的絕對(duì)差值總和(sumofabsolutedifference，以下簡(jiǎn)稱SAD)。在H.264中，一8×8區(qū)塊如果其中只包含單一或高代價(jià)系數(shù)要編碼，則被視為高代價(jià)區(qū)塊。圖10為宏區(qū)塊的結(jié)構(gòu)與編號(hào)順序。在一亮度信號(hào)(Y)1002中有十六個(gè)4×4區(qū)塊，在色差信號(hào)(Cb)1004和色差信號(hào)(Cr)1006中各四個(gè)4×4區(qū)塊。在H.264中，每一4×4離散余弦轉(zhuǎn)換系數(shù)皆有其成本，而一4×4區(qū)塊的系數(shù)成本CoeffCost4×4是所有4×4離散余弦轉(zhuǎn)換系數(shù)的成本總和。如果一8×8區(qū)塊系數(shù)成本CoeffCost8×8少于一臨界值，H.264編碼器定義該8×8區(qū)塊為一高代價(jià)區(qū)塊ifCoeffCost8×8≤T，the8×8blockisnotencoded[9]其中CoeffCost8×8=Σi=03CoeffCosti,4×4]]>雖然上述離散余弦轉(zhuǎn)換系數(shù)的編碼方法并不是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，卻因?yàn)槠渌俾适д嫘艿膬?yōu)勢(shì)而適合應(yīng)用在H.264編碥器中。根據(jù)該離散余弦轉(zhuǎn)換系數(shù)的編碼方法，具有低系數(shù)成本的4×4區(qū)塊與實(shí)質(zhì)內(nèi)容的位數(shù)目較為無(wú)關(guān)。此修訂的SAD方法定義了SADi為圖10中區(qū)塊Bi的絕對(duì)差值總和。宏區(qū)塊的復(fù)雜度CMB是以下式表示CMB＝max{SAD0，..，SAD3}+max{SAD4，..，SAD7}+...+max{SAD20，..，SAD23}[10]換言之，在每一8×8區(qū)塊中會(huì)有一具有最大SAD的4×4區(qū)塊被選出，而一宏區(qū)塊的復(fù)雜度則定義為六個(gè)8×8區(qū)塊的各最大SAD的總和。一圖框的復(fù)雜度CFrm，則定義為該圖框中所有宏區(qū)塊的CMB總和，如下式CFrm=Σi=0NMBCi,MB----[11]]]>其中NMB代表圖框中的宏區(qū)塊數(shù)目。一種新圖框?qū)铀俾誓Ｐ?，稱為修訂的二次元速率模塊，是以上述修訂的SAD當(dāng)做復(fù)雜度，這種新模型可應(yīng)用在圖框?qū)铀俾士刂频膶?shí)施例中。可以觀察到的是速率正比于復(fù)雜度，而反比于量化步階值QS。圖11a到圖11d為QCIF格式序列(“suzie”、“carphone”、“salesman”以及“tabletennis”)的C/Qs和速率的二次關(guān)系，圖12a到圖12d為QCIF格式序列(“waterfall”、“news”、“mother&daughter”以及“foreman”)的C/QS和速率的二次關(guān)系，速率代表不計(jì)文件頭位數(shù)的實(shí)質(zhì)內(nèi)容位數(shù)目。在圖11a到圖11d以及圖12a到圖12d中，以各種量化步階值將序列里的多個(gè)圖框編碼，而速率與CFrm/QS之間具有二次元關(guān)系。因此一圖框的速率可模型化成一CFrm/QS的二次元函式R(Qs)=X1·CFrmQs+X2·(CFrmQs)2----[12]]]>其中X1和X2_是模型參數(shù)，而QS是量化步階值。在第二步編碼之后，要編碼任一圖框時(shí)，就可使用LSA方法用前w個(gè)圖框的資料更新該模型參數(shù)。