CN1315328C

CN1315328C - 在一统计式多工器中决定传输比特率的方法及装置

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Publication number: CN1315328C
Application number: CNB018160174A
Authority: CN
Inventors: V·刘; 胡少伟; M·卡斯特洛斯; R·J·斯通; R·拉姆
Original assignee: General Instrument Corp
Current assignee: Google Technology Holdings LLC
Priority date: 2000-09-20
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2021-08-31
Also published as: US7418007B1; AU2001288596A1; WO2002025951A3; CN1461568A; EP1320996A2; DE60131993D1; TW519834B; CA2422131A1; WO2002025951A2; DE60131993T2; KR20030061806A; ATE381855T1; CA2422131C; EP1320996B1

Abstract

一种统计式多工器，用以编码及多工多频道的数字电视资料或多方格的高画质数字电视资料。为统计式多工器群中的每一个编码器决定比特率需要参数。然后根据每个频道各自所属的需要参数，分派每一个频道的编码比特率。分派每个频道的传送比特率且将其视之为时间落后的编码比特率，以使解码缓冲器输出入间速率的不一致可降至最低。封包处理器为解码缓冲器检出即将发生的上溢位及下溢位事件，以便设定出传送比特率的最小与最大限。此外，这些限制的设定乃以新传送比特率是否可于目前或下个帧的解码时间戳记(DTS)之前实施为基础。

Description

在一统计式多工器中决定传输比特率的方法及装置

技术领域

本发明涉及可编码多频道的数字电视资料并加以多工处理的统计式多工器。

背景技术

数字电视日益普及的原因在于它提供了高品质的视觉影像，且具有资讯性及娱乐性，如提供付费电影，电子式的节目导览，随选视频，股票，气候及股票信息，因特网超链接，等等。这些电视资料可以透过譬如，宽频带的通信网络(如卫星或有线电视网路)或电脑网络，传递给使用者。

不过，由于通信频道频宽的限制，所以有必要调整各数字视频节目的编码比特率，这些数字视频节目编码后将多工成压缩的比特流来传送。调整比特率的目的是希望在该多工比特流的总比特率符合频宽的限制下，每一个节目的视频品质仍能维持在令人满意的状况。

于是，发展出各种型式的统计式多工器，以评估尚未编码的原始视频其统计信息，并依此信息来分配各视频频道的编码比特数。举个例子，拥有较难压缩视频(如，快速移动的场景)的视频频道，其编码时就可使用较多的比特，而具有较易压缩场景(如移动较小的场景)的频道，其所分配到的比特就较少，

不过，却有必要有一个改良的统计式多工器系统。此系统应使用许多编码器，可同时针对许多频道将其中的原始视频资料加以编码。这些原始视频资料可能得自于储存媒体，即时馈送及其类似物。

此系统应动态地为各编码器分配其编码各频道的视频资料帧时的编码比特数。

此系统对于比特的分配应分为编码比特率及传送比特率两种。

此系统应为每一个视频频道分配传送比特率，以避免模型化的解码缓冲器其输入与输出间的不匹配。

此外，此系统应有为解码缓冲器检查其即将发生上溢位及下溢位，以便为传送比特率设定最小与最大限的能力。这些限制的设定应以新传送比特率是否可于目前或下个帧的解码时间戳记(DTS)之前实施为判断基础。

此系统基本上可使用于任何视频资料型式，包括高画质(HD)及标准画质(SD)电视(TV)。

本发明所提供出的系统，具上述及其它的优点。

发明内容

动态地为多个可变比特率(VBR)视频服务分配频宽，这些视频服务将会被多工成一具有固定比特率的传输比特流。

特定言之，将编码比特率延迟与系统延迟相同的量，可得出传送比特率。设定传送比特率的上限(最大值)及下限(最小值)，以保护该解码缓冲器。

该统计式多工器包含三个不同的部份：

1)收集各视频频道的视觉特征及复杂度信息，并针对每一个视频频道产生其所属的需求参数以指出压缩该频道的难易程度。每一个帧执行一次此程序，且由各单一频道编码器(可能是SD及/或HD)各自独立完成。

2)量化层级处理器(QLP)或速率控制处理器将该各视频频道的随时更新最需参数予以收集。该速率控制处理器以编码比特率的形式，为每一个视频通道分配编码频宽。每一个频道根据它的需求参数(与所有其它频道的需求相关)，接收不同的编码比特率，该编码比特率乃用以控制各个频道的视频编码。该速率控制处理器还分派传送比特率至所述频道，此比特率决定了每个视频频道传送至解码器的比特数。

