DE102004019339A1 - Prediction method and associated method for decoding a prediction method, associated encoding device and decoding device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Prädiktionsverfahren, bei dem eine Prädiktion eines aktuellen Bildblocks eines Originalbildes in einem Bildkodierverfahren mit einer ersten Auflösung encodiert wird, wobei die erste Auflösung der Prädiktion derart eingestellt wird, dass die erste Auflösung in beliebiger Genauigkeit an den aktuellen Bildblock anpassbar ist, die eingestellte erste Auflösung signalisiert wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Encodiervorrichtung zur Durchführung eines Prädiktionsverfahrens. Ferner betrifft die Erfindung eine Decodiervorrichtung zur Decodierung eines Prädiktionsverfahrens.The invention relates to a prediction method in which a prediction of a current image block of an original image is encoded in a first-resolution image coding method, wherein the first resolution of the prediction is adjusted such that the first resolution is adaptable to the current image block in arbitrary accuracy set first resolution is signaled. Furthermore, the invention relates to an encoding device for carrying out a prediction method. Furthermore, the invention relates to a decoding device for decoding a prediction method.
Description
Die Erfindung betrifft Prädiktionsverfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Decodierung eines Prädiktionsverfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 14. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Encodiervorrichtung zur Durchführung eines Prädiktionsverfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 15. Des Weiteren betrifft die Erfindung auch eine Decodiervorrichtung zur Decodierung eines Prädiktionsverfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 17.The The invention relates to prediction methods according to the preamble of claim 1. The invention also relates to a method for decoding a prediction procedure according to the preamble of Claim 14. Furthermore, the invention relates to an encoding device to carry out a prediction procedure according to the generic term of claim 15. Furthermore, the invention also relates to a Decoding device for decoding a prediction method according to the preamble of Claim 17.
Bildcodierverfahren haben unter anderem die Aufgabe, das für ein Bild oder eine Sequenz von Bildern benötigte Datenvolumen durch geeignete Kompressionsverfahren zu reduzieren. Hierbei sei auf ein mögliches Kompressionsverfahren, wie Standard H.263, ITU-T Recommandation H.263, "Video Coding for Low Bitrate Communication", Februar 1998, verwiesen. Solche Kompressionsverfahren verwenden unter anderem eine zeitliche und/oder örtliche Prädiktion für einen oder mehrere Bildblöcke. Mit Hilfe der zeitlichen und/oder örtlichen Prädiktion ist es möglich, zeitliche bzw. örtliche Redundanz eines Bildes bzw. einer Sequenz von Bildern bei der Kompression auszunutzen. Durch die Verwendung der zeitlichen und/oder örtlichen Prädiktion kann das benötigte Datenvolumen deutlich reduziert werden.image coding have the task, among other things, that for a picture or a sequence needed from pictures To reduce data volume by suitable compression methods. Here is a possible Compression methods, such as standard H.263, ITU-T recommandation H.263, "Video Coding for Low Bitrate Communication ", February 1998, referenced. Use such compression methods among other things a temporal and / or local prediction for one or more image blocks. With Help of temporal and / or local Prediction is it is possible temporal or local Redundancy of an image or a sequence of images during compression exploit. By using the temporal and / or local prediction can the needed Data volume can be significantly reduced.
Je genauer die Prädiktion für einen Bildblock ist, desto geringer ist ein Unterschied bzw. Fehler zu demjenigen Referenzbildbildblock, der für diese Prädiktion verwendet wird. Dies hat zur Folge, dass durch eine Encodierung dieses Bildblocks entweder ein Codierfehler für diesen Bildblock gerin ger ausfällt oder für eine Restfehlercodierung ein geringeres Datenvolumen benötigt wird.ever more precisely, the prediction for one Image block is, the smaller is a difference or error to the one Reference picture image block used for this prediction is used. As a result, through an encoding This image block either a coding error for this image block clotting ger fails or for one Residual error coding a smaller volume of data is needed.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist es, eine Prädiktion eines Bildblocks in einem Bildcodierverfahren in einfacher und effizienter Weise zu ermöglichen.The The problem underlying the invention is a prediction of an image block in a picture coding method in a simpler and more efficient manner Way to enable.
Diese Aufgabe wird jeweils ausgehend von dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 14 bzw. 15 bzw. 17 durch dessen kennzeichnenden Merkmale gelöst.These Task is in each case based on the preamble of the claim 1 or 14 or 15 or 17 solved by its characterizing features.
Bei einem Prädiktionsverfahren werden gemäß Anspruch 1 eine Prädiktion eines aktuellen Bildblocks eines Originalbildes in einem Bildkodierverfahren mit einer ersten Auflösung encodiert, wobei die erste Auflösung der Prädiktion derart eingestellt wird, dass die erste Auflösung in beliebiger Genauigkeit an den aktuellen Bildblock anpassbar ist, und die eingestellte erste Auflösung signalisiert.at a prediction method be according to claim 1 a prediction a current image block of an original image in a picture coding method with a first resolution encoded, with the first resolution the prediction is set so that the first resolution in any accuracy is customizable to the current image block, and the set first resolution signaled.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es ermöglicht, die erste Auflösung bei der Prädiktion eines aktuellen Bildblockes individuell einzustellen. Dadurch wird es erst möglich die erste Auflösung derart zu wählen, dass die Prädiktion des aktuellen Bildblockes optimal, das heißt beispielsweise mit einem minimalen Fehler, eingestellt werden kann. Somit ist es erst mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, die erste Auflösung in beliebiger Genauigkeit und somit adaptiv an die Eigenschaften des zu encodierenden aktuellen Bildblocks anzupassen.By the inventive method is it possible the first resolution in the prediction of a to set the current picture block individually. It will only possible the first resolution to choose such that the prediction the current image block optimal, that is, for example, with a minimum Error, can be set. Thus, it is only possible by means of the method according to the invention, the first resolution in any accuracy and thus adaptive to the properties of the current image block to be encoded.
