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CN1181692C - 编码装置和编码方法 - Google Patents

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CN1181692C CNB01116297XA CN01116297A CN1181692C CN 1181692 C CN1181692 C CN 1181692C CN B01116297X A CNB01116297X A CN B01116297XA CN 01116297 A CN01116297 A CN 01116297A CN 1181692 C CN1181692 C CN 1181692C
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Abstract

一种编码装置，在图像信息程序包长度受限时，不产生仅填充的图像信息程序包而且插入必要的最小限度的填充，可防止第二存储装置的下溢出或VBV缓冲器的上溢出。对每一个VOP设置最小编码量Tmin，分割图像信息程序包并确定填充的插入，以使得VOP的编码量Sc不少于Tmin。

Description

编码装置和编码方法
技术领域
本发明涉及使用设置长度限制的图像信息程序包(video package)来编码图像信号的，例如与便携电话和TV电话系统等有关的编码装置和编码方法。
背景技术
图6是在例如[MPEG-4概况](工业研究会)第39页到40页所示的已有编码装置的框图，图7是表示已有编码装置的输入信号的说明图，图8是表示位流结构的说明图，图9是表示图像信息程序包的画面(显示的状态)上的位置(配置)的说明图。
图6中，1是把从外部输入的外部输入信号(亮度信号、色差信号等)作为第一输入的减法器，减法器1的输出经DCT(离散余弦变换)装置2、量化装置3并被输入到预测直流(DC)、交流(AC)的各个成分的量化值的DC/AC预测器4和去量化装置6。把DC/AC预测器4的输出提供给可变长度编码装置5的第一输入，可变长度编码装置5输出位流。
另一方面，输入了量化装置3的输出的去量化装置6的输出通过反DCT装置7提供给加法器8的第一输入。加法器8的输出提供给存储器9，存储器9的输出提供给预测图像做成装置10的第一输入和运动检测装置11的第一输入。
对运动检测装置11的第二输入提供外部输入信号，把运动检测装置11的输出被提供给预测图像做成装置10的第二输入和运动矢量预测器12。
把运动矢量预测器12的输出提供给可变长度编码装置5的第二输入。把预测图像做成装置10的输出提供给减法器1的第二输入和加法器8的第二输入。
接着说明其动作。首先，如图7所示，把图像信号分割成作为基本处理单位的宏块(macroblock)，作为外部输入信号所输入(这里外部输入信号基本上作为宏块输入，也可以构成为直接输入宏块，也可以在前段配置用于生成宏块的装置来进行向宏块的变化)。
即，输入的图像信号为4:2:0(表示亮度信息Y的像素数不仅在水平方向上而且在垂直方向上都是色差信息Cb、Cr的像素数的2倍)时，亮度信号(Y)的16像素×16线在图像上与2个色差信号(Cb、Cr)的8像素×8线一样大。
因此，以6个8像素×8线的块(组合对于亮度信号的块4和对于色差信号的块2共6块)构成1个宏块。
这里，前提是作为外部输入所输入的视频对象平面(VOP单位图像)是矩形形状，与一帧相同。
各个块进行离散余弦变换(DCT)后在量化装置3中进行量化。量化的DCT系数在DC/AC预测器4中进行DC、AC各成分的系数预测后，与量化参数等的附加信息一起进行可变长度编码。
这是帧间编码(有时称为帧内编码)。把对全部的宏块都适用帧间编码的VOP叫作I-VOP(Intra-VOP)。
另一方面，量化的DCT系数在去量化装置6中进行去量化在反DCT装置7中进行反DCT变换而解码，解码图像经加法器8存储在存储器9中。存储在该存储器9中的解码图像在进行帧内编码(有时称为帧间编码)时被使用。
帧内编码时，运动检测装置11检测表示作为外部输入信号所输入的宏块的运动的运动矢量。这个运动矢量在存储在存储器9的解码图像中表示与输入的宏块有最小误差的位置。
预测图像做成装置10根据运动检测装置11检测出的运动矢量做成预测图像。
接着，求出输入的宏块与预测图像做成装置10做成的预测图像之间的差分信号，DCT装置2对于该差分信号施加DCT变换，量化装置3对其进行量化。
量化的变换系数与预测编码的运动矢量和量化参数等的附加信息一起进行可变长度编码(内编码)。去量化装置6对量化的DCT系数去量化、反DCT装置7进行反DCT变换后，加法器8加法运算预测图像，存储在存储器9中。