在第一步編碼之后，給定了目標(biāo)位速率，便可用更新后的參數(shù)來(lái)解出二次元方程式，以決定接下來(lái)圖框的量化步階值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明使用修訂的SAD做為復(fù)雜度的速率模型可以比第4式更適合實(shí)際資料。圖13所示的流程是一單程圖框?qū)铀俾士刂扑惴ㄅc兩步編碼法的實(shí)施例。該單程圖框?qū)铀俾士刂品椒ò诓襟E1300中，進(jìn)行位指派；在步驟1302中，以QPG進(jìn)行第一步編碼；在步驟1304中，決定QPRO；在步驟1306中，以QPRO進(jìn)行第二步編碼；以及在步驟1308中，進(jìn)行后編碼(post-encoding)程序。在步驟1300中，所指派全部位數(shù)，是包含一圖框中的實(shí)質(zhì)內(nèi)容位和文件頭位。位數(shù)目是依據(jù)各種數(shù)據(jù)而得，例如緩沖器狀態(tài)、信道頻寬、品質(zhì)需求等。在某些實(shí)施例中，該圖框?qū)铀俾士刂品椒蓪?shí)作于恒定位速率信道，位數(shù)目則是由MPEG-2TM5速率控制算法中的位指派方法而決定。在步驟1302中，根據(jù)前一圖框的量化參數(shù)QPG進(jìn)行目前圖框的第一步編碼。運(yùn)用QPG為圖框中所有宏區(qū)塊進(jìn)行速率-失真最佳化的移動(dòng)估算和模式判斷(RDO)。在RDO運(yùn)算之后，儲(chǔ)存所有宏區(qū)塊的信息，例如宏區(qū)塊模式，移動(dòng)向量(MotionVector)和參考圖框，以及余值信號(hào)等。利用前幾個(gè)宏區(qū)塊的鄰近重建像素進(jìn)行框內(nèi)預(yù)測(cè)，因此在RDO運(yùn)算之后，每個(gè)圖框中的一宏區(qū)塊其余值信號(hào)經(jīng)過(guò)離散余弦轉(zhuǎn)換、量化、逆量化和離散余弦反轉(zhuǎn)換而重建。步驟1302中，第一步編碼并未執(zhí)行熵編碼。在步驟1304中決定在第二步編碼中用以量化該余值信號(hào)的QPRO。首先估算圖框的文件頭位數(shù)和復(fù)雜度，而文件頭位數(shù)和復(fù)雜度可由下列信息來(lái)估算移動(dòng)向量、參考圖框、以及在步驟1302中第一步編碼求得的余值信號(hào)。文件頭位數(shù)可由查表而得，或通過(guò)使用熵編碼器的來(lái)編碼文件頭信息而得。編碼文件頭信息需要較多的運(yùn)算資源，然而，可以獲得更精準(zhǔn)的估計(jì)結(jié)果。相對(duì)的，查表方式較不精準(zhǔn)，但只需要很少的運(yùn)算資源。圖框的復(fù)雜度，亦即修訂的SAD，是由第10式和第11式求得。在估算圖框的文件頭位數(shù)和復(fù)雜度之后，通過(guò)解第12式的二次方程式而求得QPRO。需注意第12式的R(QS)被定義為每一圖框被指派的位數(shù)減去它的預(yù)估文件頭位數(shù)。如果QPG和QPRO的差異大于3或QPRO超過(guò)范圍(對(duì)H.264而言為0到51)之外，QPRO被下式限縮范圍ifQPRO＞QPG+3，QPRO＝QPG+3elseifQPRO＜QPG-3，QPRO＝QPG-3[13]ifQPRO＞51，QPRO＝51elseifQPRO＜0，QPRO＝0[14]第13式的限縮方法柔化了兩個(gè)連續(xù)圖框的品質(zhì)變化，并縮減了以第7式得到的QPG進(jìn)行移動(dòng)估算和模式判斷的速率失真效能下降。步驟1306根據(jù)步驟1304中所得的QPRO將圖框進(jìn)行第二步編碼。在第二步編碼1306中，從第一步編碼1302獲取的余值信號(hào)以QPRO進(jìn)行量化。當(dāng)一宏區(qū)塊在第一步編碼1302中予以框內(nèi)編碼，且QPG和QPRO不同時(shí)，宏區(qū)塊鄰近重建像素可能會(huì)有所不同，必須再度對(duì)該宏區(qū)塊進(jìn)行框內(nèi)預(yù)測(cè)。