Dadurch, dass die erste Auflösung für die Prädiktion des aktuellen Bildblockes mittels eines Auflösungswertes signalisiert wird, ist ein vorab Festlegen von möglichen Auflösungsstufen der Prädiktion unnötig. Vielmehr kann jede beliebige erste Auflösung mittels des Auflösungswertes signalisiert werden.Thereby, that the first resolution for the prediction of the current image block is signaled by means of a resolution value, is a pre-set of possible resolution levels the prediction unnecessary. Much more can be any first resolution by means of the resolution value be signaled.
Da die erste Auflösung der Prädiktion individuell eingestellt werden kann, ist es durch das erfindungsgemäße Verfahren möglich, die erste Auflösung auch abhängig von einer zur Verfügung stehenden Ressource, wie z.B. Rechenleistung, zu skalieren. Für den Fall, dass beispielsweise wenig Rechenleistung zur Bestimmung der Prädiktion eines aktuellen Bildblocks zur Verfügung steht, kann die Prädiktion mittels einer groben ersten Auflösung bestimmt werden. Ist hingegen viel Rechenleistung vorhanden, so kann auch eine sehr feine Auflösung, die möglicherweise einen sehr komplexen Rechenalgorithmus für die Bestimmung benötigt, für Erstellung der ersten Auflösung der Prädiktion benutzt werden.There the first resolution the prediction can be adjusted individually, it is by the inventive method possible, the first resolution also dependent from one available standing resource, such as Computing power, to scale. In the case, that, for example, little computing power to determine the prediction a current image block is available, the prediction by means of a coarse first resolution be determined. If, however, much computing power is available, so can also be a very fine resolution, possibly a very complex computational algorithm needed for the determination, for creation the first resolution the prediction to be used.
Vorzugsweise wird durch eine horizontale und eine vertikale Auflösungskomponente die erste Auflösung in horizontaler und vertikaler Richtung unterschiedlich eingestellt, wodurch die Prädiktion für einen aktuellen Bildblock exakter angepasst werden kann, als bei Verwendung einer identischen Auflösung in vertikaler und horizontaler Richtung.Preferably is represented by a horizontal and a vertical resolution component the first resolution set differently in the horizontal and vertical directions, causing the prediction for one current image block can be adjusted more accurately than when using an identical resolution in vertical and horizontal directions.
Vorzugsweise wird die erste Auflösung für mehrere Bildblöcke verwendet, wodurch lediglich ein Auflösungswert für mehrere Bildblöcke übertragen werden muss und somit weniger Datenvolumen zur Signalisierung benötigt wird, als für den Fall in dem für jeden Bildblock jeweils ein Auflösungswert verwendet wird.Preferably becomes the first resolution for many image blocks which only transmits one resolution value for multiple image blocks and therefore less data volume is needed for signaling, as for the case in the for each image block in each case a resolution value is used.
Vorzugsweise wird die erste Auflösung der Prädiktion des aktuellen Bildblocks in Abhängigkeit einer zweiten Auflösung der Prädiktion eines benachbarten zweiten Bildblocks ermittelt, womit unter Umständen eine optimale Auflösung der Prädiktion des aktuellen Bildblocks mit geringerem Rechenaufwand gefunden wird.Preferably, the first resolution of the prediction of the current image block is determined as a function of a second resolution of the prediction of an adjacent second image block, which possibly results in an optimal resolution of the prediction of the current image block with less computation Is found.
Wird die erste Auflösung der Prädiktion des aktuellen Bildblocks in Abhängigkeit eines Quantisierungsparameters des aktuellen Bildblocks ermittelt, kann eine optimale Auflösung der Prädiktion des aktuellen Bildblocks schneller gefunden werden.Becomes the first resolution the prediction of the current image block depending on a quantization parameter of the current image block determined can an optimal resolution of prediction of the current image block can be found faster.
Wird weiterhin die erste Auflösung der Prädiktion des Bildblocks in Abhängigkeit von einer Blockstruktur des aktuellen Bildblocks ermittelt, so kann das Bestimmen einer optimalen Auflösung der Prädiktion des aktuellen Bildblocks vereinfacht und somit beschleunigt werden.Becomes continue the first resolution the prediction of the image block depending on determined from a block structure of the current image block, so can determining an optimal resolution of the prediction of the current image block simplified and thus accelerated.
Vorzugsweise wird die erste Auflösung der Prädiktion des aktuellen Bildblocks in Abhängigkeit eines Bildformats des Originalbildes ermittelt, wobei beispielsweise bei größeren Bildformaten eine größere Auflösung gefordert wird, um gerade bei größeren Bildformaten auftretende störende Codierfehler zu vermeiden.Preferably becomes the first resolution the prediction of the current image block depending on a Image format of the original image determined, for example, at larger image formats a larger resolution required will, especially for larger image formats occurring disturbing To avoid coding errors.