帧内编码中，具有以图像显示顺序从在时间上位于前面的VOP而预测的单方向预测和从在时间上位于前面的VOP和后面的VOP双方来预测的双向预测。把以单方向预测所编码的VOP叫作P-VOP(预测VOP)，把以双向预测所编码的VOP叫作B-VOP(双向预测VOP)。
接着参考图8A～8D说明从可变长度编码装置5输出的位流的结构。一个VOP的位流如图8A所示，由一个以上的图像信息程序包(的位流)构成。
这里，一个图像信息程序包由一个以上的宏块的编码数据形成，对于VOP的最初的图像信息程序包，向最前面添加VOP标题，向最后面添加用于字节对齐的标记位(staff bit)(图8B)。
在第2个以后的图像信息程序包的情况下，向最前面添加用于检测图像信息程序包的最前面的再同步标志和图像信息程序包标题，向最后添加标记位(图8C)。
这里标志位用于向图像信息程序包的最后添加的字节对齐的调整，以1～8字节单位添加到图像信息程序包的末端(断开处)，对下面描述的填充(staffing)与其含义进行区分。
如图8(D)所示，图像信息程序包中可插入任一数胧的填充。例如，MPEG-4视频情况下，这个填充叫作填充·宏块，可通过与宏块同样的处理，而插入到任意的图像信息程序包中。这个填充在解码装置侧被丢弃(实际不利用)。
这个填充用作填充9位或10位的字，与字节对齐(例如调整图像信息程序包的末端)无关地来用，可插入宏块之间使用，其含义区别于上述的标记位。
可插入一个图像信息程序包的宏块的数量是任意的，但是考虑误差传递，一般各个图像信息程序包的编码量基本一定。这样，在图像信息程序包的编码量基本为一定时，在各个图像信息程序包的一个VOP内占据的比例(面积)如图9所示那样不是一定的。
上述已有编码装置中，没有考虑图像信息程序包的长度受限时的编码量控制。
例如，可变长度编码装置5使用可逆可变长度编码时，解码装置从图像信息程序包的最前面顺方向解码可变长度编码中出错时，可通过从图像信息程序包的最后反方向进行可变长度编码的解码来进行该可变长度编码的解码。
此时，由于必须在解码装置侧把一个图像信息程序包保存在接收缓冲器中，为了规定该接收缓冲器的大小，要设置图像信息程序包的长度限制。
这时，编码装置有必要进行编码量控制，以使各个图像信息程序包的长度为预先规定的长度以下。
编码装置有必要管理产生编码量，以便在可变长度编码装置5的后段所设置的图中未示出的发送缓冲器不会上溢出和下溢出。
通常，调节量化装置3使用的量化参数来增减编码量，但是象静止图像那样的编码量极少时，有必要插入填充，增加编码量，使得发送缓冲器不会下溢出。
但是，由于填充实际上不具有与解码相关的信息，希望尽可能不插入。因此，一般地，一个VOP的编码结束后，编码量少时，插入必要的最小限度的填充。
给图像信息程序包的长度设置限制时，一个VOP的编码结束后插入填充时，会出现在一个图像信息程序包内没有进入填充的问题。
例如，计算机图形器做成的静止图像的情况下，P-VOP编码时，几乎不产生编码。另一方面，编码这种静止图像的结构从发送缓冲器输出表示下溢出的意思的信号，据此插入填充。
根据这一动作，VOP最后的图像信息程序包中插入填充时，出现在图像信息程序包的长度限制以上产生(插入)填充的情况，对每一图像信息程序包的容量施加限制，并且在禁止填充的图像信息程序包的条件下，在现有技术中，产生这样的问题：不遵守图像信息程序包的长度限制，或者产生填充的图像信息程序包的问题。
发明内容
为解决上述问题，该发明提出编码装置的方案为：图像信息程序包有长度限制时，不产生填充的图像信息程序包，而且插入最小限度的必要的填充，以满足图像信息程序包的长度限制。
本发明的编码装置的特征在于配置有：将输入的图象信号以从该图像信号得到的宏块为单位编码的编码器；存储来自该编码器的与所述宏块对应的被编码的编码数据的、与所述编码器连接的第一存储装置；将存储于该第一存储装置的所述编码数据存储的第二存储装置；在可以容纳所述编码数据的图像信息程序包的长度被预先规定时，根据所述编码器所编码的编码数据的编码量，控制与在所述第一存储装置上存储的编码数据同时输出的、根据所述预定的图像信息程序包的长度和对与由该图像信息程序包构成的、对每个与所述图像信号对应的单位图像所求出的最小编码量的长度的填充的向所述第二存储装置的输出的编码量控制装置。
本发明的编码装置的编码量控制装置的特征在于根据在由图像信息程序包构成的单位图像的编码中所需要的每一个单位图像中所求出的最小编码量，来控制向第二存储装置的填充的存储。
本发明的编码装置的编码量控制装置的特征在于，根据下式求出最小编码量Tmin：
Tmin≥2×Rp-B
这里Rp＝R/F
其中，Tmin是最小编码量，Rp是单位图像中从第二存储装置读出的位数，R是从第二存储装置读出的位率，F是编码的单位图像的速率，B是第二存储装置的剩余容量。
本发明的编码装置的编码量控制装置的特征在于，根据下式求出最小编码量Tmin：
Tmin≥vbv_bits+2×Rp-vbv_bs