宏區(qū)塊的復(fù)雜度應(yīng)重新被計(jì)算，以更新所屬圖框的復(fù)雜度。在后編碼程序1308中，已更新的復(fù)雜度是用來(lái)更新速率模型的參數(shù)。在步驟1306中，所有在第一步編碼1302得到的框間編碼宏區(qū)塊的文件頭信息、第二步編碼1306中新獲取的框內(nèi)編碼宏區(qū)塊的文件頭信息、以及根據(jù)QPRO重新量化的離散余弦轉(zhuǎn)換系數(shù)，皆予以熵編碼以產(chǎn)生一輸出比特流。針對(duì)圖框中后續(xù)宏區(qū)塊的框內(nèi)預(yù)測(cè)及后續(xù)圖框的框間預(yù)測(cè)，量化過(guò)的離散余弦轉(zhuǎn)換系數(shù)通過(guò)逆量化和離散余弦反轉(zhuǎn)換而被重建。后編碼程序1308包含通過(guò)線性平方近似方法，采用第15式所示的前w個(gè)圖框的資料來(lái)更新第12式中速率模型的參數(shù)。在某些實(shí)施例中，w設(shè)定為20。更新后的參數(shù)被用來(lái)為后續(xù)圖框的第二步編碼1306估算一量化步階值。步驟1308亦更新了緩沖器容量水位。X1=(Σi=1wRi·CiQsi)(Σi=1wCi4Qsi4)-(Σi=1wRi·Ci2Qsi2)(Σi=1wCi3Qsi3)(Σi=1wCi2Qsi2)(Σi=1wCi4Qsi4)-(Σi=1wCi3Qsi3)2]]>X2=(Σi=1wRi·Ci2Qsi2)-X1(Σi=1wCi3Qsi3)(Σi=1wCi4Qsi4)----[15]]]>其中Ri、Ci以及QS分別為前i個(gè)圖框的速率、復(fù)雜度以及量化步階值。二步編碼法中的速率-失真最佳化的移動(dòng)估算和模式判斷只在第一步編碼中為每一宏區(qū)塊執(zhí)行一次，除非某宏區(qū)塊為框內(nèi)編碼，才會(huì)在第二步編碼中針對(duì)可能的框內(nèi)編碼模式進(jìn)行再次選擇。因此，在本發(fā)明中的單程二步編碼法中，雖然離散余弦轉(zhuǎn)換、量化、逆量化和離散余弦反轉(zhuǎn)換在兩個(gè)編碼步驟中皆執(zhí)行，但運(yùn)算復(fù)雜度，相較于整體計(jì)算復(fù)雜度，并不會(huì)明顯增加。上述實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明，而非限定本發(fā)明。權(quán)利要求1.一種圖框?qū)铀俾士刂品椒?，其特征在于，包含指派一目?biāo)位數(shù)給一目前圖框；用一先前圖框的一量化參數(shù)將該目前圖框的宏區(qū)塊編碼，以獲得一余值信號(hào)及該目前圖框的一預(yù)估文件頭位數(shù)；根據(jù)目前圖框的余值信號(hào)計(jì)算目前圖框的復(fù)雜度；以及根據(jù)目標(biāo)位數(shù)、預(yù)估文件頭位數(shù)以及目前圖框的復(fù)雜度計(jì)算目前圖框的新量化參數(shù)。2.如權(quán)利要求1所述的圖框?qū)铀俾士刂品椒?，其特征在于，將目前圖框的宏區(qū)塊編碼的步驟，包含以先前圖框的量化參數(shù)對(duì)目前圖框的宏區(qū)塊進(jìn)行速率失真最佳化的移動(dòng)估算與模式判斷，由此為目前圖框中每一宏區(qū)塊產(chǎn)生一宏區(qū)塊模式和移動(dòng)向量；以及根據(jù)目前圖框中的宏區(qū)塊模式和移動(dòng)向量估算目前圖框的文件頭位數(shù)。3.如權(quán)利要求2所述的圖框?qū)铀俾士刂品椒?，其特征在于，在編碼步驟之后，對(duì)目前圖框中內(nèi)編碼過(guò)的宏區(qū)塊再次進(jìn)行內(nèi)編碼模式判斷。4.如權(quán)利要求3所述的圖框?qū)铀俾士刂品椒?