DE10253418A1

DE10253418A1 - Verfahren zum Codieren/Decodieren eines Bildsignals

Info

Publication number: DE10253418A1
Application number: DE2002153418
Authority: DE
Inventors: Shi-Hwa Lee; Jong-Se Choi
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2002-01-07
Filing date: 2002-11-08
Publication date: 2003-07-24
Also published as: CN1431828A; KR20030060172A; US7215707B2; US20030128753A1; JP3796217B2; KR100468844B1; JP2003250157A; CN1200568C

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Codieren eines Bildsignals mittels einer diskreten Cosinus-Transformation und/oder zum Decodieren eines Bildsignals mittels einer inversen diskreten Cosinus-Transformation. DOLLAR A Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren das Auswählen von wenigstens einem unter einer Mehrzahl von Referenzblöcken und das Bestimmen einer Abtastreihenfolge, in der zu codierende/decodierende Abtastblöcke der Referenzblöcke abzutasten sind, und das Abtasten der zu codierenden/decodierenden Blöcke in der Reihenfolge der ermittelten Abtastreihenfolge. DOLLAR A Verwendung z. B. zum Codieren/Decodieren von Videobildsignalen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Codieren/Decodieren eines Bildsignals mittels einer diskreten oder inversen diskreten Cosinus-Transformation.
Bildsignale, z. B. Bilder oder Videos, werden gemäß den Standards der Bewegtbild-Expertengruppenphase 1 (MPEG-1), MPEG-2, MPEG-4, H.261, H.263 oder JPEG mittels einer diskreten Cosinus-Transformation (im Folgenden hierin als DCT bezeichnet) komprimiert oder codiert. Außerdem werden komprimierte oder codierte Bildsignale mittels einer inversen diskreten Cosinus-Transformation (im Folgenden hierin als IDCT bezeichnet) decodiert. Die Auswahl eines optimalen Abtastverfahrens ist ein Schlüsselpunkt beim Versuch, die Codier-/Decodiereffizienz zu erhöhen.
Ein in der Patentschrift US 5 500 678 beschriebenes Abtastmuster erhöht die Codiereffizienz und wird als Abtastmuster der MPEG-4-Intra- Codierung gewählt. Das dortige Abtastmuster verwendet ein Zickzack- Abtastmuster und ein vordefiniertes Abtastmuster.
Demgemäß sind das Zickzack-Abtastmuster und das vordefinierte Abtastmuster nicht beim Codieren aller Bildsignale effizient. Außerdem nimmt, da Information auf einem gewählten Abtastmuster mit den Bildsignalen codiert und einem Decoder zugeführt werden sollte, die Anzahl von zu dem Decoder übertragenen Bits zu. Des Weiteren ist dieses Abtastmuster vordefiniert, und somit gibt es eine Beschränkung bei der Wahl eines optimalen Abtastmusters für verschiedene Decodierblöcke.
Abtastmuster, die in der Patentschrift US 6 263 026 beschrieben sind, weisen ein Problem hinsichtlich der Reduzierung der Codiereffizienz auf, da ein ausgewähltes Datenwort zu lang wird, wenn es zu viele Abtastmuster gibt. Außerdem sind die vordefinierten, finiten Abtastmuster, die dort verwendet werden, nicht in allen Bildsignalen oder -daten effizient.
Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines Verfahrens zum Codieren und/oder Decodieren eines Bildsignals zugrunde, mit dem sich eine vergleichsweise hohe Kompressionseffizienz des Bildsignals erzielen lässt.
Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Verfahrens zum Codieren eines Bildsignals mittels einer diskreten Cosinus- Transformation mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eines Verfahrens zum Decodieren eines Bildsignals mittels einer inversen diskreten Cosinus-Transformation mit den Merkmalen des Anspruchs 2.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung und zu deren besserem Verständnis dienende herkömmliche Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines allgemeinen DCT-Codiersystems,
Fig. 2 eine Ansicht einer allgemeinen Zickzack-Abtastreihenfolge,
Fig. 3 eine Ansicht einer allgemeinen vertikalen Abtastreihenfolge,
Fig. 4 eine Ansicht einer allgemeinen horizontalen Abtastreihenfolge,
Fig. 5 ein Beispiel für ein Ausgangssignal, das durch das in Fig. 1 gezeigte DCT-System quantisiert ist,
Fig. 6 ein Flussdiagramm eines optimalen Abtastverfahrens gemäß der Erfindung,
Fig. 7 eine Ansicht eines ersten Beispiels von Referenzblöcken für das Verfahren von Fig. 6,
Fig. 8 eine Ansicht eines zweiten Beispiels von Referenzblöcken,
Fig. 9 bis 11 Ansichten eines dritten Beispiels von Referenzblöcken,
Fig. 12 bis 14 Ansichten eines vierten Beispiels von Referenzblöcken,
Fig. 15 eine Ansicht von Blöcken, die in einem Schritt 600 von Fig. 6 realisiert sind,
Fig. 16 eine Ansicht eines Blocks, der in einem Schritt 610 von Fig. 6 realisiert ist,
Fig. 17 eine Ansicht eines Blocks, der in Schritten 620 und 630 von Fig. 6 realisiert ist,
Fig. 18 und 19 Ansichten von Abtastmustern, die in einem H.26L Video-Codierer verwendet werden,
Fig. 20 und 21 Ansichten von Schemata zum Transformieren der Abtastreihenfolge eines Einzelabtastmodus in die Abtastreihenfolge eines Doppelabtastmodus gemäß der Erfindung,
Fig. 22 bis 24 Ansichten einer Ausführungsform zum Transformieren der Abtastreihenfolge eines Einzelabtastmodus in die Abtastreihenfolge eines Doppelabtastmodus gemäß der Erfindung,
Fig. 25 eine graphische Darstellung, welche die Summe von Lauflängen zeigt, die durch ein Abtastmuster gemäß der Erfindung mit einer Foreman-Sequenz erzeugt werden,
Fig. 26 eine graphische Darstellung, welche die Summe von Lauflängen zeigt, die durch ein Abtastmuster gemäß der Erfindung mit einer Coast-Guard-Sequenz erzeugt werden, und
Fig. 27 eine graphische Darstellung, welche die Summe von Lauflängen zeigt, die durch ein Abtastmuster gemäß der Erfindung mit einer Hall-Sequenz erzeugt werden.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines allgemeinen DCT-Codiersystems. Bezugnehmend auf Fig. 1 beinhaltet das DCT-Codiersystem (oder ein Codierer 100) einen Bewegungs-Schätzer 10, einen Subtraktor 20, einen DCT-Codierer 30, einen Quantisierer 40, einen Codierer 50 mit variabler Länge, eine Ratensteuereinheit 60, einen Dequantisierer 70, eine inverse DCT (IDCT) 75, einen Addierer 80, einen Frame- oder Rahmenspeicher oder Rekonstruktionspuffer 85 und einen Bewegungs-Kompensator 90.
Der Codierer 50 mit variabler Länge (im Folgenden hierin als VLC bezeichnet) beinhaltet einen Abtastmusterselektor 51 und einen Entropie- Codierer 53. Ein Video-Codierer, der in MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, H.261, H.263 oder JPEG verwendet wird, ist auf dem Fachgebiet allgemein bekannt und wird somit kurz beschrieben.
Der Bewegungs-Schätzer 10 erzeugt einen Bewegungsvektor in Reaktion auf ein Bildsignal und gibt den Bewegungsvektor an den Subtraktor 20 ab. Der Subtraktor 20 gibt die Differenz zwischen den Ausgangssignalen von dem Bewegungs-Schätzer 10 und dem Bewegungs-Kompensator 90 an den DCT-Codierer 30 ab.
Das gesamte Bild wird in Abtastblöcke der Größe m × n (hierbei sind m und n natürliche Zahlen) unterteilt, von denen jeder nacheinander in den DCT-Codierer 30 eingegeben wird. Der DCT-Codierer 30 transformiert ein Bildsignal eines räumlichen Bereichs in einen transformierten Koeffizienten eines Frequenzbereichs. Mit anderen Worten transformiert der DCT-Codierer 30 die m × n Abtastblöcke in m × n Koeffizientenblöcke. Das gesamte Bild kann zum Beispiel in 4 × 4, 8 × 8 oder 16 × 16 Abtastblöcke unterteilt werden. Der Quantisierer 40 quantisiert die m × n Koeffizientenblöcke.