这里Rp＝R/F
其中，Tmin是最小编码量，Rp是单位图像从第二存储装置读出的位数，R是从第二存储装置读出的位率，F是编码的单位图像的速率，vbv_bits是当前的单位图像的VBV缓冲器的剩余容量，vbv_bs是VBV缓冲器的尺寸。
本发明的编码装置的编码量控制装置根据下式或得到与其相同的结果的值求出最小编码量Tmin：
Tmin＝max(2×Rp-B、vbv_bits+2×Rp-vbv_bs)
在此Rp＝R/F
其中，Tmin是最小编码量，Rp是单位图像从第二存储装置读出的位数，R是从第二存储装置读出的位率，F是编码的单位图像的速率，B是第二存储装置的剩余容量，vbv_bits是当前的单位图像的VBV缓冲器的剩余容量，vbv_bs是VBV缓冲器的尺寸。
本发明的编码装置的特征在于第二存储装置读出的位率R是可变的。
本发明的编码装置的编码量控制装置的特征在于：构成单位图像的编码的宏块之前的编码量比相应单位图像的最小编码量Tmin少，而且，构成所述单位图像的所述编码的宏块之后应编码的宏块数量M、预先规定的图像信息程序包的长度VPlen、所述最小编码量Tmin和所述编码的宏块之前的编码量Sc之间的关系为M×VPlen＜Tmin-Sc的第一关系时，知道满足该第一关系为止，向所述图像信息程序包插入填充，
当所述第一关系不成立并且所述宏块数量M、所述图像信息程序包的长度VPlen、所述最小编码量Tmin和所述编码量Sc之间的关系为(M-1)×VPlen＜Tmin-Sc的第二关系时，不向此时的图像信息程序包插入填充，而由所述编码的宏块的下一个宏块构成所述图像信息程序包的下一个图像信息程序包。
本发明的编码方法的特征在于包括下列步骤：(a)将输入的图象信号以从该图像信号得到的宏块为单位编码的的步骤；(b)存储由该步骤(a)对应所述宏块而编码的编码数据的步骤；(c)在可以容纳由所述步骤(a)编码的所述编码数据的图像信息程序包的长度被预先规定时，根据所述步骤(a)所编码的编码数据的编码量，控制与在所述第一存储装置上存储的编码数据同时输出的、根据所述预定的图像信息程序包的长度和对与由该图像信息程序包构成的所述图像信号对应的每一个单位图像所求出的最小编码量的长度的填充的输出的步骤；(d)存储在所述步骤(b)中存储的编码数据和由所述步骤(c)所控制的所述填充的输出的步骤。
本发明的编码方法的编码量控制步骤的特征在于根据在由图像信息程序包构成的单位图像的编码中所需要的每一个单位图像中所求出的最小编码量，来控制向第二存储装置的填充的存储。
本发明的编码方法的编码量控制步骤的特征在于根据下式求出最小编码量Tmin：
Tmin≥2×Rp-B
这里Rp＝R/F
其中，Tmin是最小编码量，Rp是单位图像从第二存储步骤存储的编码读出的位数，R是从第二存储步骤存储的编码读出的位率，F是编码的单位图像的速率，B是第二存储步骤的编码存储的剩余容量。
本发明的编码方法的编码量控制步骤的特征在于根据下式求出最小编码量Tmin：
Tmin≥vbv_bits+2×Rp-vbv_bs
这里Rp＝R/F
其中，Tmin是最小编码量，Rp是单位图像从第二存储步骤存储的编码读出的位数，R是从第二存储步骤存储的编码读出的位率，F是编码的单位图像的速率，vbv_bits是当前的单位图像的VBV缓冲器的剩余容量，vbv_bs是VBV缓冲器的尺寸。
本发明的编码方法的编码量控制步骤根据下式或得到与其相同的结果的值求出最小编码量Tmin：
Tmin＝max(2×Rp-B、vbv_bits+2×Rp-vbv_bs)
这里Rp＝R/F
其中，Tmin是最小编码量，Rp是单位图像从第二存储步骤存储的编码读出的位数，R是从第二存储步骤存储的编码读出的位率，F是编码的单位图像的速率，B是第二存储步骤的编码存储的剩余容量，vbv_bits是当前的单位图像的VBV缓冲器的剩余容量，vbv_bs是VBV缓冲器的尺寸。
本发明的编码方法的特征在于第二存储步骤存储的编码读出的位率R是可变的。
本发明的编码方法的编码量控制步骤的特征在于：构成单位图像的编码的宏块之前的编码量比相应单位图像的最小编码量Tmin少，而且，构成所述单位图像的所述编码的宏块之后应编码的宏块数量M、预先规定的图像信息程序包的长度VPlen、所述最小编码量Tmin和所述编码的宏块之前的编码量Sc之间的关系为M×VPlen＜Tmin-Sc的第一关系时，直到满足该第一关系为止，向所述图像信息程序包插入填充，
所述第一关系不成立并且所述宏块数量M、所述图像信息程序包的长度VPlen、所述最小编码量Tmin和所述编码量Sc之间的关系为(M-1)×VPlen＜Tmin-Sc的第二关系时，不向此时的图像信息程序包插入填充，而由所述编码的宏块的下一个宏块构成所述图像信息程序包的下一个图像信息程序包。
附图说明
图1表示实施例1的编码装置的框图；
图2表示说明实施例1的临时缓冲器和发送缓冲器的状态(I-VOP情况)的图；