3)该单一频道编码器使用该编码比特率来执行视频的压缩，此刻主要的工作是速率控制功能，其涉及使用编码比特率及不同帧型式(即I，B及P型式)的相对复杂度来为每一个其将要编码的帧分派目标比特预算。

一种用以于统计式多工器中处理多频道的特别方法，所包含的步骤：根据每一个频道的比特率需要参数，为每一个频道目前图像的编码，分派编码比特率；以及在每一个频道的目前图像编码之后，分派传送该目前图像用的传送比特率。对每一个频道而言，该传送比特率乃在该编码比特率分派给该频道且解码器的模型化缓冲器的系统延迟之后，以该频道的编码比特率为基准分派，以使该模型化的解码缓冲器其输出入间的速率不一致降至最低。

此外，于该传送比特率上提供最小及最大限以避免模型化解码缓冲器可能产生的上溢位或下溢位。这些限制有将实施新比特率的延迟考虑进去，也说明了该新比特率是否可在目前图像、下一图像以及/或下下图像之前建置完毕。

注意，所述图像可以是譬如，帧或图场。

相对应的装置亦予呈现。

附图说明

图1是本发明所使用的统计式多工多频道编码系统。

图2是本发明所使用的标准画质电视资料的编码器。

图3是本发明所使用的高画质电视资料的编码器。

图4(a)的时轴显示出，根据本发明，新的最大传送比特率可于下一个帧的解码时间戳记(DTS)之前实施。

图4(b)的时轴显示出，根据本发明，新的最大传送比特率无法于下一个帧的解码时间戳记(DTS)之前实施。

图4(c)的时轴显示出，根据本发明，新的最小传送比特率可于目前帧的解码时间戳记(DTS)之前实拖。

图4(d)的时轴显示出，根据本发明，新的最小传送比特率无法于目前帧的解码时间戳记(DTS)之前实施。

图5说明本发明于传送比特率上设最小及最大限的方法。

具体实施方式

图1所示为本发明所使用的统计式多工多频道编码系统。

编码系统100包括L缓冲器/需要参数计算功能102，104，…，106，接收相应的未压缩原始视频输入。所述功能102，104，…，106将需要参数资料提供至速率控制处理器125，该处理器再为每一个编码器112，114，…，116分派各自应有的编码比特率。所述编码器可将其实际的编码比特率信息回授提供至该速率控制处理器。已编码的资料则提供至多工器120，以产生一多工的比特流，传送至传输封包缓冲器130，最后至传送器135，透过频道传送出去。

速率控制处理器125可接收传输封包缓冲器130中的充满程度(buffer fullness)信号。

解码侧180具有接收器182，解码缓冲器184，解多工器186以及解码器188，可输出解码的视频信号以显示于譬如，电视之上。

图2说明本发明的用于标准画质电视的编码器。

编码器112(即为图1中所示的编码器112，114，…，116的实例)可编码一个频道的输入资料，其包含一压缩器210以执行传统的资料压缩，这其中包括移动补偿(针对P及B帧)，离散余弦转换(DCT)以及量化。视频先进先出(FIFO)缓冲器230暂时地储存该已压缩资料，封包处理器250则是根据譬如，MPEG-2或其它的视频标准，将该己压缩资料做成具适当表头信息的封包。

图3说明本发明的用于高画质电视的解码器。

编码器300可编码一个频道的输入资料。不过，方格(panel)分歧器305会将一个视频帧分割成不同的次区域(或方格)，并分别地将其选径至不同的压缩器310-324。图中示有八个压缩器，其仅止于举例。典型地，各帧中同一位置的次区域所分派到的压缩器均相同。

主压缩控制器(MCC)370透过外围元件互连(PCI)总线325，控制着每一个压缩器中资料的压缩情况；压缩完成的资料则输出至视频先进先出330作暂存。该己压缩的资料在封包处理器350中被做成一个个封包以待传输。

HDTV频道的编码比特率需要参数乃由MCC 370将每一个方格压缩器的需要参数予以加总所决定。其它的统计型信息，如移动估算分数及其类似物，也会从每一个方格压缩器中挑出予以加总。

注意，有可能将SDTV及HDTV此两种编码器组合在单一个统计式多工器群中。在本例中，编码器300是图1编码器112，114，…，116其中的一编码器之一例。譬如，一个统计式多工器群中可以有一个HDTV编码器，外加两或三个SDTV编码器。