Der Dequantisierer 70 dequantisiert ein Ausgangssignal von dem Quantisierer 40, und der IDCT 75 führt eine inverse diskrete Cosinus- Transformation eines Ausgangssignals von dem Dequantisierer 70 aus. Der Addierer 80 addiert Ausgangssignale von dem Bewegungs- Kompensator 90 und der IDCT 75. Der Rekonstruktionspuffer 85 speichert ein Ausgangssignal von dem Addierer 80. Somit wird ein zu einem ursprünglichen Bildsignal gehörendes Signal in dem Rekonstruktionspuffer 85 decodiert.
Der Bewegungs-Kompensator 90 führt eine Kompensation hinsichtlich der Bewegung eines Ausgangssignals von dem Rekonstruktionspuffer 85 durch. Der Codierer 50 mit variabler Länge weist in Reaktion auf ein Ausgangssignal von dem Quantisierer 40 einem hohen Wahrscheinlichkeitswert (Pegel) einen kurzen Code zu und einem niedrigen Wahrscheinlichkeitswert (Pegel) einen langen Code, um die Gesamtanzahl an Bits eines Datenstroms zu reduzieren. Der Codierer 50 mit variabler Länge beinhaltet den Abtastmusterselektor 51 und den Entropie- Codierer 53.
Der Abtastmuster-Selektor 51 wählt ein vorgegebenes Abtastmuster in Reaktion auf ein Ausgangssignal von dem Quantisierer 40 und transformiert so zweidimensionale Daten in eindimensionale Daten.
Der Entropie-Codierer 53 gibt in Reaktion auf ein Ausgangssignal von dem Abtastmuster-Selektor 51 codierte Daten ab, z. B. einen komprimierten Bitstrom. Der Entropie-Codierer 53 kann eine Hoffman- Codierung oder eine andere Codierung verwenden.
Die Ratensteuereinheit 60 steuert eine Quantisierungsschrittgröße des Quantisierers 40 in Reaktion auf ein Ausgangssignal von dem Entropie- Codierer 53.
Die Erfindung bezieht sich auf den Betrieb des Abtastmuster-Selektors 51, der unter Bezugnahme auf wenigstens einen einer Mehrzahl von codierten Referenzblöcken ein optimales Abtastmuster auswählt, um die Kompressionseffizienz zu erhöhen. Die Betriebsweise des Abtastmuster-Selektors 51 wird unter Bezugnahme auf Fig. 6 detailliert beschrieben.
Ein Intra-Frame bzw. Intra-Rahmen, bei dem ein Bildsignal selbst codiert ist, wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben. Ein Bildsignal, z. B. ein stillstehendes Bild oder ein bewegtes Bild, wird in Blöcke mit einer vorgegebenen Abmessung unterteilt, z. B. Abtastblöcke der Größe m × n, von denen jeder durch den DCT-Codierer 30 oder den Quantisierer 40 zweidimensional quantisiert wird. Der Abtastmuster-Selektor 51 transformiert quantisierte Daten in eindimensionale Daten, und dann transformiert der Entropie-Codierer 53 die eindimensionalen Daten in einen komprimierten Bitstrom. Ein Decodierer decodiert ein ursprüngliches Bildsignal aus dem Bitstrom mittels Durchführen des Inversen der Codierung in dem DCT-Codiersystem 100.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 ein Inter-Frame beschrieben. Ein Inter-Frame verwendet ein vorheriges Bildsignal zur Codierung eines momentanen Bildsignals. Der DCT-Codierer 30 und der Quantisierer 40 quantisieren die Differenz zwischen Ausgangssignalen von dem Bewegungs-Schätzer 10 und dem Bewegungs-Kompensator 90 zweidimensional. Der Abtastmuster-Selektor 51 transformiert quantisierte Daten in eindimensionale Daten, und dann transformiert der Entropie-Codierer 53 die eindimensionalen Daten in einen komprimierten Bitstrom. Der Decodierer decodiert ein ursprüngliches Bildsignal aus dem Bitstrom mittels Durchführen des Inversen der Codierung in dem DCT-Codiersystem 100.
Fig. 2 zeigt die Reihenfolge einer allgemeinen Zickzack-Abtastung, Fig. 3 zeigt die Reihenfolge einer allgemeinen vertikalen Abtastung, und Fig. 4 zeigt die Reihenfolge einer allgemeinen horizontalen Abtastung. Die Abtastmuster der Fig. 2 bis 4 sind Beispiele von Abtastmustern, die in MPEG-4 verwendet werden. In den Fig. 2 bis 4 sind Abtastblöcke der Größe 8 × 8 gezeigt.