图3表示说明实施例1的临时缓冲器和发送缓冲器的状态(P-VOP情况)的图；
图4是说明实施例1的编码装置的动作的流程图；
图5A～5C表示实施例1的图像信息程序包的结构；
图6表示已有编码装置的框图；
图7表示向已有编码装置输入的外部信号；
图8A～8D表示已有编码装置的位流结构；
图9表示已有编码装置的图像信息程序包在图像上的位置。
具体实施方式
下面根据表示实施例的附图具体说明本发明。
实施例1
图1表示本发明的实施例1的编码装置。该图中，1是把外部输入信号作为第一输入的减法器，减法器1的输出经DCT装置2、量化装置3并被输入到DC/AC预测器4和去量化装置6。把DC/AC预测器4的输出提供给可变长度编码装置5a的第一输入。
另一方面，去量化装置6的输出通过反DCT装置7提供给加法器8的第一输入。加法器8的输出提供给存储器9，存储器9的输出提供给预测图像生成装置10的第一输入和运动检测装置11的第一输入。预测图像做成装置10的输出提供给减法器1的第二输入和加法器8的第二输入。
把运动矢量预测器12的输出提供给可变长度编码装置5a的第二输入。编码装置包括从上述外部输入信号输入的减法器1到与该外部输入信号对应的可变长度编码输出的可变长度编码装置5a(当然，这里所示的结构只是一个例子，可使用能对外部输入信号进行编码的已知结构)。
可变长度编码装置5a的第一输出提供给临时缓冲器101(第一存储装置)的第一输入，可变长度编码装置5a的第二输出提供给编码量控制装置102的输入。
对临时缓冲器101的第二输入提供编码量控制装置102的第一输出，临时缓冲器101的输出提供给发送缓冲器103(第二存储装置)的第一输入。对发送缓冲器103的第二输入提供编码量控制装置102的第二输出，把发送缓冲器103的输出作为位流输出(发送)。在解码装置侧接收这个输出(发送)的位流并施加解码处理。
接着说明其动作。
首先，如图7所示，把图像信号分割成作为基本处理单位的宏块并输入。例如输入的图像信号是4:2:0时，由于亮度信号(Y)的16像素×16线在图像上与2个色差信号(Cb、Cr)的8像素×8线一样大，因此，以6个8像素×8线的块构成1个宏块。
进行帧间编码时，对各块进行DCT变换后量化。量化的DCT系数由DC/AC预测器4预测系数后，与量化参数等的附加信息一起进行可变长度编码。量化的DCT系数进行去量化、反DCT变换、解码，把解码图像存储在存储器9中。
帧内编码时，运动检测装置11检测表示输入的宏块的运动的运动矢量。这个运动矢量在存储在存储器9的解码图像中表示与输入的宏块有最小误差的位置。
预测图像生成装置10根据运动矢量做成预测图像。接着，求出输入的宏块与该预测图像之间的差分，对于该差分信号施加DCT变换，进行量化。
量化的DCT系数与预测编码的运动矢量和量化参数等的附加信息一起进行可变长度编码。对量化的DCT系数进行去量化、反DCT变换后，加到预测图像，存储在存储器9中。
下面详细说明可变长度编码装置5a的动作。
可变长度编码装置5a对每一个宏块编码量化的DCT系数和附加信息(编码步骤)，写入临时存储器101中(第一存储步骤)，把该编码量输出到编码量控制装置102中。
例如，MPEG4的I-VOP的情况下，首先，用锯齿扫描等方法一维扫描各个块的量化DCT系数的AC成分，进行编码0的个数和非零的系数组合的游程长度编码。把这个游程长度编码的各个块的系数数据写入临时缓冲器101中。
如图2所示，在临时缓冲器101中存储的各个块系数数据之后，将表示宏块类型的MTYPE和表示色差的各块中是否有非零的AC系数的CBPC汇总的编码的mcbcp、表示量化参数的dquant、表示是否进行各个块的DCT系数的DC成分、AC预测的ac_pred_flag、表示Y的各个块上是否有非零的AC系数的cdpy顺序编码，并写入到临时存储器101中。
对每一个宏块把这些编码量的总和输出到编码量控制装置102。
同样，在MPEG4的P-VOP情况下，以图3所示的顺序把编码的数据写入临时存储器101中。
编码量控制装置102在可变长度编码装置5a输出的各个块的编码量基础上，汇总宏块，使得各个图像信息程序包的长度在预先规定的值以下(VPlen)(编码量控制步骤)，从临时缓冲器101向发送缓冲器103输出(第二存储步骤)。
例如，在MPEG4的情况下，如图2、图3所示，向图像信息程序包的最前面添加标题，并行地替换到规定的位流的顺序上并输送到发送缓冲器103。
编码量控制装置102必要时把填充写入发送缓冲器103中，同时确定图像信息程序包的分割，以便发送缓冲器103不下溢出，或者VBV(视频缓冲鉴别符)缓冲器(在接收侧接收图像信息程序包所需要的虚拟缓冲器(必要的容量例如记述在位流中的标题中)。通常设定最低I-VOP部分的容量)不上溢出，并对每个VOP设定最小编码量Tmin以使得该VOP的编码量不少于Tmin。