Wird die erste Auflösung der Prädiktion des aktuellen Bildblocks in Abhängigkeit von einem zeitlichen Abstand des Originalbildes zu einem für die Prädiktion verwendeten Referenzbildes ermittelt, so kann beispielsweise die erste Auflösung der Prädiktion von einem zeitlich weit zurückliegenden Referenzbild in einer größeren Auflösung ermittelt werden, als von einem zeitlich kurz zurückliegenden Referenzbild. Hierdurch kann die benötigte Rechenleistung zur Bestimmung der ersten Auflösung reduziert werden.Becomes the first resolution the prediction of the current image block depending on from a temporal distance of the original image to one for the prediction used reference image determined, so can, for example, the first resolution the prediction from a distant time Reference image determined in a larger resolution than from a short time ago reference image. hereby can the needed Computing power to determine the first resolution can be reduced.
Wird die erste Auflösung der Prädiktion des aktuellen Bildblocks in Abhängigkeit von einer Länge eines dazugehörigen Bewegungsvektors ermittelt, so kann der Rechenaufwand für die Durchführung der Prädiktion reduziert werden.Becomes the first resolution the prediction of the current image block depending on of a length of one associated Motion vector determined, so can the computational effort for the implementation of the prediction be reduced.
Vorzugsweise wird die erste Auflösung mit Hilfe eines Auflösungswerts in einem ersten komprimierten Bildsignal übermittelt, da so eine einfache Zuordnung zwischen dem Auflösungswert und dem zugehörigen aktuellen Bildblock ermöglicht wird.Preferably becomes the first resolution with the help of a resolution value transmitted in a first compressed image signal, as such a simple assignment between the resolution value and its associated current image block allows becomes.
Alternativ oder zusätzlich wird die erste Auflösung mit Hilfe eines Auflösungswerts separat zu einem zweiten komprimierten Bildsignal übertragen, da hiermit der Auflösungswert mit einem ersten Fehlerschutz und das zweite komprimierte Bildsignal mit einem zweiten Fehlerschutz für eine Übertragung versehen werden können, wobei beispielsweise mit dem ersten Fehlerschutz mehr Fehler korrigierbar sind als mit dem zweiten Fehlerschutz.alternative or additionally becomes the first resolution with the help of a resolution value transmitted separately to a second compressed image signal, because hereby the resolution value with a first error protection and the second compressed image signal with a second error protection for a transmission can be provided for example, more errors can be corrected with the first error protection are as with the second error protection.
Vorzugsweise werden den Auflösungswert wiedergebende Daten komprimiert, so dass ein zu übertragendes Datenvolumen dieser wiedergebenden Daten damit verringert wird.Preferably will reflect the resolution value Data is compressed, allowing a data volume to be transferred reproducing data is reduced.
Vorzugsweise wird mindestens ein Auflösungswert differentiell encodiert, so dass ein zu übertragendes Datenvolumen für den Auflösungswert reduziert wird.Preferably will be at least one resolution value encoded differentially so that a data volume to be transmitted for the resolution value is reduced.
Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Decodierung eines Prädiktionsverfahrens, mit dem es ermöglicht wird, ein Prädiktionsverfahren decodieren.Of Furthermore, the invention also relates to a method for decoding a prediction procedure, with which it makes possible becomes, a prediction method decode.
Weiterhin betrifft die Erfindung auch ein Encodiervorrichtung zur Durchführung eines Prädiktionsverfahrens mit einer Verarbeitungseinheit zum Encodieren einer Prädiktion eines aktuellen Bildblocks eines Originalbildes in einem Bildkodierverfahren mit einer ersten Auflösung, wobei die erste Auflösung der Prädiktion derart eingestellt wird, dass die erste Auflösung in beliebiger Genauigkeit an den aktuellen Bildblock anpassbar ist, und zum Signalisieren der eingestellten ersten Auflösung. Hierdurch wird es ermöglicht, Prädiktionsverfahren durchzuführen.Farther The invention also relates to an encoding device for carrying out a prediction method with a processing unit for encoding a prediction a current image block of an original image in a picture coding method with a first resolution, being the first resolution the prediction is set so that the first resolution in any accuracy is customizable to the current image block, and signaling the set first resolution. This makes it possible prediction perform.
Zusätzlich kann die Erfindung eine Encodiervorrichtung mit einer Sendeeinheit zum Senden der ersteb Auflösung mittels eines Auflösungswertes umfassen.In addition, can the invention an encoding device with a transmitting unit for Send the first resolution by means of a resolution value include.
Vorzugsweise umfasst die Erfindung eine Decodiervorrichtung zur Decodierung eines Prädiktionsverfahrens, wodurch eine Decodierung eines Prädiktionsverfahrens durchführbar ist.Preferably The invention includes a decoding device for decoding a prediction method, whereby a decoding of a prediction method is feasible.
Zusätzlich kann die Erfindung auch eine Decodiervorrichtung mit einer Empfangseinheit zum Entgegennehmen eines Auflösungswertes, wobei die erste Auflösung mit Hilfe des Auflösungswertes dargestellt wird, umfassen.In addition, can the invention also a decoding device with a receiving unit for accepting a resolution value, being the first resolution with the help of the resolution value is illustrated.
Weitere
Einzelheiten sowie Vorteile der Erfindung, werden ausgehend von
der den Stand der Technik wiedergebende
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Figuren jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.elements with the same function and mode of action are in the figures, respectively provided with the same reference numerals.
