Адаптивное управление скоростью для сжатия цифрового видеосигнала

 

Система и способ задают альтернативные кодированные разрядные потоки для каждого сегмента данных и выбирают ту альтернативу, которая даст скорость передачи битов, ближайшую к заранее заданной целевой скорости передачи битов для передачи. Каждый сегмент входного видеосигнала квантуется набором квантователей для получения множества квантованных сегментов. Каждый квантованный сегмент кодируется с переменной длиной кодерами с переменной длиной на основе показателя квантования для получения альтернативного кодированного разрядного потока. Набор измерителей скорости измеряет скорость данных, которая потребуется для передачи каждого альтернативного кодированного разрядного потока, а компаратор сравнивает измеренные скорости с заранее заданной целевой скоростью передачи битов. Кодированный разрядный поток со скоростью, ближайшей к целевой скорости передачи битов, подается на буфер скорости при подготовке для передачи. Обработав один сегмент данных, система и способ затем обновляют свои параметры для обработки следующего сегмента данных. Элемент обновления целевой скорости передачи битов определяет обновленную целевую скорость передачи битов на основе состояния буфера скорости. Кроме того, элемент обновления показателей квантования генерирует новые показатели квантования для обработки следующего сегмента данных. Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, состоит в обеспечении передачи видеосигналов при меньшей мощности с большей нечувсвительностью к канальным искажениям. 2 с. и 35 з. п. ф-лы, 12 ил.

Таблицыг

Формула изобретения

1. Подсистема для управления скоростью кодированной передачи битов видеосигнала в системе сжатия изображения, отличающаяся тем, что содержит средство кодера для приема сегмента видеосигнала и для генерирования множества кодированных потоков битов данных, причем каждый кодированный поток квантуют с использованием одного из множества параметров квантования, а упомянутое средство кодера содержит средство измерителя скорости для приема множества кодированных потоков и для определения скорости передачи битов каждого из множества кодированных потоков, и средство контроллера скорости, для приема множества кодированных потоков и соответствующих скоростей передачи битов и сравнения скоростей передачи с требуемой скоростью передачи для выбора одного из множества кодированных потоков битов, скорость передачи которого является ближайшей к требуемой скорости передачи битов.

2. Подсистема по п.1, отличающаяся тем, что упомянутое средство кодера содержит множество квантователей, каждый из которых предназначен для приема и квантования сегмента видеосигнала с использованием одного из множества параметров квантования для генерирования квантованного потока данных, множество кодеров с переменной длиной, каждый из которых предназначен для приема и кодирования с переменной длиной одного из квантованных потоков для генерирования одного из кодированных потоков битов данных.

3. Подсистема по п.1, отличающаяся тем, что средство контроллера скорости передачи дополнительно содержит средство обновления для обновления множества параметров квантования согласно состоянию средства контроллера скорости после генерирования выбранного кодированного потока.

4. Подсистема по п.1, отличающаяся тем, что средство контроллера скорости передачи дополнительно содержит буфер скорости передачи для приема выбранного кодированного потока, причем по результатам приема выбранного кодированного потока данных определяют состояние буфера скорости передачи, и средство обновления для генерирования множества показателей квантования для обновления каждого из множества параметров квантования на основании состояния буфера скорости передачи.

5. Подсистема по п.2, отличающаяся тем, что кодеры с переменной длиной используют кодирование кодами Хаффмена.

6. Подсистема по п.2, отличающаяся тем, что кодеры с переменной длиной используют кодирование с переменной длиной нулей с последующим кодированием кодами Хаффмена.

7. Подсистема по п.4, отличающаяся тем, что каждый из множества параметров квантования является функцией весовой маски, генерируемой в соответствии с соответствующим показателем квантования.

8. Подсистема по п.7, отличающаяся тем, что дополнительно содержит элемент моделирования для приема множества показателей квантования и скоростей передачи битов и для формирования параметров модели зависимости показателя квантования от скорости передачи битов для следующего сегмента видеосигнала на основе данных о показателях квантования и скоростях передачи битов для текущего сегмента видеосигнала, при этом средство обновления принимает параметры модели и обновляет множество параметров квантования согласно параметрам моделирования.

9. Подсистема по п.8, отличающаяся тем, что упомянутая модель является экспоненциальной моделью.