Fig. 5 zeigt ein Beispiel für ein Ausgangssignal, das mittels des in Fig. 1 gezeigten DCT-Codiersystems 100 quantisiert ist. Bezugnehmend auf Fig. 5 repräsentiert ein Bezugszeichen 300 einen quantisierten Koeffizientenblock der Größe 8 × 8, und ein Bezugszeichen 301 repräsentiert einen quantisierten DC-Koeffizienten, wobei ein DC-Koeffizient gleich 5 ist. Bezugszeichen 302 bis 304 repräsentieren quantisierte AC- Koeffizienten, wobei AC-Koeffizienten gleich -1, 3 beziehungsweise 1 sind.
Im Fall von MPEG-4 tastet der Abtastmuster-Selektor 51 von Fig. 1 den Block 300 unter Verwendung der in den Fig. 2 bis 4 gezeigten Abtastmuster ab, um Information auf einer Mehrzahl von Symbolen "run", "level" und "last" zu extrahieren. Hierbei repräsentiert "run" die Anzahl von Nullen zwischen vorherigen Daten ungleich null und momentanen Daten ungleich null während der Abtastung gemäß den in den Fig. 2 bis 4 gezeigten Abtastmustern, "level" repräsentiert einen Pegel (Wert) von momentanen Daten ungleich null, und "last" repräsentiert, ob Null-Daten nach momentanen Daten ungleich null existieren oder nicht.
In einem Symbol 351 mit "0, 5, 0" repräsentiert zum Beispiel die erste "0", dass die Anzahl von Nullen vor dem DC-Koeffizienten 301 in dem Zickzack-Abtastmuster null ist, die zweite "5" repräsentiert, dass der momentane DC-Koeffizient gleich 5 ist, und die dritte "0" repräsentiert, dass es Daten nach dem DC-Koeffizienten 301 gibt, die nicht null sind.
Ebenso repräsentiert in einem Symbol 354 mit "5, 1, 1" die erste "5", dass die Anzahl von Nullen vor dem AC-Koeffizienten 304 in dem Zickzack-Abtastmuster gleich 5 ist, die zweite "1" repräsentiert, dass der momentane AC-Koeffizient gleich 1 ist, und die dritte "1" repräsentiert, dass es keine Daten ungleich null nach dem AC-Koeffizienten 304 gibt. Das vertikale Abtastmuster ist unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 5 leicht verständlich, und das horizontale Abtastmuster ist unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 leicht verständlich.
Jeder von VLCs 356 bis 359, 367 bis 370 oder 378 bis 381 repräsentiert eines der Bitmuster entsprechend der Tabelle eines Entropie-Codierers von MPEG-4 bezüglich jedes von Symbolen 351 bis 354, 362 bis 365 oder 373 bis 376. Mit anderen Worten ist ein Bitmuster des Symbols 351 mit "0, 5, 0" gleich "011000" vom VLC 356 und ein Bitmuster des Symbols 363 mit "0, -1, 0" ist gleich "101" vom VLC 368.
Die Mengen an Bits 360, 371 und 382 repräsentieren die Summe aller Bits, die den Symbolen 351 bis 354, 362 bis 365 beziehungsweise 373 bis 376 entsprechen. 4 Symbole des Zickzack-Abtastmusters bestehen zum Beispiel aus 24 Bit, 4 Symbole des vertikalen Abtastmusters bestehen aus 19 Bit, und 4 Symbole des horizontalen Abtastmusters bestehen aus 30 Bit. Jedes Symbol weist ein anderes "run" auf, und somit sind die Mengen an Bits von jedem der Abtastmuster abhängig.
Fig. 6 ist ein Flussdiagramm eines optimalen Abtastverfahrens gemäß der Erfindung. Bezugnehmend auf Fig. 6 wird wenigstens ein Block, der räumlich oder zeitlich einem zu codierenden Block (im Folgenden hierin als Codierungsblock bezeichnet) benachbart ist, in Schritt 600 als Referenzblock ausgewählt. Die ausgewählten Referenzblöcke sind zuvor codierte und quantisierte Blöcke.