即，该最小编码量Tmin是不引起发送缓冲器103下溢出、VBV缓冲器上溢出所必要的最小限度的编码量。
下面详细说明其动作。
编码量控制装置102在开始各个VOP编码之前，求出该VOP所必须的最小编码量Tmin。例如，编码装置，当前的发送缓冲器103的占有量(在发送缓冲器103中保存的数据容量)是B(位。第二存储装置的占有量)、发送缓冲器103读出的位率是R(位/秒)、编码的VOP的速率是F(1/秒)时，由于一个VOP期间((1/F)秒)，从发送缓冲器103读出的位数Rp是Rp＝R/F，为了发送缓冲器103不引起下溢出，发送缓冲器103的占有量通常一定在Rp以上。因此，可以设置最小编码量Tmin为：
Tmin≥2×Rp-B。
管理VBV缓冲器时，把比当前的VOP靠前一个的VOP的解码时间的VBV缓冲器的占有量(在VBV缓冲器中保存的数据容量)设置为vbv_bits(VBV缓冲器的占有量)、把VBV缓冲器的大小设置为vbv_bs时，为了VBV缓冲器不上溢出，VBV缓冲器的占有量一定在vbv_bs-Rp以下。
因此，可以把当前的VOP的最小编码量Tmin设置为
Tmin≥vbv_bits+2×Rp-vbv_bs
这里的VBV缓冲器的占有量推测为接收侧的占有量，但是例如由于通过计算从发送缓冲器103读出的位率来求出该占有量，其随时间而改变。
因此，编码量控制装置102在开始各个Vop的编码前，把该VOP所必须的最小编码量Tmin设置为Tmin＝max(2×Rp-B、vbv_bits+2×Rp-vbv_bs)(max(a，b)表示取a或b中较大的一个值作为该值)。
编码装置的发送缓冲器103清空时，由于在禁止发送缓冲器103的读出(停止)时不必要管理发送缓冲器103的下溢出，可以设置为：Tmin＝vbv_bits+2×Rp-vbv_bs
如上所述，由于vbv_bits随时间而变，最小编码量Tmin也随时间而变，但是，对每一个VOP计算该最小编码量Tmin。
接着，编码量控制装置102求出每一宏块上当前的VOP的编码量Sc，根据如图4所示的流程图和图5所示的位流结构确定是否从下面一个宏块构成新的图像信息程序包以及是否向当前的图像信息程序包插入填充。
把构成VOP的宏块总数设置为A，现有宏块(最后编码的宏块)的宏块序号为K(0≤K≤A-1)，应连续编码的宏块数量M(剩余宏块数)表示为A-K-1(即M＝A-K-1)。
现有的宏块之前的VOP的编码量Sc比该VOP的Tmin小时，如果有(第一关系的情况下)
M×VPlen＜Tmin-Sc (1)，不满足(1)式的关系之前，向所述图像信息程序包插入填充，从下面一个宏块构成新的图像信息程序包。
上述(1)式不成立并且有(第二关系的情况下)：
(M-1)×VPlen＜Tmin-Sc(2)时，不向此时的图像信息程序包插入填充，而由下一个宏块构成新的图像信息程序包。
除此以外的情况，如已经说明的那样，汇总宏块，构成图像信息程序包，使得各个图像信息程序包的长度在VPlen以下。
下面，说明图4表示的流程图的动作。
上述(1)成立时，剩余的宏块数量为M个时，如图5(A)所示，由于可构成剩余M个的图像信息程序包可产生M×VPlen的编码量的编码。
因此，此时是不足的编码量Tmin-Sc-M×VPlen。
因此，例如MPEG4的情况下，设填充·宏块的编码长度为L，向当前的图像信息程序包插入(Tmin-Sc-M×VPlen+L-1)/L个填充·宏块。
接着，(1)式不成立而(2)式成立时，向当前图像信息程序包插入下一个宏块时，如图5(B)所示，由于剩余产生编码量最大是(M-1)×VPlen，下面一个宏块的产生编码量为0时，(2)式变为Sc＜Tmin。
因此，若从下一个宏块构成新的图像信息程序包，如图5(B)所示，剩余产生编码量最大是M×VPlen。
不满足(1)式时，变为关系M×Vplen≥Tmin-Sc，并且，由于下一个宏块之后可产生M×VPlen的编码量的编码，可得到：
构成VOP的全部宏块的编码量＝M×VPlen+Sc≥Tmin。因此，不必要向当前的图像信息程序包插入填充。
同样，(2)式不成立时，如图5(C)所示，由于即使向当前的图像信息程序包输入下一个宏块，也能保证剩余的图像信息程序包产生(M-1)×VPlen的编码量，此时不必要插入填充。
这样，通过根据图4的流程图控制编码量，图像信息程序包的最大长度在VPlen限制以下，插入最小限度的填充来确定图像信息程序包的结构。
上述实施例中，Tmin作了设定、发送缓冲器103的读出率为R，但是在读出率不固定而是可变的情况下，同样可设定Tmin，以便发送缓冲器103的下溢出或VBV缓冲器的上溢出。
上述的发送缓冲器103的读出率可变时，相当于例如预先确定发送的最大速率，根据该最大速率中应该发送的信息的种类(例如，图像、声音等种类)分配发送率的情况。