10. Подсистема по п.1, отличающаяся тем, что средство контроллера скорости содержит селектор для выбора одного из множества кодированных потоков посредством минимизации абсолютной ошибки кодированной скорости на основе заранее заданной целевой скорости передачи битов.

11. Подсистема по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит препроцессор для приема блока дискретизированных по времени пикселов, содержащий оператор двумерного дискретного косинусного преобразования (ДКП), который генерирует из блока дискретизированных по времени пикселов блок значений коэффициентов ДКП, который подают на средство кодера в качестве сегмента видеосигнала.

12. Подсистема по п.8, отличающаяся тем, что средство контроллера скорости содержит селектор для выбора одного из множества кодированных потоков посредством минимизации абсолютной ошибки кодированной скорости на основе заранее заданной целевой скорости передачи битов, и средство обновления дополнительно генерирует обновленную целевую скорость передачи битов согласно состоянию буфера скорости передачи.

13. Подсистема по п.12, отличающаяся тем, что обновленная целевая скорость передачи битов дополнительно генерируется согласно уровню заполнения целевого буфера скорости передачи.

14. Подсистема по п.13, отличающаяся тем, что средство обновления обновляет множество показателей квантования согласно параметрам модели скорости в элементе моделирования.

15. Подсистема по п.14, отличающаяся тем, что для выбора обновленного набора показателей квантования один из множества показателей квантования обновляют с учетом обновленной целевой скорости передачи битов, а другие из множества показателей квантования обновляют с учетом одного фиксированного значения показателя квантования при наименьшей разности между показателями квантования.

16. Подсистема по п.14, отличающаяся тем, что для выбора обновленного набора показателей квантования один из множества показателей квантования обновляют с учетом обновленной целевой скорости передачи битов, а другие из множества показателей квантования обновляют с учетом двух фиксированных значений показателя квантования при наименьшей разности между показателями квантования.

17. Подсистема по п.1, отличающаяся тем, что видеосигнал является цветовым видеосигналом.

18. Подсистема по п.8, отличающаяся тем, что сегмент видеосигнала является цветовым видеосигналом с яркостной и цветоразностной компонентами, каждую из яркостной и цветоразностной компонент квантуют по отдельности, с использованием одного из множества показателей квантования, для генерирования квантованных потоков данных, кодеры с переменной длиной предназначены для генерирования из квантованных потоков данных множества кодированных потоков битов данных для каждой из яркостной и цветоразностной компонент, измеритель скорости определяет скорости передачи битов для каждого из кодированных потоков для каждой из яркостной и цветоразностной компонент, элемент моделирования дополнительно генерирует компонентную модель для каждой из яркостной и цветоразностной компонент на основе показателей квантования и скоростей передачи битов для каждой из компонент, и модель зависимости показателя квантования от скорости передачи битов является составной из компонентных моделей яркостной и цветоразностной компонент.

19. Подсистема по п.18, отличающаяся тем, что средство контроллера скорости содержит селектор для приема кодированных потоков и скоростей передачи битов для яркостной и цветоразностной компонент и генерирует выбранные кодированные потоки для яркостной и цветоразностной компонент на основе комбинации яркостной и цветоразностной компонент, скорости которых минимизируют абсолютную ошибку скорости кодированной передачи на основе заранее заданной целевой скорости передачи битов.

20. Подсистема по п.19, отличающаяся тем, что средство обновления обновляет множество параметров квантования для каждой из яркостной и цветоразностной компонент.

21. Способ управления скоростью кодированной передачи битов входного видеосигнала для сжатия изображений, отличающийся тем, что содержит следующие шаги, на которых кодируют сегмент видеосигнала с использованием множества параметров квантования, чтобы генерировать множество кодированных потоков битов данных, определяют скорости передачи битов каждого из множества кодированных потоков, и сравнивают скорости передачи битов с требуемой скоростью передачи для выбора одного из множества кодированных потоков битов, скорость передачи которого является ближайшей к требуемой скорости передачи битов.

22. Способ по п.21, отличающийся тем, что шаг кодирования содержит следующие шаги, на которых квантуют сегмент видеосигнала с использованием каждого из множества параметров квантования для генерирования множества квантованных потоков, и кодируют с переменной длиной каждый из множества квантованных потоков для генерирования соответствующего множества кодированных потоков.