概览

本发明的统计式多工多频道编码系统的关键部份在于该需要参数的计算。

原始视频的视觉特征及复杂度信息会被收集且浓缩成单一个参数，此参数称之为“需要参数”。每一个视频频道计算出一个需要参数且每当视频频道有新的视频帧欲接受相对应的编码器112，114，…，116处理时，此视频频道的需要参数即更新一次(即每帧更新一次)。选择性地，该需要参数可更新的更为频繁，譬如，每个帧更新数次。此外，若是场影像模式，则该需要参数可每一个图场更新一次。

讨论

在下列的统计式多工器的说明中，每一个视频服务均被假设为可提供图像复杂度量测(如ME分数或活动等级)至该速率控制处理器125，此处理器所做的工作是负责分配频宽给每一个电视服务提供者(TSP)(譬如，频道)以及负责将每一个频道的传送率加以调变。在具有先置(look ahead)能力的编码器中，该ME分数可以由其它的量测所取代，譬如，在固定的量化等级(QL)下实际的编码比特数。

若所使用的是该可将一个帧以多方格形式予以平行处理的高画质编码器，则编码器112，114，…，116会收集所有方格的ME分数，再连同其它的参数，像是平均像素等级(APL)、图像分辨率、帧率、帧型式(I，B或P)以及整体的帧内活动，计算出总和。它也会保有过去帧的平均QL及尺寸记录。以该可供使用的信息为基础，再加上从场景变化所得出的所述先置参数，淡入淡出及图像侦测，MCC370可以得出视频频道的需要参数。

在速率控制处理器125从缓冲器/需要参数计算功能102，104，…，106处接收到更新的需要参数后，它就会根据其所得到的最新信息，为每一个视频服务重新分配频宽。重分配的频宽会以编码比特率的形式回送至每一个编码器112，114，…，116。此外，速率控制处理器125还会利用重分配的频宽来计算编码位预算。它保有一个近似视频缓冲验证器(VBV)模型(就像MPEG标准中所得知的)以确保每一个帧编码后的大小均在可接受的范围内。

注意VBV模型并非完全精准的，这是因为在编码时我们无法事先精准地将在帧解码时间才会发生的实际传送率的变化，纳入模型的中。速率控制处理器125保有解码缓冲器184的比特正确模型，所以若可以让该速率控制处理器得到每一个己编码帧的大小以及其解码时间戳记(DTS)，则它就可以在传送率发生变更之前，先计算出该传送率的上下限。就如从MPEG标准中所可得知的，DTS是PES封包表头中的一个栏位，其指出一个存取单元(譬如，图像)在系统目标解码器中的解码时间。

此处，将传送率设上下限的目的在于保护解码缓冲器。在正常的情况下，我们会希望传送率随着编码率(此编码率乃由该编码器传递至该速率控制处理器)的变更而变(变更的时间上应较为落后)。该落后的时间(或系统的延迟)是所有缓冲器系统，包括编码及解码缓冲器的总延迟表现，而且我们假设这个时间值对统计式多工器群中的所有视频服务而言均相同。该系统延迟包括图像编、解码的时间差。若多工的是HD及SD频道，则如果假设HD及SD的比例是五比一，那么它们的系统延迟就应该约略相同。

因为没有必要将所有的视频服务均帧同步化，所以编码比特率及传送率的更新速度，才能在该速率控制处理器其处理能力所及的范围内。编码比特率加上缓冲器系统的延迟，就成为该频道的传送率。

1.指派传送比特率给每一个视频频道

统计型多工系统的核心是频宽分配处理，此程序是由速率控制处理器125执行。在我们的统计型多工系统中，有两种不同的频宽概念：其一是，为每一个视频频道分配编码用的频宽。从该速率控制处理器的观点来看，每一个单一频道视频编码器均会被分配到一个编码比特率(BR)，其可用此BR决定出编码一个视频帧的目标大小。该单一频道编码器每QL/BR期间接收一次属于其的编码比特率的更新值，这个动作譬如，每秒发生超过九十次。不过，在编码某视频帧之前，只使用最新的比特率来计算编码该帧的目标预算大小。

根据本发明，其它的频宽分配程序则包含了为每一个视频频道分派传送比特率。此值可以每QL/BR期计算一次，或更密集，或较和缓。视频频道的传送率决定了该频道在一个QL/BR期间，应传送多少个己压缩视频比特。所有视频频道于某个QL/BR期间的传送比特率的和应等于或小于该统计式多工器系统的总视频频宽。同样地，所有视频频道于某个QL/BR期间的编码比特率之和应等于或小于该系统的总视频频宽。

1.1编码比特率与传送比特率之间的关系

对一个MPEG-2视频编码/解码系统而言，缓冲器系统延迟的概念所指的是，一个视频帧从其在编码器端被编码开始，到其在解码器端被解码(帧的DTS指出了解码时间)，中间所经过的时间差。大部份MPEG-2系统在其编码/解码系统一旦设计成具某一个比特率之后，它的缓冲器系统延迟就固定了。固定的缓冲器系统延迟还可以假设在本统计式多工系统中。