此时也通过根据图4的流程图控制编码量，确定填充的插入和图像信息程序包的分割，可进行控制使得各个VOP的编码量在Tmin以上。
上述实施例中，虽然以MPEG4的数据分割(在发送缓冲器103上构成图2所示的与各个宏块相关、①mcbpc、dquant和DC成分、②ac_pred_flag及cbpy、③各个块的系数数据的①～③那样的每一个类型上的数据)情况为例进行的说明，但是，在并非数据分割的情况、H.263的情况等中，图像信息程序包有长度限制时，可以以与上述相同的结构进行编码量控制。
根据与上述数据分割时的类型相关的叙述，例如图3所示，在发送缓冲器103内可以存储①not_coded、mcbpc和运动矢量、②cbpy和dquant、③各个块的系数数据这样的结构，基本上作为类型可以区分开各个块的系数数据、该系数数据添加的信息。类型的数量不一定都是①～③的三类，任意类型数量都可以。
另外，也可以适用于有输入信号不是4:2:0的情况、VOP(单位图像)不是矩形(例如图像中的对象得到的任意形状)的情况。
根据本发明，以以上说明的结构实现在下面描述的效果。
由于本发明的第一实施例的编码装置的特征在于配备编码宏块单位的外部输入信号的编码器、存储该编码器输出的编码的第一存储装置；存储从该第一存储装置的输出的第二存储装置；根据所述编码器所编码的编码的编码量控制在所述第一存储装置上存储的编码向所述第二存储装置的传输、以便由所述编码构成的图像信息程序包的长度在预先规定的长度以下的编码量控制装置，因此即使图像信息程序包长度受限时也能构成与该限制相应的图像信息程序包。
由于本发明的第二实施例的编码装置的编码量控制装置的特征在于根据最小编码量控制填充向第二存储装置的存储，其中最小编码量用于求出对图像信息程序包构成的单位图像进行编码所必须的每一个相应单位图像，因此即使象静止图像那样的产生编码量少的图像的情况下，也能插入必要的最小限度的填充。
由于本发明的第三实施例的编码装置的编码量控制装置的特征在于根据下式求出最小编码量Tmin：
Tmin≥2×Rp-B
这里Rp＝R/F
其中，Tmin是最小编码量，Rp是单位图像从第二存储装置读出的位数，R是从第二存储装置读出的位率，F是编码的单位图像的速率，B是第二存储装置的剩余容量，因此可防止第二存储装置的下溢出。
由于本发明的第四实施例的编码装置的编码量控制装置的特征在于根据下式求出最小编码量Tmin：
Tmin≥vbv_bits+2×Rp-vbv_bs
这里Rp＝R/F
其中，Tmin是最小编码量，Rp是单位图像从第二存储装置读出的位数，R是从第二存储装置读出的位率，F是编码的单位图像的速率，vbv_bits是当前的单位图像的VBV缓冲器的剩余容量，vbv_bs是VBV缓冲器的尺寸，因此可防止VBV缓冲器的上溢出。
由于本发明的第五实施例的编码装置的编码量控制装置根据下式或得到与其相同的结果的值求出最小编码量Tmin：
Tmin＝max(2×Rp-B、vbv_bits+2×Rp-vbv_bs)
这里Rp＝R/F
其中，Tmin是最小编码量，Rp是单位图像从第二存储装置读出的位数，R是从第二存储装置读出的位率，F是编码的单位图像的速率，B是第二存储装置的剩余容量，vbv_bits是当前的单位图像的VBV缓冲器的剩余容量，vbv_bs是VBV缓冲器的尺寸，因此可避免第二存储装置的下溢出和VBV缓冲器的上溢出。
由于本发明的第六实施例的编码装置的特征在于第二存储装置读出的位率R是可变的，因此可有效地避免第二存储装置的下溢出或VBV缓冲器的上溢出。
由于本发明的第七实施例的编码装置的编码量控制装置的特征在于：构成单位图像的编码的宏块之前的编码量比相应单位图像的最小编码量Tmin少，而且，构成所述单位图像的所述编码的宏块之后应编码的宏块数量M、预先规定的图像信息程序包的长度VPlen、所述最小编码量Tmin和所述编码的宏块之前的编码量Sc之间的关系为M×VPlen＜Tmin-Sc的第一关系时，不满足该第一关系之前，向所述图像信息程序包插入填充，
所述第一关系不成立并且所述宏块数量M、所述图像信息程序包的长度VPlen、所述最小编码量Tmin和所述编码量Sc之间的关系为(M-1)×VPlen＜Tmin-Sc的第二关系时，不向此时的图像信息程序包插入填充，而由所述编码的宏块的下一个宏块构成所述图像信息程序包的下一个图像信息程序包，因此不产生仅填充的图像信息程序包而且插入必要的最小限度的填充，从而可避免发送缓冲器的下溢出或VBV缓冲器的上溢出。
由于本发明的第八实施例的编码方法的特征在于包括步骤：编码宏块单位的外部输入信号的编码步骤、存储该编码步骤的编码的第一存储步骤；根据所述编码步骤所编码的编码的编码量控制在所述第一存储步骤存储的编码的输出、以便由所述编码构成的图像信息程序包的长度在预先规定的长度以下的编码量控制步骤、存储该编码量控制部分控制的输出的第二存储步骤，因此即使图像信息程序包长度受限时也能构成与该限制相应的图像信息程序包。