，其特征在于，目前圖框的每一宏區(qū)塊包含十六個(gè)4×4亮度樣本區(qū)塊以及八個(gè)4×4色度樣本區(qū)塊，而計(jì)算目前圖框的復(fù)雜度的步驟包含根據(jù)目前圖框的余值信號(hào)，計(jì)算目前圖框中宏區(qū)塊所屬的二十四個(gè)4×4區(qū)塊各自的絕對(duì)差值的總和；以下列公式計(jì)算目前圖框中每一宏區(qū)塊的復(fù)雜度CMBCMB＝max{SAD0，..，SAD3}+max{SAD4，..，SAD7}+...+max{SAD20，..，SAD23}其中SADi表示第i個(gè)4×4區(qū)塊的絕對(duì)差值的總和；以及以下列公式計(jì)算目前圖框的復(fù)雜度CFrmCFrm=Σi=0NMBCi,MB]]>其中NMB是目前圖框中宏區(qū)塊的數(shù)目，以及Ci，MB代表目前圖框中第i個(gè)宏區(qū)塊的復(fù)雜度。5.如權(quán)利要求4所述的圖框?qū)铀俾士刂品椒?，其特征在于，目前圖框的新量化參數(shù)是由下列二次方程式求出R(Qs)=X1·CFrmQs+X2·(CFrmQs)2]]>其中R(Qs)定義為目標(biāo)位數(shù)減去預(yù)估文件頭位數(shù)；X1和X2是模型參數(shù)；以及Qs是一待解的量化步階值。6.如權(quán)利要求5所述的圖框?qū)铀俾士刂品椒?，其特征在于，如果在編碼之后對(duì)目前圖框中的一宏區(qū)塊再次進(jìn)行內(nèi)編碼模式判斷，則重新計(jì)算該宏區(qū)塊的復(fù)雜度，從而更新目前圖框的復(fù)雜度。7.如權(quán)利要求6所述的圖框?qū)铀俾士刂品椒?，其特征在于，更進(jìn)一步包含對(duì)目前圖框的余值信號(hào)進(jìn)行離散余弦轉(zhuǎn)換并以新量化參數(shù)進(jìn)行量化；以及根據(jù)下列式子更新二次方程式的模型參數(shù)X1=(Σi=1wRi·CiQsi)(Σi=1wCi4Qsi4)-(Σi=1wRi·Ci2Qsi2)(Σi=1wCi3Qsi3)(Σi=1wCi2Qsi2)(Σi=1wCi4Qsi4)-(Σi=1wCi3Qsi3)2]]>以及X2=(Σi=1wRi·Ci2Qsi2)-X1·(Σi=1wCi3Qsi3)(Σi=1wCi4Qsi4)]]>其中w為先前圖框的數(shù)目，而Ri、Ci和QSi分別代表第i個(gè)先前圖框的速率、復(fù)雜度和量化步階值。8.如權(quán)利要求5所述的圖框?qū)铀俾士刂品椒ǎ涮卣髟谟?，目前圖框的新量化參數(shù)QPRO是以下式修正ifQPRO＞QPG+Δ，QPRO＝QPG+ΔelseifQPRO＜QPG-Δ，QPRO＝QPG-Δ其中QPG代表先前圖框的量化參數(shù)，而Δ代表一預(yù)設(shè)臨界值。9.如權(quán)利要求8所述的圖框?qū)铀俾士刂品椒ǎ涮卣髟谟?，目前圖框的新量化參數(shù)更進(jìn)一步限定在一預(yù)設(shè)范圍。10.一種單程圖框速率控制的視訊編碼方法，其特征在于，包含指派一目標(biāo)位數(shù)給一目前圖框；進(jìn)行第一步編碼，用一先前圖框的一量化參數(shù)將目前圖框的宏區(qū)塊編碼，以獲得一余值信號(hào)及目前圖框的一預(yù)估文件頭位數(shù)；根據(jù)目前圖框的余值信號(hào)計(jì)算目前圖框的復(fù)雜度；根據(jù)目標(biāo)位數(shù)、預(yù)估文件頭位數(shù)以及目前圖框的復(fù)雜度計(jì)算目前圖框的新量化參數(shù)；以及使用新量化參數(shù)，對(duì)目前圖框的余值信號(hào)進(jìn)行第二步編碼。11.如權(quán)利要求10所述的單程圖框速率控制的視訊編碼方法，其特征在于，第一步編碼包含以先前圖框的量化參數(shù)對(duì)目前圖框的宏區(qū)塊進(jìn)行速率失真最佳化的移動(dòng)估算與模式判斷，由此為目前圖框中每一宏區(qū)塊產(chǎn)生一宏區(qū)塊模式和移動(dòng)向量；以及根據(jù)目前圖框中宏區(qū)塊的宏區(qū)塊模式和移動(dòng)向量估算目前圖框的文件頭位數(shù)。