In
Die Decodiervorrichtung DV umfasst zunächst eine Empfangseinrichtung ED zum Entgegennehmen eines oder mehrerer komprimierter Videosignale, wie z.B. eines ersten und zweiten komprimierten Videosignals BV1 bzw. BV2, sowie mindestens eines Auflösungswertes AW. Daneben verfügt die Decodiereinrichtung DV über eine Verarbeitungseinheit VD, welche die Aufgabe hat empfangene und komprimierte erste und zweite Videosignale BV1 bzw. BV2 zu analysieren und daraus unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Bild oder eine Sequenz von Bildern zu rekonstruieren. Zusätzlich können auch empfangenen Auflösungswerte AW analysiert und zur Bildrekonstruktion durch die Verarbeitungseinheit VD herangezogen werden. Möglicherweise werden ein oder mehrere rekonstruierte Bilder über die an die Decodiervorrichtung DV angeschlossene Ausgabeeinheit DD, wie z.B. einem Monitor, zur Ansicht gebracht werden. Zusätzlich umfasst die Decodiervorrichtung DV ein zweites Speichermodul SP2, das von der Verarbeitungseinheit VD und/oder der Empfangseinheit ED zum Zwischenspeichern von Daten benutzt wird. Die Verarbeitungseinheit VD, das zweite Speichermodul SP2, die Empfangseinheit ED sind mittels eines decodierseitigen Verbindungsnetzwerkes DX zum Zwecke des Austauschs von Daten miteinander verbunden.The Decoding device DV initially comprises a receiving device ED for receiving one or more compressed video signals, such as. a first and second compressed video signal BV1 or BV2, as well as at least one resolution value AW. In addition, the decoder has DV over a processing unit VD having the task received and to analyze compressed first and second video signals BV1 and BV2, respectively and from this using the method according to the invention an image or to reconstruct a sequence of images. In addition, received resolution values AW analyzed and for image reconstruction by the processing unit VD are used. possibly One or more reconstructed images are sent to the decoding device via the DV connected output unit DD, e.g. a monitor, to View be brought. additionally the decoding device DV comprises a second memory module SP2, that from the processing unit VD and / or the receiving unit ED is used for caching data. The processing unit VD, the second memory module SP2, the receiving unit ED are by means of a decoding-side interconnection network DX for the purpose of replacement connected by data.
Das Übertragungsmedium UEM dient zur Übermittlung eines oder mehrerer komprimierter Videosignale, wie z.B. eines ersten oder zweiten komprimierten Videosignals BS1 bzw. BS2, sowie zur Übermittlung eines oder mehrerer Auflösungswerte AW, von der Encodiervorrichtung EV zur Decodiervorrichtung DV.The transmission medium UEM is for transmission one or more compressed video signals, e.g. a first or second compressed video signal BS1 or BS2, as well as for transmission one or more resolution values AW, from the encoder EV to the decoder DV.
Die Encodiervorrichtung EV und/oder die Decodiervorrichtung DV können in einem Mobilfunkgerät nach GSM-Standard (GSM – Global System for Mobile Communications) oder UMTS-Standard (UMTS – Universal Mobile Telecommunications System) als auch in einer Computereinheit, die möglicherweise in einem tragbaren Gerät integriert ist, untergebracht sein. Zur Übermittlung der komprimierten ersten und zweiten Videosignale BS1 bzw. BS2 und der Auflösungswerte AW zwischen der Encodiervorrichtung EV und der Decodiervorrichtung DV kann beispielsweise ein drahtloses Funknetz, wie z.B. nach dem GSM-Standard, als auch ein drahtgebundenes Übertragungsmedium, wie z.B. ein IP-basiertes Netzwerk (IP – Internet Protocol) oder IDSN (ISDN – Integrated Services Digital Network) benutzt werden.The Encoding device EV and / or the decoding device DV can in a mobile device according to GSM standard (GSM - Global System for Mobile Communications) or UMTS standard (UMTS - Universal Mobile Telecommunications System) as well as in a computer unit, possibly in a portable device is integrated, housed. To transmit the compressed first and second video signals BS1 and BS2 and the resolution values, respectively AW between the encoding device EV and the decoding device DV may, for example, be a wireless radio network, such as e.g. after this GSM standard, as well as a wired transmission medium, such as an IP-based network (IP - Internet Protocol) or IDSN (ISDN - Integrated Services Digital Network).
Neben der Möglichkeit, die ersten und zweiten komprimierten Videosignale BV1 bzw. BV2 zusammen mit den dazugehörigen Auflösungswerten AW von der Encodiervorrichtung EV direkt an die Decodiervorrichtung DV zu schicken, kann es in der Praxis zweckmäßig sein, die komprimierten ersten und zweiten Videosignale BS1 bzw. BS2 und die dazugehörigen Auflösungswerte AW nach der Encodierung auf einem Speichermedium, wie beispiels weise einer CD (CD – Compact Disc) oder einem Video-Server, zur späteren Weiterbenutzung abzulegen.Next The possibility, the first and second compressed video signals BV1 and BV2 together with the corresponding ones Resolution values AW from the encoder EV directly to the decoder DV can be useful in practice, the compressed first and second video signals BS1 and BS2 and the associated resolution values AW after encoding on a storage medium, as example, a CD (Compact Disc Disc) or a video server, for later use.
Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist unter einem Bildcodierverfahren ein Verfahren zu verstehen,
bei dem in zumindest einem Verfahrensschritt eine Prädiktion
bei der Bearbeitung von mindestens einem Bild benötigt wird.