由于本发明的第九实施例的编码方法的编码量控制步骤的特征在于根据最小编码量控制第二存储步骤的填充的存储，其中最小编码量用于求出对图像信息程序包构成的单位图像进行编码所必须的每一个相应单位图像，因此即使象静止图像那样的产生编码量少的图像的情况下，也能插入必要的最小限度的填充。
由于本发明的第十实施例的编码方法的编码量控制步骤的特征在于根据下式求出最小编码量Tmin：
Tmin≥2×Rp-B
这里Rp＝R/F
其中，Tmin是最小编码量，Rp是单位图像从第二存储步骤存储的编码读出的位数，R是从第二存储步骤存储的编码读出的位率，F是编码的单位图像的速率，B是第二存储步骤的编码存储的剩余容量，因此可防止第二存储装置的下溢出。
由于本发明的第十一实施例的编码方法的编码量控制步骤的特征在于根据下式求出最小编码量Tmin：
Tmin≥vbv_bits+2×Rp-vbv_bs
这里Rp＝R/F
其中，Tmin是最小编码量，Rp是单位图像从第二存储步骤存储的编码读出的位数，R是从第二存储步骤存储的编码读出的位率，F是编码的单位图像的速率，vbv_bits是当前的单位图像的VBV缓冲器的剩余容量，vbv_bs是VBV缓冲器的尺寸，因此可防止VBV缓冲器的上溢出。
由于本发明的第十二实施例的编码方法的编码量控制步骤根据下式或得到与其相同的结果的值求出最小编码量Tmin：
Tmin＝max(2×Rp-B、vbv_bits+2×Rp-vbv_bs)
这里Rp＝R/F
其中，Tmin是最小编码量，Rp是单位图像从第二存储步骤存储的编码读出的位数，R是从第二存储步骤存储的编码读出的位率，F是编码的单位图像的速率，B是第二存储步骤的编码存储的剩余容量，vbv_bits是当前的单位图像的VBV缓冲器的剩余容量，vbv_bs是VBV缓冲器的尺寸，因此可防止第二存储装置的下溢出和VBV缓冲器的上溢出。
由于本发明的第十三实施例的编码方法的特征在于第二存储步骤存储的编码读出的位率R是可变的，因此可有效地防止第二存储装置的下溢出或VBV缓冲器的上溢出。
由于本发明的第十四实施例的编码方法的编码量控制步骤的特征在于：构成单位图像的编码的宏块之前的编码量比相应单位图像的最小编码量Tmin少，而且，构成所述单位图像的所述编码的宏块之后应编码的宏块数量M、预先规定的图像信息程序包的长度VPlen、所述最小编码量Tmin和所述编码的宏块之前的编码量Sc之间的关系为M×VPlen＜Tmin-Sc的第一关系时，不满足该第一关系之前，向所述图像信息程序包插入填充，
所述第一关系不成立并且所述宏块数量M、所述图像信息程序包的长度VPlen、所述最小编码量Tmin和所述编码量Sc之间的关系为(M-1)×VPlen＜Tmin-Sc的第二关系时，不向此时的图像信息程序包插入填充，而由所述编码的宏块的下一个宏块构成所述图像信息程序包的下一个图像信息程序包，因此不产生仅填充的图像信息程序包而且插入必要的最小限度的填充，从而可有效地防止第二存储装置的下溢出或VBV缓冲器的上溢出。

Claims (12)

1.一种编码装置，配置有：
将输入的图象信号以从该图像信号得到的宏块为单位编码的编码器；
存储来自该编码器的与所述宏块对应的被编码的编码数据的、与所述编码器连接的第一存储装置；
将存储于该第一存储装置的所述编码数据存储的第二存储装置；和
在可以容纳所述编码数据的图像信息程序包的长度被预先规定时，根据所述编码器所编码的编码数据的编码量，进行与在所述第一存储装置上存储的编码数据一起输出到上述第二存储装置的规定长度的填充的输出控制的编码量控制装置；
上述填充的规定的长度，根据所述预定的图像信息程序包的长度和对与由该图像信息程序包构成的、对每个与所述图像信号对应的单位图像所求出的最小编码量的长度而决定。
2.根据权利要求1的编码装置，其中所述编码量控制装置把单位图像从所述第二存储装置读出的位数作为Rp，所述第二存储装置的占有量作为B，从所述第二存储装置读出的位率作为R，编码的单位图像的速率作为F时，确定最小编码量Tmin，以满足下式：
Tmin≥2×Rp-B
其中，Rp＝R/F。
3.根据权利要求1的编码装置，其中所述编码量控制装置把单位图像从所述第二存储装置读出的位数作为Rp，对于当前的单位图像，为在被供给的接收侧接收图像信息程序包所需要的假想的视频缓冲鉴别符缓冲器的占有量作为vbv_bits，所述视频缓冲鉴别符缓冲器的尺寸作为vbv_bs，从所述第二存储装置读出的位率作为R，编码的单位图像的速率作为F时，确定最小编码量Tmin，以满足下式：
Tmin≥vbv_bits+2×Rp-vbv_bs
这里，Rp＝R/F。
4.根据权利要求1的编码装置，其中所述编码量控制装置在把单位图像从所述第二存储装置读出的位数作为Rp，所述第二存储装置的占有量作为B，对于当前的单位图像，为在被供给的接收侧接收图像信息程序包所需要的假想的视频缓冲鉴别符缓冲器的占有量作为vbv_bits，所述视频缓冲鉴别符缓冲器的尺寸作为vbv_bs，从所述第二存储装置读出的位率作为R，编码的单位图像的速率作为F时，根据下式确定最小编码量Tmin：