此外，可以将传送比特率约略视为时间落后的编码比特率。两比特率间的落后时间差即等于该缓冲器系统延迟。

选此说法的原因如下。若我们忽略该编码端传输封包缓冲器130与解码缓冲器184间传送路径的延迟，则传送比特率就会与视频比特到达解码缓冲器的速率相同。由于我们使用编码比特率来决定编码一个视频帧的预算，所以当此帧在接受解码时，我们也可将编码比特率视为解码比特率。

解码缓冲器处的比特到达速率(亦即，该传送比特率)等于该编码比特率延迟了一个该缓冲器系统延迟时间，而解码比特率亦等于该编码比特率延迟了一个该缓冲器系统延迟时间。所以，一个视频帧的解码速率(此速率控制了解码缓冲器的输出速率)，约略等于该解码缓冲器输入端的比特到达速率。是故，本发明将解码缓冲器输出入间速率不一致的可能性降至最低。在固定速率的系统中，由于编码比特率与传送比特率是相同的固定速率，所以此种速率不一致的情形永远不会发生。

在以上的讨论中，编码/解码比特率所代表的是，在不考虑帧型式不同的情况下，一个视频帧编码/解码的速率。根据帧的型式来分派比特预算这项工作乃是由各个单一频道编码器中的速率控制功能来执行。譬如，在编码比特率巳给定的情况下，若所欲编码的帧是I帧，则该速率控制器就会分配较多的位预算给它。相反地，若是B帧，则其所得到的位预算就少得多。

1.2封包处理器所要求的最小及最大比特率

应注意，传送比特率仅是可约略视为时间落后的编码比特率。若有必要，速率控制处理器125有权将该传送比特率设定为不一样的值。当传送比特率无法与编码比特率一致时，那些已接受编码且已储存在传输封包缓冲器130中的帧就有可能造成解码缓冲器184的上溢位或下溢位。这是因为那些帧原先是在传输比特率精准地追随编码比特率的假设下接受编码的。传送率会偏离编码比特率的原因有许多，譬如，传输网络暂时性的拥塞，或是在一个QL/BR的时间内实际所传出的位数不正确。

在本统计式多工器系统中，只要能持续维持对解码缓冲器实行上溢位/下溢位的保护，此种偏离是被允许的。只要让该封包处理器250或350具有检查即将发生上溢位/下溢位的能力以及具有将最大及最小的传送比特率要求，传递回该速率控制处理器125的能力，即可实现对解码缓冲器上溢位/下溢位的保护。该最大比特率定义了该封包处理器在不会造成频道解码缓冲器发生上溢位的前提下，可传送该频道视频封包的最大速率。该最小比特率则是告知该速率控制处理器125，若欲在解码器启动其解码帧功能之前，将完整的视频帧送入解码器中，它传送该视频频道的视频比特所应有的最低速率。

为使封包处理器(250或350)能计算出该传送比特率的上下限，它必须透过一个解码缓冲器模型使之具备追踪该解码缓冲器的能力，追踪的项目包括缓冲器目前的状态，其内已储存的帧数目，每一个帧的大小及DTS，以及目前正在传输的帧的DTS及大小。

一个图像必须在它的DTS时间到达之前，事先予以传送(譬如，前0.5秒)。该图像的资料在其DTS时间到达，开始启动解码之前，就应已储存在解码缓冲器中。DTS是以程序时脉参考(PCR)为计算基础的，该PCR是编码器电路板上的一个时脉。此DTS时间周期性地由编码器送至解码器以使所述装置处于同步的状态。该PCR时脉一般是建置在27百万赫。

在分发每一个新的传送率之前，速率控制(QL)处理器125会先轮询所有的频道，以了解各频道所允许的最小及最大比特率。封包处理器会为每一个频道计算这些比特率极限，方式如下。

CT是目前时间，Next_DTS是解码器解码其下个帧的解码时间，此之后的DTS则是Next_next_DTS。“等待时间”，“延迟”或“建置延迟”所指的是，从目前开始到可建置比特率为止其间所经历的时间长度。造成此延迟的因素是譬如，信号在封包处理器及速率控制处理间行进所花费的时间，以及速率控制处理器计算出新传送比特率所耗费的时间。此延迟的长度视硬体的组态而定。

传送比特率的更新是周期性的，随着编码比特率的更新周期而变。可以在两DTS间的时间内，更新三十二次传送比特率。两DTS间的时间长度是帧率的倒数，譬如1/24或1/30秒。此等待时间一般是传送比特率更新周期的分数(譬如，1/3。)