Unter den Begriff Bildcodierverfahren fällt insbesondere die Kompression
von einem Bild oder einer Sequenz von Bildern, wie beispielsweise
im Standard H.263, ITU-T Recommandation H.263, "Video Coding for Low Bitrate Communication", Februar 1998, zu
finden ist. Mit Hilfe von
Zur Prädiktion wird jedoch nicht ein aufgenommenes uncodiertes Vorgängerbild der Sequenz von Bildern verwendet. Für die Prädiktion des Originalbildes OB wird ein Referenzbild RB herangezogen, welches aus der Decodierung eines encodierten Vorgängerbildes erzeugt wird. Dieses Referenzbild RB steht nach der Übermittlung des ersten oder zweiten komprimierten Videosignals BS1 bzw. BS2 auch in der Verarbeitungseinheit VD der Decodiervorrichtung DV zur Verfügung. Es ist auch möglich, dass ein oder mehrere decodierte Bildblöcke des Originalbildes, die nach ihrer Encodierung decodiert worden sind, zur Prädiktion herangezogen werden.to prediction but not a recorded uncoded predecessor image the sequence of images used. For the prediction of the original image OB is a reference image RB is used, which from the decoding an encoded predecessor image is produced. This reference image RB is after the transmission the first or second compressed video signal BS1 or BS2 also in the processing unit VD of the decoding device DV for Available. It is also possible, that one or more decoded image blocks of the original image, the have been decoded after their encoding, for prediction be used.
Zur
Ermittlung der optimalen Prädiktion
für einen
Bildblock BB1 ... BBM im Originalbild OB wird versucht, im Referenzbild
RB einen Bildblock zu finden, der dem gesuchten Bildblock am ähnlichsten
ist. Im Folgenden wird im Beispiel nach
In
der Praxis ist es zweckmäßig, nun
nicht den aktuellen Bildblock BBN des Originalbildes OB zu übertragen,
sondern lediglich einen Bildvektor BV, der die Lage des optimalen
Suchbereichsblocks SBBX anzeigt. Der Bewegungsvektor BV kann aus einem
horizontalen und vertikalen Teilvektor BVH bzw. BVV gebildet werden.
Die Verwendung des Bewegungsvektors BV erlaubt beispielsweise eine deutliche
Datenreduktion bei Bildcodierverfahren, die eine Kompression von
Bildern bezwecken. Im Beispiel nach
Im Allgemeinen kann ein Bildblock aus einer beliebigen Anzahl an horizontalen und vertikalen Bildpunkten bestehen, zum Beispiel 8 × 8 Bildpunkte oder 12x8 Bildpunkte. Neben der Möglichkeit, dass ein Bildblock quadratisch oder rechteckig geformt ist, ist es des Weiteren möglich, dass ein Bildblock aus einem beliebig umrandeten Objekt besteht. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein Bildpunkt verschiedene Darstellungsformen aufweisen, wie beispielsweise, dass ein Bildpunkt einem Rotanteil R eines RGB-Farbpunkts, als auch einem Schwarz-Weiß-Farbwert entspricht. Zusätzlich kann die Farbtiefe entsprechend der gewünschten Farbauflösung eingestellt sein, wie beispielsweise 8 Bit oder 12 Bit. Neben der Möglichkeit einer Vollsuche (Englisch: „Full Search Method") zur Ermittlung der Prädiktion sind eine Vielzahl weiterer Suchstrategien bekannt. Hierbei wird auf das die Literaturstelle Shi & Sun, "Image and Video Compression for Multimedia Engineering", CRC Press, 2000, Kapitel 11, verwiesen.in the Generally, an image block can be made up of any number of horizontal and vertical pixels, for example, 8 × 8 pixels or 12x8 pixels. Besides the possibility that a picture block is square or rectangular shaped is it also possible that an image block consists of an arbitrarily bordered object. According to the inventive method For example, a pixel may have different forms of presentation, such as for example, a pixel is a red component R of an RGB color point, as well as a black and white color value equivalent. additionally The color depth can be set according to the desired color resolution such as 8-bit or 12-bit. Besides the possibility a full search (English: "Full Search Method ") to determine the prediction a variety of other search strategies are known. This is to the reference Shi & Sun, "Image and Video Compression for Multimedia Engineering ", CRC Press, 2000, Chapter 11.
In
In
Die
zusätzlichen
Bildpunkte, die mit „X" gekennzeichnet sind,
werden beispielsweise mit Hilfe einer linearen Interpolation generiert.
So kann der erste und zweite Bildpunkt BPV1 bzw. BPV2 folgendermaßen errechnet
werden:
BPV8
= 1/3·BPV5
+ 2/3·BPV6; The additional pixels marked "X" are generated, for example, by means of a linear interpolation, so that the first and second pixels BPV1 and BPV2 can be calculated as follows:
BPV8 = 1/3 · BPV5 + 2/3 · BPV6;
Im
Gegensatz zu
Hierbei ist zu berücksichtigen, dass der Bildvektor BV den horizontalen und vertikalen Teilvektor BVH bzw. BVV in der erhöhten ersten Auflösung A1 angibt.in this connection is taken into account, that the image vector BV the horizontal and vertical sub-vector BVH or BVV in the elevated first resolution A1 indicates.
Da
die erste Auflösung
A1 im Beispiel nach
Bei der Erhöhung der ersten Auflösung A1 ist in der Praxis jedoch zu beachten, dass möglicherweise durch die Erhöhung der ersten Auflösung A1 ein zur Signalisierung des Bildvektors BV benötigtes Datenvolumen steigt. So kann es in der Praxis zweckmäßig sein, bei der Optimierung der Prädiktion neben der Minimierung des Fehlermaßes auch das durch die gewählte erste Auflösung A1 benötigte Datenvolumen zur Signalisierung des jeweiligen Bildvektors BV zu berücksichtigen.at the increase the first resolution However, in practice, A1 notes that it may be possible to increase by increasing the first resolution A1 a data volume required for signaling the image vector BV increases. So it may be useful in practice, in optimizing the prediction in addition to the minimization of the error measure, that also by the chosen first resolution A1 needed Data volume for signaling the respective image vector BV consider.