Die Wahrscheinlichkeiten, dass in jeder Koeffizientenposition Koeffizienten ungleich null auftreten, werden in Schritt 610 von jedem Referenzblock erhalten. Die Wahrscheinlichkeiten, dass Koeffizienten ungleich null auftreten, werden in Schritt 620 in absteigender Reihenfolge angeordnet, beginnend von dem höchsten Koeffizienten. Die gleichen Wahrscheinlichkeiten werden in Schritt 630 durch das Zickzack-Abtastmuster angeordnet. Ein Abtastmuster, das durch die Schritte 620 und 630 bestimmt wird, wird ausgewählt, und im Schritt 640 wird der Codierblock durch das ausgewählte Abtastmuster abgetastet.
Fig. 7 zeigt ein erstes Beispiel für Referenzblöcke. Bezugnehmend auf Fig. 7 werden Blöcke 710 bis 740, die einem Block 750 benachbart sind, als Referenzblöcke ausgewählt, um ein Abtastmuster für den Block 750 auszuwählen. Die Referenzblöcke 710 bis 740 können bei einer Video- Codierung des Intra-Frames verwendet werden. Die Referenzblöcke 710 bis 740 sind zuvor codierte Blöcke.
Fig. 8 zeigt ein zweites Beispiel für Referenzblöcke. Bezugnehmend auf Fig. 8 werden Blöcke 811, 813, 815, 817 und 819 in einem Referenz- Frame t - 1 benachbart zu einem momentanen Frame t als Referenzblöcke ausgewählt, um ein Abtastmuster für einen Block (Codierblock) 831 des momentanen Frames t auszuwählen. Die Referenzblöcke 811, 813, 815, 817 und 819 können bei einer Video-Codierung eines Inter-Frames verwendet werden. Der Referenz-Frame t - 1 repräsentiert den vorherigen Frame des momentanen Frames t.
Die Fig. 9 bis 11 zeigen ein drittes Beispiel für Referenzblöcke. Ein Codierblock-Abtastmuster von Fig. 9 wird unter Bezugnahme auf alle der benachbarten Blöcke a, b, c und d festgelegt; ein Codierblock-Abtastmuster von Fig. 10 wird unter Bezugnahme auf alle der benachbarten Blöcke a, b und c festgelegt; und ein Codierblock-Abtastmuster von Fig. 11 wird unter Bezugnahme auf alle der benachbarten Blöcke a und b festgelegt. Jeder der Blöcke a, b, c und d ist ein Block der Größe m × n, was einen Abtastblock darstellt.
Die Fig. 12 bis 14 zeigen ein viertes Beispiel für Referenzblöcke. Ein Codierblock-Abtastmuster von Fig. 12 wird unter Bezugnahme auf den am meisten geeigneten der benachbarten Blöcke a, b, c und d festgelegt. Ein Codierblock-Abtastmuster von Fig. 13 wird unter Bezugnahme auf den am meisten geeigneten der benachbarten Blöcke a, b und c festgelegt. Ein Codierblock-Abtastmuster von Fig. 14 wird unter Bezugnahme auf den am meisten geeigneten der benachbarten Blöcke a und b festgelegt. Jeder der Blöcke a, b, c und d ist ein Block der Größe m × n. Die in den Fig. 7 bis 14 gezeigten Beispiele dienen nur dazu, Referenzblöcke auszuwählen.
Fig. 15 zeigt Blöcke, die im Schritt 600 von Fig. 6 realisiert werden. Bezugnehmend auf Fig. 15 sind Referenzblöcke 710 bis 740 zuvor codierte Blöcke, die einem Codierblock 750 räumlich benachbart sind. Jeder der Blöcke 710 bis 740 ist ein Block der Größe 8 × 8.
Fig. 16 zeigt einen Block, der im Schritt 610 von Fig. 6 realisiert wird. Bezugnehmend auf die Fig. 15 und 16 besteht ein Block 800 der Größe 8 × 8 aus 64 Subblöcken. Die Zahl in jedem Subblock repräsentiert die Wahrscheinlichkeit eines Koeffizienten ungleich null im Vergleich zu Referenzblöcken. Wenn zum Beispiel DC-Koeffizienten der Referenzblöcke 710 bis 740 gleich 5, 3, 3 beziehungsweise 4 sind, ist die Wahrscheinlichkeit für einen Koeffizienten ungleich null im Vergleich zu den Referenzblöcken 710 bis 740 gleich 4/4. Ebenso ist die Wahrscheinlichkeit für einen Koeffizienten ungleich null im Vergleich zu den Referenzblöcken 710 bis 740 gleich 3/4, wenn AC-Koeffizienten der Referenzblöcke 710 bis 740 gleich 4, 2, 0 beziehungsweise 4 sind.