目前_br是在目前周期内，从速率控制处理器125处所接收到的被分派到的传送比特率，不过此值已乘上184/188，去除了传输封包表头比特。每一个频道的封包处理器均是根据频道被分派到的传送比特率来输出封包。若使用的是MPEG传输封包，则封包就具有184个酬载字节及4个表头字节。不过，其它的传输方法也是可以使用的，可视需要做调整。

在下列的式子中，目前_br更进一步地被调整成“边限值”-每秒61仟比特，以便将PCR，PES表头及时间戳记纳入。对HDTV编码器而言，该边限值则加倍成每秒122仟比特。再一次地，这些数值都是MPEG编码标准的规格，但本发明也适合使用在其它的编码及传送方法中。

将比特率设最大限的目的是为保护频道的模型化解码缓冲器不致于上溢位。要点是，在下一个DTS时间时，解码缓冲器不应上溢位。先监看解码缓冲器在Next_DTS时间(解码_缓冲器_大小-解码_缓冲器)时其内的空间大小，再假设没有新的比特传送进来，然后因应速率控制处理器的回应等待时间作调整，将缓冲器中尚未存放比特的数量除以至下一个Next_DTS的时间长度，就可得出最大的比特率。

图4(a)的时轴400所显示的情况是，在下一个Next_DTS来到之前，更新下一个传送比特率的时间。如图4(b)时轴420所示，若更新下一个传送比特率的时间落在Next_DTS之后，则在Next_next_DTS来到时就应先检查缓冲器是否有发生上溢位的现象，以下以C语言的语法写出如何计算最大比特率。

若(CT+等待时间)＜Nex_DTS则

max_br＝(解码_缓冲器_大小-解码_缓冲器-目前_br+

边限)*等待时间/(Next_DTS-CT-等待时间)；

否则

max_br＝(解码_缓冲器_大小-解码_缓冲器+图像_大小_的

(图像_在_Next_DTS)-(目前_br+边限)*等待时间/

(Next_next_DTS-CT-等待时间)

当(CT+等待时间)＜Next_DTS时，分子代表该模型化的解码缓冲器在(CT+等待时间)时刻是充满程度，而分母则代表从(CT+等待时间)至(Next_DTS)的时间长度。而Max_br所代表的比特率即为从(CT+等待时间)到(Next_DTS)的时间范围内，将会消耗掉缓冲器所剩空间的比特率。看图4(a)。

当(CT+等待时间)≥Next_DTS时，分子代表该模型化的解码缓冲器在(CT+等待时间)时刻是充满程度，而分母则代表从(CT+等待时间)至(Next_next_DTS)的时间长度。而Max_br所代表的比特率即为从(CT+等待时间)到(Next_next_DTS)的时间范围内，将会消耗掉缓冲器所剩空间的比特率。图像_大小_的(图像_在_Next_DTS)是DTS为Next_DTS的图像的大小(譬如，以比特为单位)。看图4(b)。

在以下计算最小比特率的程序码中，名词“目前帧”所指的是，目前正在传送的己编码视频帧。最小比特率的出现源自于我们要求，该资料已压缩的目前帧必须在其DTS时间来临之前传送完毕；否则解码缓冲器就有可能在此帧的解码期间发生下溢位的现象。首先，查看在目前帧的DTS时间来临之前(即CT+等待时间＜DTS_的_目前_帧的期间)，下一比特率是否有变更。若有，如图4(c)的时轴440所示，则计算在DTS时来临前，传送该帧剩余部份所需的最小固定比特率——min_br就有其意义。若min_br变为零或更小(此是有可能发生的，若在某等待时间下，数目_的_比特_留下_目前帧≤目前_br*等待时间)，则min_br就要设定为零。此意谓着毋须于新的比特率上设定最下限。

对当DTS非常靠近目前时间，以致(CT+等待时间)＞DTS的目前_帧(如图4(d)的时轴460上所示)的这个特殊情况而言，min_br是无意义的。在此情况中，若旧的比特率可以在DTS来临之前将所有剩余的比特均传送完毕，则min_br设定为零；否则就必须将min_br的值设定到大到足以有能力减轻解码缓冲器任何所潜在的下溢位问题。以下以C语言的语法写出如何计算最小比特率。