Im
Folgenden werden mögliche
Darstellungsformen für
die erste Auflösung
A1 und des dazugehörigen
Auflösungswertes
AW, mit dem die verwendete erste Auflösung A1 signalisiert wird,
näher erläutert. Für den Fall,
dass sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung die
identische erste Auflösung
A1 verwendet wird, wird lediglich ein Wert zur Angabe der ersten
Auflösung
A1 benötigt.
Wie in
Für den Fall, dass in horizontaler und vertikaler Richtung unterschiedliche Auflösungen gewählt werden, ist es notwendig, dass der Auflösungswert AW sowohl die horizontale als auch vertikale Auflösungskomponente AH bzw. AV angibt. Beispielsweise werden in einem ersten Suchbereichblock SBB1 drei Spalten und fünf Zeilen eingefügt. Ein möglicher Auflösungswert AW bzw. die Auflösung umfasst somit das Dupel drei und fünf bzw. AW = „3,5".In the case, that different resolutions are selected in the horizontal and vertical directions, it is necessary that the resolution value AW both the horizontal and vertical resolution components AH and AV indicates. For example, in a first search area block, SBB1 becomes three Columns and five Inserted rows. A possible resolution value AW or the resolution Thus, the duple comprises three and five or AW = "3.5".
Eine alternative Darstellung gibt beispielsweise an, wie viele Bildpunkte nach der Erhöhung der ersten Auflösung A1 ein Suchbereichsblock umfasst. Beispielsweise umfasst ein erster Suchbereichblock SBB1 5 Bildpunkte in der horizontalen Ebene und 7 Bildpunkte in der vertikalen Ebene. Somit umfasst z.B. ein Auflösungswert AW bzw. die erste Auflösung A1 das Dupel fünf und sieben bzw. AW = „5,7".A For example, alternative representation indicates how many pixels after the increase the first resolution A1 comprises a search area block. For example, a first one includes Search area block SBB1 5 pixels in the horizontal plane and 7 pixels in the vertical plane. Thus, e.g. a resolution value AW or the first resolution A1 the duple five and seven or AW = "5.7".
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine erste Auflösung A1, zusätzlich für mehrere Bildblöcke, wie beispielswei se dem ersten und zweiten Bildblock BB1 bzw. BB2, signalisiert und verwendet werden. Dies ist in der Praxis zweckmäßig, da dadurch nur eine erste Auflösung A1 angegeben werden muss bzw. ein Auflösungswert AW für mehrere Bildblöcke übertragen und somit das benötigte Datenvolumen reduziert wird. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die erste Auflösung A1 bzw. der dazugehörige Auflösungswert AW solange beibehalten bis ein neuer Auflösungswert A signalisiert wird.According to the inventive method can a first resolution A1, in addition for several image blocks, like beispielswei se the first and second image block BB1 and BB2, signaled and used. This is useful in practice because therefore only a first resolution A1 must be specified or transmit a resolution value AW for several image blocks and thus the needed Data volume is reduced. In a further advantageous embodiment the method according to the invention becomes the first resolution A1 or the associated resolution value Keep AW until a new resolution value A is signaled.
In einer möglichen Erweiterung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die erste Auflösung A1 des aktuellen Bildblocks BBN in Abhängigkeit von einem der folgenden Parameter ermittelt werden:
- a) Für einen benachbarten Bildblock des aktuellen Bildblocks BBN, zum Beispiel dem zweiten Bildblock BB2, wurde die dazugehörige zweite Auflösung A2 bereits ermittelt. Beispielsweise wird für die erste Auflösung A1 die gleiche Auflösung verwendet, wie für die zweite Auflösung A2. Wird beispielsweise für die zweite Auflösung A2 = „7, 4" verwendet, so wird damit auch für die erste Auflösung A1 = „7, 4" benutzt.
- b) Bei einem Bildcodierverfahren wird der Bildblock BBN einer Quantisierung mit einem Quantisierungsparameter QP unterzogen. Beispielsweise kann bei einer hohen Quantisierung der Unterschied zwischen den benachbarten Bildpunkten sehr gering sein, so dass unter Umständen bereits mit einer geringen Auflösung eine gute adaptive Prädiktion erreicht werden kann. So kann auch für jeden möglichen Quantisierungsparameter QP jeweils eine eindeutig zuordenbare erste Auflösung A1 festgelegt sein. Beispielsweise wird für den Quantisierungsparameter QP = „15" die erste Auflösung A1 = „15" benutzt.
- c) Weist ein Bildblock eine bestimmte Blockstruktur BK auf, so kann daraus abgeleitet werden, dass eine bestimmte erste Auflösung A1 eine sehr gute Prädiktion ergibt. Umfasst beispielsweise sowohl der aktuelle Bildblock BBN des Originalbildes OB als auch der erste Suchbereichsblock SBB1 des Referenzbildes RB lediglich schwarze Bildpunkte, so kann damit ein Fehlermaß gefunden werden, das den Wert Null annimmt. Somit kann bereits ohne eine Erhöhung der Auflösung eine optimale Prädiktion gefunden werden. Es kann auch für vorgebbare Blockstrukturen BK jeweils eine eindeutig zuordenbare erste Auflösung A1, festgelegt werden.