23. Способ по п.21, отличающийся тем, что дополнительно содержит следующие шаги, на которых генерируют на основе выбранного кодированного потока управляющий сигнал, согласно которому обновляют параметры квантования.

24. Способ по п.23, отличающийся тем, что дополнительно содержащий следующие шаги, на которых запоминают выбранный кодированный поток в буфере скорости передачи при подготовке для передачи, и в котором управляющий сигнал является сигналом состояния буфера скорости передачи, указывающим состояние буфера после приема выбранного кодированного потока.

25. Способ по п.21, отличающийся тем, что при кодировании с переменной длиной используют кодирование кодами Хаффмена.

26. Способ по п.21, отличающийся тем, что при кодировании с переменной длиной используют кодирование с переменной длиной нулей с последующим кодированием кодами Хаффмена.

27. Способ по п.24, отличающийся тем, что каждый из множества параметров квантования является функцией весовой маски, генерируемой согласно соответствующему показателю квантования.

28. Способ по п.26, отличающийся тем, что дополнительно содержит следующие шаги, на которых формируют модель зависимости показателя квантования от скорости передачи в битах, и обновляют упомянутое множество параметров квантования на основе модели зависимости показателя квантования от скорости передачи и соответствующих показателей квантования и скоростей передачи текущего блока видеосигнала.

29. Способ по п.28, отличающийся тем, что модель является экспоненциальной моделью.

30. Способ по п.22, отличающийся тем, что дополнительно содержит шаг приема блока пиксельных данных и выполнения операции дискретного косинусного преобразования (ДКП) на сегменте пиксельных данных для генерирования блока коэффициентов ДКП, в качестве сегмента видеосигнала.

31. Способ по п.28, отличающийся тем, что выбирают один из множества кодированных потоков посредством минимизации абсолютной ошибки кодированной скорости на основе заранее заданной целевой скорости передачи битов, и дополнительно содержит шаг обновления целевой скорости передачи битов на основании состояния буфера скорости передачи.

32. Способ по п.31, отличающийся тем, что дополнительно содержит этап генерирования множества показателей квантования на основе выбранного кодированного потока, и этап обновления упомянутого множества показателей квантования путем получения показателя квантования, соответствующего упомянутой обновленной целевой скорости передачи битов согласно упомянутой модели.

33. Способ по п.32, отличающийся тем, что для выбора обновленного набора показателей квантования один из множества показателей квантования обновляют с учетом обновленной целевой скорости передачи битов, а другие из множества показателей квантования генерируют с учетом одного фиксированного значения показателя квантования при наименьшей разности между показателями квантования.

34. Способ по п.32, отличающийся тем, что для выбора обновленного набора показателей квантования один из множества показателей квантования обновляют с учетом обновленной целевой скорости передачи битов, а другие из множества показателей квантования генерируются с учетом двух фиксированных значений показателя квантования при наименьшей разности между показателями квантования.

35. Способ по п.28, отличающийся тем, что входной видеосигнал является цветовым сигналом с яркостной и цветоразностной компонентами, на этапе квантования квантуют по отдельности яркостную и цветоразностную компоненты, на этапе кодирования с переменной длиной генерируют множество кодированных потоков для каждой из яркостной и цветоразностной компонент, этап определения скоростей передачи битов выполняют для каждой из яркостной и цветоразностной компонент, и на этапе формирования модели генерируют компонентную модель для каждой из яркостной и цветоразностной компонент, причем модель является составной из компонентных моделей яркостной и цветоразностной компонент.

36. Способ по п.35, отличающийся тем, что на этапе выбора выбирают выбранный компонентный кодированный поток для каждой из яркостной и цветоразностной компонент на основе комбинации яркостной и цветоразностной компонент, скорости которых минимизируют абсолютную ошибку скорости кодированной передачи на основе заранее заданной целевой скорости передачи битов.

37. Способ по п.36, отличающийся тем, что шаг обновления обновляет множество параметров квантования для каждой из яркостной и цветоразностной компонент.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29, Рисунок 30, Рисунок 31, Рисунок 32, Рисунок 33, Рисунок 34, Рисунок 35, Рисунок 36, Рисунок 37, Рисунок 38, Рисунок 39, Рисунок 40, Рисунок 41, Рисунок 42, Рисунок 43, Рисунок 44, Рисунок 45, Рисунок 46