若(等待时间＜DTS_的_目前_帧-CT)则

min_br(数目_的_比特_留下_目前帧-(目前_br-

边限)*等待时间)/(DTS_的_目前_帧-CT-等待时间)；

若(min_br＜0)则min_br＝0；

否则

若(数目_的_比特_留下_目前帧＜(目前_br-边限)*(DTS_的_目前_帧-CT))则

min_br＝0；

否则

min_br＝硬件_最大/4

数目_的_比特_留下_目前帧是目前帧在时间CT时，尚留待传比特的数量。当(等待时间＜DTS_的_目前_帧-CT)时，min_br的分子代表在(CT+等待时间)时刻，目前帧中尚留待传的比特数目，分母则代表(CT+等待时间)到(DTS_的_目前_帧)的时距，则min_br是在(CT+等待时间)到(DTS_的_目前_帧)的时间范围内所施行的可将目前帧的剩余部份传送完毕的最小比特率。看图4(c)。

应注意，设定min_br＝0基本上是维持目前的传送比特率。

程序码“min_br＝硬件_最大/4”代表的是一种“警报模式”，意谓没有足够的频宽可使目前图像的剩余部份在其DTS来临之前，透过通讯频道传送至解码器。对标准画质而言，硬件_最大是每秒28百万比特，对高画质而言，硬件_最大则是每秒39百万比特。另一种选择则是将min_br设定成min_br＝(数目_的_比特_留下_目前帧-(目前_br-边限)*等待时间)/(一个_QLBR_周期)。若是此种情形，则目前帧中无论留有多少位，均需在新的QL/BR周期内予以传送。

应注意，在将最小及最大比特率传送回速率控制器之前，需先将它们乘以缩放因子188/184，还原回传输比特率方可回传，这是因为速率控制处理器只处理属于传输层级的传送比特率。

1.3本发明计算传送比特率的C语言语法

(1)将比特率参数初始化为名义上的值。

for(i＝0；i＜num_mem；i++){

min_br[i]＝nom_br；

max_br[i]＝nom_br；

target_br[i]＝nom_br；

bit_rate[i]＝nom_br；

br_avail＝br_avai-nom_br；

}

(2)计算该统计式多工器的总硬最小传送比特率，然后以硬极限来为最小及最大比特率设限，若总硬最小值超过可使用的频宽，则忽略该硬最小值。选择性地，使用者可为每一个频道设定其各自的硬极限。

　　tot_hmin＝0；

　　for(i＝0；i＜num_mem；i++)

　　tot_hmin＝tot_hmin+hminbr[i]  /*total hard minimum*/

　　tot_hmin＝1.5*tot_hmin；

　　for(i＝0；i＜num_mem；i++){

　　if(min_br[i]＜hminbr[i]

　　if(tot_hmin＜br_avail)

　　min_br[i]＝hminbr[i]；

　　if(min_br[i]＞hmaxbr[i]

　　min_br[i]＝hmaxbr[i]；

　　if(max_br[i]＞hmaxbr[i]

　　max_br[i]＝hmaxbr[i]；

　　if(max_br[i]＜hminbr[i])

　　if(tot_hmin＜br_avail)

　　max_br[i]＝hminbr[i]；

　　}

(3)若频道编码器的封包处理器250(PP)所要求的总最小比特率超过了可使用的频宽，则速率控制处理器125根据该总硬最小值的是否超过该可使用的频宽来分配传送比特率。若是如此，则频宽以正比于封包处理器所要求的最小比特率的方式分配。否则，速率控制处理器将硬最小值重归类，将所剩的频宽以正比于所要求的最小值与硬最小值间差的方式分配。

　　total_min＝tot_dmin＝0；

　　for(i＝0；i＜hum_mem；i++)

　　tot_min＝tot_min+min_br[i]；

　　if(tot_min＞br_avail){  /*we don’t have enough for all mins*/

　　for(i＝0；i＜num_mem；i++)

　　tot_dmin＝tot_dmin+(min_br[i]-hminbr[i])；

　　if(tot_hmin＞br_avail){

　　for(i＝0；i＜num_mem；i++)  /*allocate proportional to minbr[i]*/

　　bit_rate[i]＝br_avail*minbr[i]/tot_min；

　　}

　　else{

　　for(i＝0；i＜num_mem；i++){

　　bit_rate[i]＝hminbr[i]；  /*allocate hard minimums first*/

　　br_avail＝br_avail_hminbr[i]；

　　}

　　if(br_avail＞0){

　　for(i＝0；i＜num_mem；i++)