- d) Weiterhin kann die gewählte erste Auflösung A1 des aktuellen Bildblocks BBN in Abhängigkeit vom gewählten Bildformat BF des zu bearbeitenden Originalbildes OB ermittelt werden. Beispielsweise umfasst das Originalbild OB 1024 × 1024 Bildpunkte und soll auf einem großflächigen Ausgabemedium DD wiedergegeben werden. Hierbei kann es in der Praxis vorteilhaft sein, durch die Wahl einer hohen Auflösung eine sehr gute Prädiktion zu erreichen. Dadurch kann erreicht werden, dass ein Kompressionsverfahren für eine Sequenz von Bildern trotz hoher Kompression eine sehr gute Bildqualität nach der Decodierung der komprimierten ersten Videosignals BS1 durch die Decodiervorrichtung DV ermöglicht. Es kann auch für jeweils eine oder mehrere Bildformate BF eine dazugehörige erste Auflösung A1 eindeutig festgelegt sein. Möglicherweise wird für das Bildformat BF = „1024 × 1024" die erste Auflösung A1 = „12" und für das Bildformat BF = „ 176 × 144" die erste Auflösung A1 = „16, 12" gewählt.
- e) Des Weiteren kann die erste Auflösung A1 der Prädiktion des aktuellen Bildblocks BBN von einem zeitlichen Abstand des Originalbilds OB zu dem für die Prädiktion verwendeten Referenzbild RB ermittelt werden. Beispielweise liegen zwischen dem Originalbild OB und dem Referenzbild RB eine Sekunde Abstand. Aufgrund des großen zeitlichen Unterschieds wird eine geringere erste Auflösung A1 zugelassen, als bei einem Referenzbild, welches nur eine Viertelsekunde Abstand aufweist. Es kann auch die erste Auflösung A1 anhand des zeitlichen Abstandes zwischen Originalbild OB und Referenzbild RB eindeutig festgelegt werden, wie z.B. mit einer Tabelle, die bestimmten zeitlichen Abständen eine vordefinierte erste Auflösung A1 zuweist.
- f) Schließlich kann die erste Auflösung A1 der Prädiktion des aktuellen Bildblocks BBN in Abhängigkeit von der Länge des zugehörigen Bewegungsvektor VB ermittelt werden. Wird bei der Ermittlung einer optimalen Prädiktion in einer hohen ersten Auflösung A1 ein langer Bewegungsvektor gefunden, so kann es in der Praxis zweckmäßig sein, anstelle des langen Bewegungsvektors BV einen kürzeren Bewegungsvektor BV in einer niedrigeren ersten Auflösung A1 zu übermitteln. Hierdurch wird unter Umständen das Fehlermaß ansteigen, jedoch wird das zur Übermittlung des Bewegungsvektors BV benötigte Datenvolumen reduziert. Möglicherweise wird an Hand einer Tabelle langen Bewegungsvektoren BV mit einer hohen ersten Auflösung A1 in kürzere Bewegungsvektoren BV mit einer geringeren ersten Auflösung A1 überführt. So werden beispielsweise die hohe erste Auflösung A1 = „12" und der lange Bewegungsvektor BV = „25, 38" zur ersten Auflösung A1 = „4" und zum kurzen Bewegungsvektor BV = „8, 13".
- a) For an adjacent image block of the current image block BBN, for example the second image block BB2, the associated second resolution A2 has already been determined. For example, the same resolution is used for the first resolution A1 as for the second resolution A2. If, for example, A2 = "7, 4" is used for the second resolution, then A1 = "7, 4" is also used for the first resolution.
- b) In an image coding method, the image block BBN is subjected to quantization with a quantization parameter QP. For example, with a high quantization, the difference between the adjacent pixels may be very small, so that a good adaptive prediction may already be achieved with a low resolution under certain circumstances. Thus, a clearly assignable first resolution A1 can also be defined for each possible quantization parameter QP. For example, the first resolution A1 = "15" is used for the quantization parameter QP = "15".
- c) If an image block has a specific block structure BK, then it can be deduced that a particular first resolution A1 results in a very good prediction. If, for example, both the current image block BBN of the original image OB and the first search region block SBB1 of the reference image RB comprise only black pixels, then an error measure which assumes the value zero can be found. Thus, an optimal prediction can already be found without increasing the resolution. It is also possible to specify a uniquely assignable first resolution A1 for predefinable block structures BK.
- d) Furthermore, the selected first resolution A1 of the current image block BBN can be determined as a function of the selected image format BF of the original image OB to be processed. For example, the original image OB comprises 1024 × 1024 pixels and is to be reproduced on a large-area output medium DD. It may be advantageous in practice to achieve a very good prediction by choosing a high resolution. It can thereby be achieved that a compression method for a sequence of images despite high compression enables a very good image quality after the decoding of the compressed first video signal BS1 by the decoding device DV. It can also be uniquely determined for each one or more image formats BF associated first resolution A1. Possibly the first resolution A1 = "12" is selected for the image format BF = "1024 × 1024" and the first resolution A1 = "16, 12" for the image format BF = "176 × 144".
- e) Furthermore, the first resolution A1 of the Prediction of the current image block BBN from a time interval of the original image OB to the reference image RB used for the prediction. For example, there is one second between the original image OB and the reference image RB. Due to the large difference in time, a lower first resolution A1 is permitted than with a reference image which is only a quarter of a second apart. The first resolution A1 can also be unambiguously determined on the basis of the time interval between the original image OB and the reference image RB, for example with a table which assigns a predefined first resolution A1 to specific time intervals.
- f) Finally, the first resolution A1 of the prediction of the current image block BBN can be determined as a function of the length of the associated motion vector VB. If a long motion vector is found in the determination of an optimal prediction in a high first resolution A1, it may be expedient in practice to transmit a shorter motion vector BV in a lower first resolution A1 instead of the long motion vector BV. As a result, under certain circumstances, the Fehleraßaß increase, but the data volume required to transmit the motion vector BV is reduced. Possibly, using a table of long motion vectors BV with a high first resolution A1, it is possible to convert into shorter motion vectors BV with a lower first resolution A1. For example, the high first resolution A1 = "12" and the long motion vector BV = "25, 38" become the first resolution A1 = "4" and the short motion vector BV = "8, 13".