Fig. 17 zeigt einen Block, der in den Schritten 620 und 630 von Fig. 6 realisiert wird. Jede Zahl in Fig. 17 repräsentiert eine Position in einer Abtastsequenz, die durch die Reihenfolge von Wahrscheinlichkeiten festgelegt ist, dass Koeffizienten ungleich null auftreten. Wenn die Wahrscheinlichkeiten identisch sind, wird die Abtastreihenfolge in Abhängigkeit von der Reihenfolge des Zickzack-Abtastmusters festgelegt. Die Abtastsequenz von Fig. 17 ist nicht vordefiniert und wird entsprechend wenigstens einem der Blöcke festgelegt, der einem zu codierenden Block zeitlich oder räumlich benachbart ist. Somit ist ein Codierblock-Abtastmuster gemäß der Erfindung für einen momentanen Codierblock am meisten geeignet und effizient. Demzufolge nimmt die Kompressionseffizienz eines Bildsignals zu.
Die Fig. 18 und 19 zeigen Abtastmuster, die in einem H.26L-Video- Codierer verwendet werden. Fig. 18 zeigt einen Einzelabtastmodus, der gleich dem herkömmlichen Zickzack-Abtastmuster ist, und Fig. 19 zeigt einen Doppelabtastmodus. Der Doppelabtastmodus tastet zweimal ohne Wiederholung ab. H.26L ist ein Standard, der vom International Telecommunications Union Telecommunications Standardization Sector (ITU-T) erstellt wird.
Die Fig. 20 und 21 zeigen Schemata, welche die Abtastreihenfolge eines Einzelabtastmodus in die Abtastreihenfolge eines Doppelabtastmodus transformieren. Fig. 20 zeigt die Abtastreihenfolge a → b → c → d, . . . → n → o → p des Signalabtastmodus gemäß der Erfindung, und Fig. 21 zeigt die Abtastreihenfolge des Doppelabtastmodus gemäß der Erfindung. Gemäß den Fig. 20 und 21 wird die Abtastreihenfolge des Doppelabtastmodus durch Teilen der Abtastreihenfolge des Einzelabtastmodus in eine geradzahlige Abtastsequenz a → c → e → g → i → k → m → o und eine ungeradzahlige Abtastsequenz b → d → f → h → j → l → n → p erzielt.
Die Fig. 22 bis 24 zeigen eine Ausführungsform, bei der die Abtastreihenfolge eines Einzelabtastmodus in die Abtastreihenfolge eines Doppelabtastmodus transformiert wird. Fig. 22 zeigt die Wahrscheinlichkeiten, dass Koeffizienten ungleich null in einem oder mehreren Referenzblöcken auftreten, Fig. 23 zeigt die Abtastreihenfolge des Einzelabtastmodus, die durch die Wahrscheinlichkeiten von Fig. 22 festgelegt ist, und Fig. 24 zeigt, dass die in Fig. 23 gezeigte Abtastreihenfolge des Einzelabtastmodus in die Abtastreihenfolge des Doppelabtastmodus gemäß dem in Fig. 21 gezeigten Schema transformiert wird.
Die geradzahlige Abtastreihenfolge 0 → 2 → 4 → 6 → 8 → 10 → 12 → 14 von Fig. 23 wird in die Abtastreihenfolge 0 → 1 → 2 → 3 → 4 → 5 → 6 → 7 in Fig. 24 transformiert, und die ungeradzahlige Abtastreihenfolge 1 → 3 → 5 → 7 → 9 → 11 → 13 → 15 von Fig. 23 wird in die Abtastreihenfolge 0 → 1 → 2 → 3 → 4 → 5 → 6 → 7 in Fig. 24 transformiert.