　　bit_rate[i]＝bit_rate[i]+br_avail*(min_br[i]-hminbr[i])/tot_dmin；

　　/*use diff in requested and hard mins*/

　　}

　　}

　　/*at this point no more br_avail*/

　　br_avail＝0；

　　}

(4)若若频道编码器的封包处理器250(PP)所要求的总最小比特率并未超过可使用的频宽，则将所要求的最小频宽分配给每一个频道的目标比特率。

　　tot_target_br＝0；

　　for(i＝0；i＜num_mem；i++){

　　br_avail＝br_avail-min_br[i]；

　　bit_rate[i]＝min_br[i]；

　　if(target_br[i]＞min_br[i]
        <!-- SIPO <DP n="13"> -->
        <dp n="d13"/>
　　target_br[i]＝target_br[[i]-min_br[i]；

　　else

　　target_br[i]＝0；

　　tot_target_br＝tot_target_br+target_br[i]；

　　}

(5)若仍有频宽可供使用，则以正比频道目标频道的方式予以分配。

　　sav_bravail＝br_avail；

　　if(br_avail＞0){

　　for(i＝0；i＜num_mem；i++){

　　if(tot_target_br!＝0){

　　bit_rate[i]＝bit_rate[i]+(sav_bravail*target_br[i]/tot_target_br)；

　　br_avail＝br_avail-(sav_bravail*target_br[i]/tot-target_br)；

　　}

　　if(bit_rate[i]＞max_br[i]{

　　bit_rate[i]＝max_br[i]；

　　br_avail＝br_avail+(bit_rate[i]-max_br[i]；

　　}

　　}

　　}

(6)若仍有频宽可供使用，则在不超过最大_比特率的情况下，以正比于该最大_比特及所分派的比特率二者差的方式将该所余频宽予以分配。

　　if(br_avail＞0){

　　tot_excess_br＝0；

　　for(i＝0；i＜num_mem；i++){

　　if(bit_rate[i]＜max_br[i])

　　excess_br[i]＝max_br[i]-bit_rate[i]；

　　else

　　excess_br[i]＝0；

　　tot_excess_br＝tot_excess_br+excess_br[i]；

　　}

　　if(tot_excess_br＜＝br_avail){

　　for(i＝0；i＜num_mem；i++)

　　bit_rate[i]＝max_br[i]；

　　br_avail＝br_avail-tot_excess_br；

　　}
        <!-- SIPO <DP n="14"> -->
        <dp n="d14"/>
　　else{

　　for(i＝0；i＜num_mem；i++)

　　bit_rate[i]＝bit_rate[i]+br_avail*excess_br[i]/tot_excess_br；

　　}

　　}

图5说明本发明于传送比特率上设定最小及最大限的方法。提供出上述讨论的总结摘要。

首先为目前图像分派编码比特率(方块500)，并以此编码比特率为准来分派传送比特率(方块510)，接着，系统延迟。若新比特率可在下一图像的解码时间来临之前分派，则设定比特率的最大限以避免解码缓冲器在该下一个图像的解码时间到达时产生上溢位(方块530)。若新比特率无法在下一图像的解码时间来临之前分派完毕，则设定比特率的最大限以避免解码缓冲器在下下个图像的解码时间到达时产生上溢位(方块540)。

于该传送比特率上设定最小限(550)，譬如，以避免可能的解码缓冲器下溢位现象发生的作法是，若新比特率可在目前图像的解码时间来临之前分派，则设定最小比特率以便目前图像的剩余部份可在目前图像的解码时间来临之前传送完毕(方块560)。若新比特率无法在目前图像的解码时间来临之前分派，则必须针对目前的传送比特率是否能在目前图像的解码时间来临之前，将目前图像的剩余部份传送完毕作一个判断(方块570)。若目前的比特率是足够的，则将该最小比特率设定为零(方块580)，因为已没有必要提高比特率。若目前的比特率并不足够，则将该最小比特率设定为最大值，像是硬件最大值(方块590)以强迫该比特率提升至可达到的最高位准以于目前图像的解码时间到达时可减轻任何可能的缓冲器下溢位现象。

目前图像的传送比特率可视需要在该最小及最大限的范围内调整(方块595)。之后在下一个传送比特率的分配周期时，上述的处理过程重复。该最小及最大限将实施新比特率的延迟考虑在内，也说明了在目前图像，下一个图像以及/或是下下个图像的解码时间来临之前，该新比特率是否可建置完毕。

于是，可看到本发明提供出一种统计式多工器，可编码及多工多频道的数字电视资料。均需为每一个在统计式多工器群中的编码器决定出一个比特率需要参数，然后根据此各自所属的需要参数，将编码比特率分配给每一个频道。

此外，视传送比特率为时间延迟的编码比特率，分派给每一个频道以使解码缓冲器其输出入间速率不一致的程度可降至最低。封包处理器检查即将来临的解码缓冲器的上溢位或下溢位事件，来设定传送比特率的最小及最大限。