In einer möglichen Erweiterung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die erste Auflösung A1 des aktuellen Bildblock BBN auch mit Hilfe mehrerer der genannten Parameter ermittelt werden. Da bei den genannten Parametern die erste Auflösung A1 im Verfahren zum Encodieren als auch zum Decodieren des Prädiktionsverfahrens implizit ermittelt werden kann, ist eine Übermittlung der ermittelten ersten Auflösung A1 mittels eines Auflösungswertes AW nicht notwendig. Jedoch kann für den Fall, indem eine implizit ermittelte erste Auflösung A1 durch eine andere erste Auflösung A1 ersetzt werden soll, die andere erste Auflösung A1 mit Hilfe des Auflösungswertes AW mitgeteilt werden.In a possible Extension of the method according to the invention can the first resolution A1 the current image block BBN also with the help of several of the above Parameters are determined. Since with the mentioned parameters the first resolution A1 in the method for encoding as well as for decoding the prediction method can be determined implicitly, is a transmission of the first determined resolution A1 by means of a resolution value AW unnecessary. However, for the case by an implicitly determined first resolution A1 through another first resolution A1 is to be replaced, the other first resolution A1 using the resolution value AW be communicated.
In einem weiteren alternativen Ausführungsschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein benötigtes Datenvolumen zur Signalisierung zumindest eines Auflösungswertes AW reduziert. Beispielsweise kann mit Hilfe des Huffman-Codierverfahrens denjenigen Auflösungswerten AW, die häufig auftreten ein kürzeres Codewort, und denjenigen Auflösungswerten AW, die selten auftreten, ein längeres Codewort zugeordnet werden.In a further alternative execution step the method according to the invention becomes a needed one Data volume for signaling at least one resolution value AW reduced. For example, with the aid of the Huffman coding method those resolution values AW, which occur frequently a shorter one Codeword, and those resolution values AW, which rarely occur, a longer one Codeword to be assigned.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können mehrere Auflösungswerte AW, AW1, AW2 differentiell codiert werden. Beispielsweise wird für einen zweiten Auflösungswert AW2 lediglich die Differenz zu einem ersten Auflösungswert AW1 gebildet und signalisiert.According to the present Invention can several resolution values AW, AW1, AW2 are differentially coded. For example, for a second resolution value AW2 formed only the difference to a first resolution value AW1 and signaled.
Nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren wird
die erste Auflösung
A1 mit Hilfe des Auflösungswertes
AW signalisiert. Wie in
Alternativ kann mindestens ein Auflösungswert AW separat zum zweiten komprimierten Bildsignal BS2 übertragen werden. Hierzu wird möglicherweise über ein eindeutiges Identifizierungsmerkmal, das in den Auflösungswert AW integriert wird, eine Referenzierung des Auflösungswertes AW für einen bestimmten Bildblock innerhalb des Originalbildes OB ermöglicht. Beispielsweise umfasst dieses eindeutige Identifizierungsmerkmal eine Nummer, die einen Bildblock innerhalb des Bildes, wie z.B. einen aktuellen Bildblock BBN eines Originalbildes OB, eindeutig identifiziert.alternative can be at least one resolution value AW separately transmitted to the second compressed image signal BS2 become. This may be about a unique identifier, that in the resolution value AW, a referencing of the resolution value AW for a given Image block within the original image OB enabled. For example, includes this unique identifier is a number that contains a Image block within the image, such as a current image block BBN of an original image OB, clearly identified.
Nach Empfang des ersten oder zweiten komprimierten Bildsignals BS1 bzw. BS2 durch die Decodiervorrichtung DV, wird durch die Verarbeitungseinheit VD zunächst ein rekonstruierter Bildblock des aktuellen Bildblock BBN anhand der ersten Auflösung A1 und des dazugehörigen Bildvektors BV ermittelt. Möglicherweise wird auch ein Auflösungswert AW empfangen und daraus die dazugehörige erste Auflösung A1 zur Rekonstruktion des aktuellen Bildblocks gewonnen. Nach dem Generieren aller rekonstruierten Bildblöcke kann ein rekonstruiertes Bild am Ausgabemedium DD ausgegeben werden. Abhängig vom verwendeten Bildcodierverfahren kann das rekonstruierte Bild gegenüber dem Originalbild Abweichungen, wie zum Beispiel die in der Fachwelt bekannten Artefakte, aufweisen.To Receiving the first or second compressed image signal BS1 or BS2 by the decoder DV, is processed by the processing unit VD first a reconstructed image block of the current image block BBN based the first resolution A1 and its associated Image vector BV determined. possibly will also be a resolution value AW receive and from this the corresponding first resolution A1 to reconstruct the current image block. After generating all reconstructed image blocks a reconstructed image can be output on the output medium DD. Depending on The image encoding method used may be the reconstructed image over the Original image deviations, such as those in the professional world known artifacts have.
Neben der Möglichkeit die Prädiktion innerhalb eines Referenzbildes RB zu suchen, kann die Prädiktion auch in einem decodierten Nachfolgebild ermittelt werden. Als Nachfolgebild ist ein Bild zu verstehen, welches zu einem späteren Zeitpunkt als das Originalbild OB aufgenommen wurde.In addition to the possibility to search the prediction within a reference image RB, the Prediction can also be determined in a decoded successor image. The successor image is an image which was taken at a later time than the original image OB.
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---|---|---|---|
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