Fig. 25 ist eine graphische Darstellung, welche die Summe von Lauflängen zeigt, die aufgrund eines Abtastmusters gemäß der Erfindung und einer Forman-Sequenz auftreten. Fig. 26 ist eine graphische Darstellung, welche die Summe von Lauflängen zeigt, die aufgrund eines Abtastmusters gemäß der Erfindung und einer Coast-Guard-Sequenz auftreten. Fig. 27 ist eine graphische Darstellung, welche die Summe von Lauflängen zeigt, die aufgrund eines Abtastmusters gemäß der Erfindung und einer Hall-Sequenz auftreten. Die Fig. 25 bis 27 zeigen die Gesamtlänge von Lauflängen, die durch Anwenden des Abtastmusters der Erfindung und des herkömmlichen Zickzack-Abtastmusters auf 100 Intra-Frames erhalten werden.
Bezugnehmend auf die Fig. 25 bis 27 repäsentiert qp eine Quantisierer- Schrittgröße. Mit zunehmendem qp wird die Bildqualität schlecht, und Daten werden reduziert. Mit abnehmendem qp werden Daten jedoch vermehrt, und die Bildqualität wird verbessert.
Bezugnehmend auf die Fig. 25 bis 27 ist ersichtlich, dass die Lauflänge des Abtastmusters gemäß der Erfindung im Vergleich zu der Lauflänge des herkömmlichen Zickzack-Abtastmusters reduziert ist. Somit erhöht das Abtastmuster der vorliegenden Erfindung die Video-Kompressionseffizienz.
Außerdem kann ein Decodierer das gleiche Abtastmuster erzeugen wie ein Abtastmuster, das von einem Codierer erzeugt wird. Somit braucht der Decodierer keinerlei zusätzliche Information auf dem Abtastmuster, das in dem Codierer verwendet wird.
Außerdem kann ein Abtastmuster zum Codieren gemäß der Erfindung alle möglichen Muster verwenden. Ein Abtastmuster zum Decodieren gemäß der Erfindung kann ebenfalls alle möglichen Abtastmuster verwenden. Somit wird die Signalkompressionseffizienz stärker erhöht, als wenn ein herkömmliches Abtastmuster zum Codieren verwendet wird.
Wie vorstehend beschrieben, kann ein Abtastverfahren zum Codieren/Decodieren gemäß der Erfindung ein optimales Abtastverfahren verwenden. Somit nimmt die Signalkompressionseffizienz zu. Außerdem kann das Abtastverfahren zum Codieren/Decodieren gemäß der Erfindung alle kombinierten Abtastmuster verwenden. Des Weiteren reduziert ein Abtastmuster zum Codieren gemäß der Erfindung die Lauflänge, um die Menge an erzeugten Bits zu reduzieren.

Claims

1. Verfahren zum Codieren eines Bildsignals mittels einer diskreten Cosinus-Transformation, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Auswählen von wenigstens einem aus einer Mehrzahl von Referenzblöcken und

b) Bestimmen einer Abtastreihenfolge, in der zu codierende Blöcke der Referenzblöcke abzutasten sind, anhand des wenigstens einen ausgewählten Referenzblocks und Abtasten der zu codierenden Blöcke in dieser Abtastreihenfolge.

2. Verfahren zum Decodieren eines Bildsignals mittels einer inversen diskreten Cosinus-Transformation, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Auswählen von wenigstens einem aus einer Mehrzahl von Referenzblöcken und

b) Bestimmen einer Abtastreihenfolge, in der zu decodierende Blöcke von den Referenzblöcken abzutasten sind, anhand des wenigstens einen ausgewählten Referenzblocks und Abtasten der Blöcke in dieser Abtastreihenfolge.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt b folgende Teilschritte umfasst:

1. Gewinnen von Wahrscheinlichkeiten, dass Koeffizienten ungleich null aus dem wenigstens einen Referenzblock auftreten, und

2. Erzeugen der Abtastreihenfolge in absteigender Reihenfolge, beginnend mit der höchsten Wahrscheinlichkeit.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine ausgewählte Referenzblock dem zu codierenden oder decodierenden Block zeitlich oder räumlich benachbart ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastreihenfolge als Zickzack-Abtastreihenfolge festgelegt wird, wenn die Wahrscheinlichkeiten identisch sind.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastreihenfolge eine Doppel-Abtastreihenfolge ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastreihenfolge in eine geradzahlige Abtastreihenfolge und eine ungeradzahlige Abtastreihenfolge unterteilt wird und das Abtasten ohne Überlappen der geradzahligen Reihenfolge und der ungeradzahligen Reihenfolge durchgeführt wird.