虽然本发明已以各种较佳具体实施例加以说明，但应了解，只要在不脱离专利所述范围的情况下，可针对这些具体实施例做各样式的修改及调整。

Claims

1.一种用以于统计式多工器中处理多频道的方法，所包含的步骤：

根据每一个频道的比特率需要参数，为每一个频道目前图像的编码，分派编码比特率；以及

在每一个频道的目前图像编码之后，分派传送该目前图像用的传送比特率，以及提供模型化的解码缓冲器以接收传送过来的图像；

其中，对每一个频道而言，该传送比特率乃以该频道的编码比特率为基准，随着已分配的编码比特率后的系统延迟之后分派，以使核模型化的解码缓冲器其输出入间的速率不一致降至最低。

2.如权利要求1所述的方法，其中

对至少一个所述频道，允许传送比特率偏离该频道的编码比特率以避免该模型化的解码缓冲器即将到来的上溢位或下溢位事件。

3.如权利要求1所述的方法，还包含步骤：

对至少一个所述频道，检查该模型化的解码缓冲器即将到来的上溢位或下溢位事件以于该频道的传送比特率上至少设定最小及最大限其中之一。

4.如权利要求1所述的方法，其中

对至少一个所述频道，当实施延迟之后，在下一个图像的解码之前，实施下一个更新的分派传送比特率时，以正比于该模型化解码缓冲器在对应于所述当前时间和所述延迟的下一时间的充满程度及反比于所述下一时间与解码时间之间的时间段，设定该分派的传送比特率于目前时间的最大限。

5.如权利要求1所述的方法，其中

对至少一个所述频道，当实施延迟之后，在下一个图像的解码之前，无法实施下一个更新的分派传送比特率时，以正比于该模型化解码缓冲器在对应于所述当前时间和所述延迟的下一时间的充满程度及反比于所述下一时间与随着该下个图像后的图像的解码时间之间的时距，设定该分派的传送比特率于目前时间的最大限。

6.如权利要求1所述的方法，其中

对至少一个所述频道，当实施延迟之后，在目前图像的解码之前，实施下一个更新的分派传送比特率时，以正比于目前图像在对应于所述当前时间和所述延迟的下一时间时可传送的剩余比特数及反比于所述下一时间与该解码时间之间时距，设定该分派的传送比特率于目前时间的最小限。

7.如权利要求1所述的方法，还包含的步骤：

对至少一个所述频道，判定目前所分派到的传送比特率是否足以于目前时间到目前图像的解码时间内将该目前图像的所剩比特数予以传送，以及，若可，则在下一个更新周期中仍维持目前所分派的传送比特率。

8.如权利要求1所述的方法，还包含的步骤：

对至少一个所述频道，当目前所分派的传送比特率不足以于目前时间到目前图像的解码时间内将该目前图像的所剩比特数予以传送时，于下一个更新周期中强迫该所分派的传送比特率至最大值。

9.如权利要求1所述的方法，其中

对至少一个所述频道，当实施延迟之后，在下一个图像的解码时间之前，实施下一个更新的分派传送比特率时，将目前时间所分派到的传送比特率设定最大限以避免该模型化的解码缓冲器于该解码时间时上溢位。

10.如权利要求1所述的方法，其中

对至少一个所述频道，当实施延迟之后，在下一个图像的解码时间之前，无法实施下一个更新的分派传送比特率时，将目前时间所分派到的传送比特率设定最大限以避免该模型化的解码缓冲器于随着该下一图像后的图像的解码时间时上溢位。

11.如权利要求1所述的方法，其中

对至少一个所述频道，当实施延迟之后，在目前图像的解码时间之前，在实施下一个更新的分派传送比特率时，将目前时间所分派到的传送比特率设定最小限以使该目前图像在该解码时间之前完全传送。

12.如权利要求1所述的方法，其中

对至少一个所述频道，当实施延迟之后，在目前图像的解码时间之前，无法实施下一个更新的分派传送比特率时，于目前时间所分派到的传送比特率上的最小限设定最大值以缓和该已模型化的解码缓冲器其可能的下溢位。

13.一种于统计式多工器中处理多个频道的装置，包含：

根据每个频道的比特率需要参数，分派编码每一频道目前图像的编码比特率的装置；以及

于编码该目前图像后，为每一个频道分派传送该目前图像的传送比特率，以及提供一模型化解码缓冲器以接收所传送的图像的装置：

其中，对每一频道，该传送比特率乃以该频道的编码比特率为基础，跟随在该已分派的编码比特率及系统延迟之后分派，以使该模型化的解码缓冲器其输入与输出间速率的不一致最小化。