12.如權(quán)利要求11所述的單程圖框速率控制的視訊編碼方法，其特征在于，在進(jìn)行第二步編碼時(shí)，對(duì)第一步編碼階段中經(jīng)過(guò)內(nèi)編碼的宏區(qū)塊，再度進(jìn)行內(nèi)編碼模式判斷。13.如權(quán)利要求11所述的單程圖框速率控制的視訊編碼方法，其特征在于，其中在目前圖框的第一步編碼期間，產(chǎn)生一第一重建圖框，以對(duì)目前圖框中的后續(xù)宏區(qū)塊進(jìn)行框內(nèi)預(yù)測(cè)；以及在目前圖框的第二步編碼期間，產(chǎn)生一第二重建圖框，以對(duì)目前圖框中的后續(xù)宏區(qū)塊進(jìn)行框內(nèi)預(yù)測(cè)，并對(duì)后續(xù)圖框進(jìn)行框間預(yù)測(cè)。14.如權(quán)利要求12所述的單程圖框速率控制的視訊編碼方法，其特征在于，其中目前圖框的每一宏區(qū)塊包含十六個(gè)4×4亮度樣本區(qū)塊以及八個(gè)4×4色度樣本區(qū)塊，而計(jì)算目前圖框的復(fù)雜度的步驟包含根據(jù)目前圖框的余值信號(hào)，計(jì)算目前圖框中宏區(qū)塊所屬的二十四個(gè)4×4區(qū)塊各自的絕對(duì)差值的總和；以下列公式計(jì)算目前圖框中每一宏區(qū)塊的復(fù)雜度CMBCMB＝max{SAD0，..，SAD3}+max{SAD4，..，SAD7}+...+max{SAD20，..，SAD23}其中SADi表示第i個(gè)4×4區(qū)塊的絕對(duì)差值的總和；以及以下列公式計(jì)算目前圖框的復(fù)雜度CFrmCFrm=Σi=0NMBCi,MB]]>其中NMB是目前圖框中宏區(qū)塊的數(shù)目，以及Ci，MB代表目前圖框中第i個(gè)宏區(qū)塊的復(fù)雜度。15.如權(quán)利要求14所述的單程圖框速率控制的視訊編碼方法，其特征在于，目前圖框的新量化參數(shù)是通過(guò)下列二次方程式求出R(Qs)=X1·CFrmQs+X2·(CFrmQs)2]]>其中R(Qs)定義為目標(biāo)位數(shù)減去該預(yù)估文件頭位數(shù)；X1和X2是模型參數(shù)；以及Qs是一待解的量化步階值。16.如權(quán)利要求15所述的單程圖框速率控制的視訊編碼方法，其特征在于，如果目前圖框中的一宏區(qū)塊經(jīng)過(guò)再次的內(nèi)編碼模式判斷，則在第二步編碼中重新計(jì)算該宏區(qū)塊的復(fù)雜度，從而更新目前圖框的復(fù)雜度。17.如權(quán)利要求16所述的單程圖框速率控制的視訊編碼方法，其特征在于，更進(jìn)一步包含在第二步編碼后，根據(jù)下列式子更新二次方程式的模型參數(shù)X1=(Σi=1wRi·CiQsi)(Σi=1wCi4Qsi4)-(Σi=1wRi·Ci2Qsi2)(Σi=1wCi3Qsi3)(Σi=1wCi2Qsi2)(Σi=1wCi4Qsi4)-(Σi=1wCi3Qsi3)2]]>以及X2=(Σi=1wRi·Ci2Qsi2)-X1·(Σi=1wCi3Qsi3)(Σi=1wCi4Qsi4)]]>其中w為先前圖框的數(shù)目，而Ri、Ci和QSi分別代表第i個(gè)先前圖框的速率、復(fù)雜度和量化步階值。18.如權(quán)利要求15所述的單程圖框速率控制的視訊編碼方法，其特征在于，目前圖框的新量化參數(shù)QPRO是以下式修正ifQPRO＞QPG+Δ，QPRO＝QPG+ΔelseifQPRO＜QPG-Δ，QPRO＝QPG-Δ其中QPG代表先前圖框的量化參數(shù)，而Δ代表一預(yù)設(shè)臨界值。19.