Tmin＝max(2×Rp-B、vbv_bits+2×Rp-vbv_bs)
这里，Rp＝R/F。
5.根据权利要求2至权利要求4中任何一项的编码装置，其中所述第二存储装置读出的位率R是可变的。
6.根据权利要求1的编码装置，其中所述编码量控制装置从接着在最后被编码的宏块而应被编码的宏块数量M和预定的图像信息程序包的长度Vplen，求出M×VPlen，在包括所述最后编码的宏块的单位图像的现有编码量比相应单位图像的所述最小编码量Tmin少，并且所述宏块数量M、所述图像信息程序包的长度VPlen、所述最小编码量Tmin和所述现有编码量Sc之间的关系为M×VPlen＜Tmin-Sc的第一关系时，在不满足该第一关系之前，向所述图像信息程序包插入填充，
所述第一关系不成立并且所述宏块数量M、所述图像信息程序包的长度VPlen、所述最小编码量Tmin和所述现有编码量Sc之间的关系为(M-1)×VPlen＜Tmin-Sc的第二关系时，不向此时的图像信息程序包插入填充，而由所述在最后被编码的宏块的下一个宏块开始构成所述图像信息程序包的下一个图像信息程序包。
7.一种编码方法，其特征在于包括步骤：
(a)将输入的图象信号以从该图像信号得到的宏块为单位编码的的步骤；
(b)存储由该步骤(a)对应所述宏块而编码的编码数据的步骤；
(c)在可以容纳由所述步骤(a)编码的所述编码数据的图像信息程序包的长度被预先规定时，根据所述步骤(a)所编码的编码数据的编码量，进行与由上述步骤(b)存储的编码数据同时输出的、规定长度的填充的输出控制的步骤；
(d)存储在所述步骤(b)中存储的编码数据和由所述步骤(c)作输出控制的所述填充的步骤；
上述填充的规定的长度，根据所述预定的图像信息程序包的长度和对与由该图像信息程序包构成的、对每个与所述图像信号对应的单位图像所求出的最小编码量的长度而决定。
8.根据权利要求7的编码方法，其中所述步骤(c)把在单位图像的在所述步骤(d)中读出的存储的编码数据时的该编码数据的位数作为Rp，在所述步骤(d)中存储的编码数据的占有量作为B，从所述步骤(d)中读出存储的编码数据时的位率作为R，编码的单位图像的速率作为F时，确定最小编码量Tmin，以满足下式：
Tmin≥2×Rp-B
这里Rp＝R/F。
9.根据权利要求7的编码方法，其中所述步骤(c)把在单位图像的在所述步骤(d)中读出的存储的编码数据时的该编码数据的位数作为Rp，对于当前的单位图像，为在被供给的接收侧接收图像信息程序包所需要的假想的视频缓冲鉴别符缓冲器的占有量作为vbv_bits，视频缓冲鉴别符缓冲器的尺寸作为vbv_bs，在所述步骤(d)中读出存储的编码数据时的位率作为R，编码的单位图像的速率作为F时，确定最小编码量Tmin，以满足下式：
Tmin≥vbv_bits+2×Rp-vbv_bs
这里Rp＝R/F。
10.根据权利要求7的编码方法，其中所述步骤(c)把在单位图像的所述步骤(d)中读出存储的编码数据时的该编码数据的位数作为Rp、在所述步骤(d)中读出存储的编码数据的占有量作为B、对于当前的单位图像、为在被供给的接收侧接收图像信息程序包所需要的假想的视频缓冲鉴别符缓冲器的占有量作为vbv_bits、所述视频缓冲鉴别符缓冲器的尺寸作为vbv_bs、在所述步骤(d)中读出存储的编码数据时的位率作为R、编码的单位图像的速率作为F时，根据下式确定最小编码量Tmin：
Tmin＝max(2×Rp-B、vbv_bits+2×Rp-vbv_bs)
这里Rp＝R/F
11.根据权利要求8至权利要求10的任何一项的编码方法，其中在所述步骤(d)中，在将存储的编码数据读出时的位率R是可变的。
12.根据权利要求7的编码方法，其中所述步骤(c)从接着在最后被编码的宏块而应被编码的宏块数量M和预定的图像信息程序包的长度Vplen，求出M×VPlen，在包括构成单位图像的所述最后编码的宏块的单位图像的编码量比相应单位图像的最小编码量Tmin少且所述宏块数量M、所述图像信息程序包的长度VPlen、所述最小编码量Tmin和现有编码量Sc之间的关系为M×VPlen＜Tmin-Sc的第一关系时，直到不满足该第一关系之时，向所述图像信息程序包插入填充，
所述第一关系不成立并且所述宏块数量M、所述图像信息程序包的长度VPlen、所述最小编码量Tmin和所述现有编码量Sc之间的关系为(M-1)×VPlen＜Tmin-Sc的第二关系时，不向此时的图像信息程序包插入填充，而由所述在最后编码的宏块的下一个宏块开始构成所述图像信息程序包的下一个图像信息程序包。
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