实施例的描述
图1示出了根据本发明的MPEG编码器的示意图。附图示出了在编码器中
P帧被编码的情况。编码器是传统意义上的MPEG编码器，它包括一个减法电
路10，一个离散余弦变换器(DCT)11，一个量化器(Q)12，一个可变
长度编码器(VLC)13，一个缓冲器(BUF)14，一个反量化器(iQ)15，
个反离散余弦变换器(iDCT)16，一个加法器17，一个帧存储器(MEM)
18，一个运动估计与补偿电路(ME/MC)19以及一个量化适配器(QA)
20。
简要地说，已知的编码器的操作如下所述。输入的视频帧X被分成8*8像
素的块。每一个输入帧X的像素块与相应的预测帧Xp的块之间的差进行离散余
弦变换成8*8系数的块。通过可察觉的不相关图像细节被不可逆转地移走(有
损压缩)，系数被顺序量化。量化系数进行可变长编码并存储在缓冲器中，信
号从缓冲器被提供给传输信道或记录载体。编码帧通过反量化器，反离散余弦
变换器在本地解码，并加在预测帧Xp上。重建的帧存储在帧存储器中并提供给
运动估计与补偿电路，从而构成用于下一个输入帧的预测帧。
编码器包括一个量化适配器20用于计算量化级，用此量化级DCT系数被
量化。在本实施例中，在MPEG2量化装置中采用了一个预定的量化矩阵，它
决定了用于8*8系数块的各自系数的步长，并乘以量化比例因子q(以后成为量
化参数)。量化参数逐帧进行适应性改变，但是可以作为本地图像细节的函数
调制到一帧内。量化参数可以受控表示给定的图像质量(导致可变比特率)或
者给定比特率(导致可变质量)。量化适配器(也称为比特控制器)的各种实
施例在本领域中是已知的都可以应用在本发明的编码器当中。
根据本发明的设备为所选的帧提高了量化参数q，因此降低了所述帧的图
像质量但是减小了它们的比特消耗。在本实施例中，设备包括乘法器23，其
用于将量化适配器20计算出来的量化参数q乘以预定参数F(例如F＝1.4)。开
关22有一个位置P，传统的量化参数q从该位置提供给量化器12以及位置P’，
粗糙量化参数F.q从该位置提供给量化器。开关被控制电路22以一个预定的方
式控制。例如控制电路选择每一个其它的P帧进行更为粗糙的量化。
附图2A示出了产生IPPP..(没有B帧)流的传统的MPEG-2编码器的操作
示图。每一帧都是根据量化适配器20计算出来的量化参数q量化的。附图的
下行表明了每一帧的比特消耗，是以各自I帧的比特消耗的百分比表示的。在本
实施例中P帧的比特消耗表现为38％。
附图2B示出了根据本发明的编码器的相似的附图。设置量化适配器20
使其产生与附图2A同样的图像质量。因此，用于I帧的比特消耗也与附图2A
相同。每一个其它的P帧(附图中以P’表示)现在采用量化参数1.4q量化。因此
P’帧的比特消耗从38％下降为26％。所述帧的图像质量是按比例降低的。
本发明的惊人的效果就在于比特消耗的增加在接下来的‘传统的’P帧当中没
有损失。如图2B所示，‘传统’P帧的比特消耗仅从38％增加到42％。净的结果
是以同样的图像质量(或者同样比特率的更高的图像质量)编码视频流的比特
率却大为降低。在实际的实验中，以同样的图像质量，典型视频信号的比特率
从15.2Mb/s降为12.9Mb/s。
应该注意到根据本发明的MPEG编码器产生的比特流完全符合MPEG标
准。也应该注意到尽管本发明是参照IPP..编码器(没有B帧)进行描述的，本
发明并不排除B帧编码。例如，编码器可以产生IBPBP..的序列，其中所选的P
帧用粗糙量化参数量化。粗糙量化参数在某种程度上甚至可以用在I帧当中，
这样I帧可用作下一帧的预测帧。
附图3示出了用于传输和接收视频信号的设备的实施例。编码器100接
收输入端102输入的图像信号I。编码器100最好根据附图1示出的实施
例构成，但是也可以是任何类型的压缩视频信号编码器，它提供压缩的视频信
号，包括表示用于量化预测编码帧的所选第一帧(P)的第一质量或比特率的
第一量化参数(q)，以及表示用于量化视频信号的所选第二帧(P’)的低于第
质量或比特率的第二质量或比特率的第二量化参数(F.q)。压缩视频信号在输
出端106提供给传输器108。然后，传输器108把压缩的视频信号转换成
传输信号，并且传输信号被提供给传输介质110。传输器108以及传输介
质110可以采用任何已知的形式，例如在广播的情况下，传输器108将压
缩的视频信号调制在射频载波上(RF)，传输介质110可以包括包含无线电
波的空中波，或者负载无线波的电缆。此外，通过互联网提供数字信号也是已
知的。这样，传输器108可以包括在包括互联网的传输介质110上传输压
缩视频信号的装置。
接收机112与传输介质110相耦合，接收传输信号并将图像信号提供
给显示设备118。
附图4示出了在记录载体上记录和从记录载体上回放压缩视频信号的设备
的实施例的方框图。设备基本上与图3示出的相类似，只是编码器100的输
出端106输出的压缩视频信号提供给记录设备120。记录设备120将压
缩视频信号转换成记录信号，并将记录信号记录在记录载体122上。记录设
备120以及记录载体122可以采用任何已知的形式。例如在记录载体122
是视频磁带的情况下，记录设备120可以采用螺旋扫描视频磁带记录器的形
式。此外，记录载体120也可以是光盘。例如，CD-ROM，CD-R，DVD，DVD-RO
M，DVD-R/W，等。在这种情况下，记录设备120可以采用光盘记录器的形
式。
为了回放记录信号RS，记录介质122被插入到回放设备124中，在
其中处理记录信号RS并产生图像信号。如图3的实施例所示，回放设备124
将图像信号提供给显示设备118。
本发明可以作如下的简要说明。B帧的概念使MPEG视频压缩标准具有较
高的编码效率。但是B帧编码使MPEG编码器的复杂程度大致加倍。由此看
来，只产生I帧和P帧会使MPEG编码器有所发展。他们不那么复杂，也没有那
么高效。为了提高这样的“IPP编码器”的效率，所选的P帧比其它的P帧采用
较粗的量化，例如将传统量化参数步长乘以1.4。尽管这导致了单独的帧(视觉
B帧)采用低质量编码，但是整个视觉质量没有受影响。也可以发现通过粗糙
量化获得的比特率的增加没有在接下来的P帧当中消失，尽管接下来的帧是参
考低质量帧进行编码的。
应当注意上面描述的实施例并不是对本发明的限制，对于本领域的技术
人员来说能够在不背离本发明的随后权利要求的精神范围内设计多种替代的变
形。在权利要求中，括号内的参考标记都不应作为对权利要求的限制。单词“包
括”并不排除没有在权利要求中列举的设备或步骤的出现。在元件之前的单词
“一个”并不排除多数这样元件的出现。本发明可以通过包括几个分离元件的
硬件设备来实现，也可以通过适当编程的计算机来实现。在设备权利要求中可
列举的几个装置中，几个这样的装置可以用一个硬件来实现。事实是，在各个
不同的从属权利要求中描述的方法并不表示这些方法结合起来不能带来优势。