如權(quán)利要求18所述的單程圖框速率控制的視訊編碼方法，其特征在于，目前圖框的新量化參數(shù)更進(jìn)一步限定在一預(yù)設(shè)范圍。20.如權(quán)利要求10所述的單程圖框速率控制的視訊編碼方法，其特征在于，第二步編碼包含對(duì)目前圖框的余值信號(hào)進(jìn)行離散余弦轉(zhuǎn)換，由此產(chǎn)生目前圖框的離散余弦轉(zhuǎn)換系數(shù)；根據(jù)新量化參數(shù)對(duì)離散余弦轉(zhuǎn)換系數(shù)進(jìn)行量化；以及將量化后的離散余弦轉(zhuǎn)換系數(shù)和目前圖框的文件頭位進(jìn)行熵編碼，產(chǎn)生一輸出比特流。21.一種單程圖框速率控制的視訊編碼系統(tǒng)，其特征在于，包含一第一步編碼裝置，用以由一先前圖框的一量化參數(shù)將一目前圖框的宏區(qū)塊編碼，以獲得一余值信號(hào)及目前圖框的一預(yù)估文件頭位數(shù)；一速率控制裝置，用以指派一目標(biāo)位數(shù)給目前圖框；根據(jù)目前圖框的余值信號(hào)計(jì)算目前圖框的復(fù)雜度；并且根據(jù)目標(biāo)位數(shù)、預(yù)估文件頭位數(shù)以及目前圖框的復(fù)雜度計(jì)算目前圖框的新量化參數(shù)；以及一第二步編碼裝置，用以由目前圖框的新量化參數(shù)，編碼目前圖框的余值信號(hào)，以產(chǎn)生一輸出比特流。22.如權(quán)利要求21所述的單程圖框速率控制的視訊編碼系統(tǒng)，其特征在于，第二步編碼裝置包含一選擇性內(nèi)編碼模式判斷單元，用以針對(duì)在第一步編碼裝置之中經(jīng)過(guò)內(nèi)編碼的宏區(qū)塊，再次進(jìn)行內(nèi)編碼模式判斷。23.如權(quán)利要求21所述的單程圖框速率控制的視訊編碼系統(tǒng)，其特征在于，第一步編碼裝置以先前圖框的量化參數(shù)對(duì)目前圖框的宏區(qū)塊進(jìn)行速率失真最佳化的移動(dòng)估算與模式判斷，由此為目前圖框中每一宏區(qū)塊產(chǎn)生一宏區(qū)塊模式和移動(dòng)向量。24.如權(quán)利要求23所述的單程圖框速率控制的視訊編碼系統(tǒng)，其特征在于，第一步編碼裝置產(chǎn)生一第一重建圖框，用以對(duì)目前圖框中的后續(xù)宏區(qū)塊進(jìn)行框內(nèi)預(yù)測(cè)，以及第二步編碼裝置產(chǎn)生一第二重建圖框，以對(duì)目前圖框中的后續(xù)宏區(qū)塊進(jìn)行框內(nèi)預(yù)測(cè)，并對(duì)后續(xù)圖框進(jìn)行框間預(yù)測(cè)。25.如權(quán)利要求24所述的單程圖框速率控制的視訊編碼系統(tǒng)，其特征在于，速率控制裝置包含一文件頭位估算單元，用以根據(jù)目前圖框中宏區(qū)塊的宏區(qū)塊模式和移動(dòng)向量估算目前圖框的文件頭位數(shù)；以及一復(fù)雜度計(jì)算單元，用以計(jì)算目前圖框的復(fù)雜度，其中目前圖框的每一宏區(qū)塊包含十六個(gè)4×4亮度樣本區(qū)塊以及八個(gè)4×4色度樣本區(qū)塊；復(fù)雜度計(jì)算單元根據(jù)目前圖框的余值信號(hào)，計(jì)算目前圖框中宏區(qū)塊所屬的二十四個(gè)4×4區(qū)塊各自的絕對(duì)差值的總和，以下列公式計(jì)算目前圖框中每一宏區(qū)塊的復(fù)雜度CMBCMB＝max{SAD0，..，SAD3}+max{SAD4，..，SAD7}+...+max{SAD20，..，SAD23}其中SADi表示第i個(gè)4×4區(qū)塊的絕對(duì)差值的總和；并且復(fù)雜度計(jì)算單元以下列公式計(jì)算目前圖框的復(fù)雜度CFrmCFrm=Σi=0NMBCi,MB]]>其中NMB是目前圖框中宏區(qū)塊的數(shù)目，以及Ci，MB代表目前圖框中第i個(gè)宏區(qū)塊的復(fù)雜度。26.如權(quán)利要求25所述的單程圖框速率控制的視訊編碼系統(tǒng)，其特征在于，目前圖框的新量化參數(shù)是通過(guò)下列二次方程式求出R(Qs)=X1·CFrmQs+X2·(CFrmQs)2]]>其中R(Qs)定義為目標(biāo)位數(shù)減去預(yù)估文件頭位數(shù)；X1和X2是模型參數(shù)；以及Qs是一待解的量化步階值。27.如權(quán)利要求26所述的單程圖框速率控制的視訊編碼系統(tǒng)，其特征在于，如果目前圖框中的一宏區(qū)塊經(jīng)過(guò)再次的內(nèi)編碼模式判斷，則復(fù)雜度計(jì)算單元重新計(jì)算該宏區(qū)塊的復(fù)雜度，從而更新目前圖框的復(fù)雜度。28.如權(quán)利要求27所述的單程圖框速率控制的視訊編碼系統(tǒng)，其特征在于，在第二重建圖框產(chǎn)生之后，根據(jù)下列式子將二次方程式的模型參數(shù)更新X1=(Σi=1wRi·CiQsi)(Σi=1wCi4Qsi4)-(Σi=1wRi·Ci2Qsi2)(Σi=1wCi3Qsi3)(Σi=1wCi2Qsi2)(Σi=1wCi4Qsi4)-(Σi=1wCi3Qsi3)2]]>以及X2=(Σi=1wRi·Ci2Qsi2)-X1·(Σi=1wCi3Qsi3)(Σi=1wCi4Qsi4)]]>其中w為先前圖框的數(shù)目，而Ri、Ci和QSi分別代表第i個(gè)先前圖框的速率、復(fù)雜度和量化步階值。29.如權(quán)利要求26所述的單程圖框速率控制的視訊編碼系統(tǒng)，其特征在于，目前圖框的新量化參數(shù)QPRO是以下式修正ifQPRO＞QPG+Δ，QPRO＝QPG+ΔelseifQPRO＜QPG-Δ，QPRO＝QPG-Δ其中QPG代表先前圖框的量化參數(shù)，而Δ代表一預(yù)設(shè)臨界值。30.如權(quán)利要求29所述的單程圖框速率控制的視訊編碼系統(tǒng)，其特征在于，速率控制裝置更進(jìn)一步地將目前圖框的新量化參數(shù)限定在一預(yù)設(shè)范圍。31.如權(quán)利要求21所述的單程圖框速率控制的視訊編碼系統(tǒng)，其特征在于，第二步編碼裝置包含一離散余弦轉(zhuǎn)換及量化單元，用以對(duì)目前圖框的余值信號(hào)進(jìn)行離散余弦轉(zhuǎn)換以及量化，由此產(chǎn)生目前圖框的量化離散余弦轉(zhuǎn)換系數(shù)；以及一熵編碼單元，將量化后的離散余弦轉(zhuǎn)換系數(shù)和目前圖框的文件頭位進(jìn)行熵編碼，以產(chǎn)生輸出比特流。全文摘要本發(fā)明提供一種圖框?qū)铀俾士刂品椒ㄒ约皢纬虉D框速率控制的視訊編碼方法及系統(tǒng)。首先，指派一目標(biāo)位數(shù)給一目前圖框；接著用一先前圖框的一量化參數(shù)將該目前圖框的宏區(qū)塊編碼，以獲得一余值信號(hào)及該目前圖框的文件頭位數(shù)目；然后根據(jù)該目前圖框的余值信號(hào)計(jì)算該目前圖框的復(fù)雜度；再根據(jù)該目前圖框的目標(biāo)位數(shù)、文件頭位數(shù)、以及復(fù)雜度計(jì)算該目前圖框的新量化參數(shù)；接著使用該新量化參數(shù)，對(duì)該目前圖框的余值信號(hào)進(jìn)行編碼。文檔編號(hào)H04N7/30GK1816151SQ20061000127公開日2006年8月9日申請(qǐng)日期2006年1月12日優(yōu)先權(quán)日2005年1月31日發(fā)明者權(quán)度暻申請(qǐng)人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司