DE19644769A1 - Vorrichtung und Verfahren zum formadaptiven Codieren von Bildsignalen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum formadaptiven Codieren von Bildsignalen, bei denen das Verfahren nach einem Abtasten quantisierter Koeffizienten einer formadaptiven diskreten Cosinustrans­ formation bzw. DCT von Objektblöcken einer Bildinformation, die durch die formadaptive DCT transformiert ist, auf eine Zickzackweise einen Schritt eines lediglichen Abtastens der quantisierten Koeffizienten der formadaptiven DCT aufweist.

Unter Bildcodierungsverfahren sind global standardi­ sierte H.261 zum Vorsehen von Bildtelefon- oder Bildkonfe­ renzdiensten unter Verwendung von ISDNs (dienstintegrierten Digitalnetzen) und H.263 zum Vorsehen von Bildtelefondien­ sten unter Verwendung von PSTNs (öffentlichen Telefonver­ mittlungsnetzen).

Jedoch bringen die Codierungsverfahren H.261 und H.263, welche in der Lage sind, sich bewegende Bilder mit einer niedrigen Bitrate, wie zum Beispiel bei Bildtelefonen, vor­ zusehen, eine Verschlechterung der Bildqualität mit sich. Deshalb werden Verfahren, die in der Lage sind, eine gute Bildqualität zu erzielen, benötigt.

Unterdessen sind Codierungsverfahren MPEG1 und MPEG2, die von der MPEG (Moving Picture Experts Group) vorgeschla­ gen worden sind, für Verfahren zum Verarbeiten sich bewe­ gender Bilder global standardisiert worden. Das Verfahren MPEG1 dient für ein DSM (digitales Speichermedium), wohin­ gegen das Verfahren MPEG2 für ein DSM, HDTV (hochauflösendes Fernsehen) und ATV dient.

Beim formadaptiven Codieren von Bildsignalen kann jedes Bildsignal in zwei Segmente getrennt werden, das heißt, ein Vordergrundsegment, das zu codierende Objekte enthält, und ein Hintergrundsegment, das keine Objekte enthält.

Die Fig. 2A und 2B stellen die Beziehung zwischen einem Einheitsblock und einem Bildraster dar, das solche Einheitsblöcke beinhaltet. Fig. 2A stellt ein Bildraster 31 dar, welches einen Rasterstartpunkt von X = 0, Y = 0 auf­ weist. Fig. 2B zeigt eine vergrößerte Ansicht, die einen der Einheitsblöcke 33 darstellt, der in dem Bildraster 31 beinhaltet ist. Das Segment 33 ist in der Form einer Block­ matrix entlang der X-Achse durch 8 und entlang der u-Achse durch 8 geteilt. Aus dem Einheitsblock 33 geteilte Blöcke werden als Bildelemente bezeichnet. Diese Bildelemente sind in Fig. 2B mit dem Bezugszeichen 34 bezeichnet. Der Ein­ heitsblock 33 beinhaltet in Übereinstimmung mit der Anzahl von darin enthaltenen Bildelementen M×N Blöcke. In dem Fall in Fig. 2B beinhaltet der Einheitsblock 33 demgemäß 8×8 Blöcke.

Das Verfahren zum formadaptiven Codieren zum Codieren von Objekten ist von Thomas Sikora und Bela Maka in der Druckschrift mit der Überschrift "Shape-Adaptive DCT for Generic Coding of Video", herausgegeben bei der Konferenz MPEG 94, im Juli 1994, vorgeschlagen worden. Dieses Verfah­ ren ist in den Fig. 3A bis 3F dargelegt. In dem darge­ stellten Fall beinhaltet ein Bildraster Blöcke von 8×8 Bildelementen. Wo ein Block lediglich mit Objekten gefüllt ist, ist sein Codierungswirkungsgrad gleich zu dem der zweidimensionalen DCT. Wo ein Block nicht lediglich mit Ob­ jekten gefüllt ist, werden seine Bildelementblöcke durch eine einseitig gerichtete DCT in einer vertikalen Richtung und dann in einer horizontalen Richtung verarbeitet.

Dieses herkömmliche Verfahren wird nun in Verbindung mit den Fig. 3A bis 3F beschrieben. In Fig. 3A enthält ein Bildsegment zu codierende Objekte innerhalb eines Refe­ renzblocks von 8×8. Zur Verarbeitung von durch die form­ adaptive DCT-Codierung zu codierenden Objekten werden Bild­ elementblöcke, die jeweils den Objekten zugehörig sind, zu­ erst zu der oberen Grenze des Referenzblocks von 8×8 ver­ schoben. In diesem Zustand wird eine eindimensionale DCT in einer vertikalen Richtung durchgeführt, wie es in Fig. 3B gezeigt ist.

Die gefüllten Kreise in Fig. 3C bezeichnen jeweilige DC- bzw. diskrete Cosinuswerte der vertikalen DCT.

Nach einem Beenden der vertikalen einseitig gerichteten DCT werden, wie es in Fig. 3D gezeigt ist, die Bildelement­ blöcke, die jeweiligen Objekten zugehörig sind, erneut zu der linken Grenze des Referenzblocks verschoben. Danach werden die Objekte ebenso durch eine einseitig gerichtete DCT in einer horizontalen Richtung codiert, wie es in Fig. 3E gezeigt ist.

Wenn die horizontale einseitig gerichtete DCT beendet ist, sind die Objekte durch die einseitig gerichtete DCT sowohl in der vertikalen als auch horizontalen Richtung vollständig mit Koeffizienten der formadaptiven DCT co­ diert, wie es in Fig. 3F gezeigt ist.

Schließlich werden die Bildelementblöcke zur Lauflän­ gencodierung der Koeffizienten der formadaptiven DCT in der Reihenfolge, die in Fig. 1 gezeigt ist, auf eine Zickzack­ weise abgetastet.

Anders ausgedrückt verwenden bestehende Standards, wie zum Beispiel Codierungsverfahren MPEG1, MPEG2, JPEG, H.261 und H.263, die eine blockorientierte Codierung verwenden, das Zickzackabtasten, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, zum Co­ dieren mit variabler Länge von Koeffizienten der DCT.

Es wird Bezug auf Fig. 5 genommen. Es ist eine Hardware dargestellt, welche die formadaptive DCT und das Zickzack­ abtasten ausführt. Die Hardware beinhaltet eine Einheit 10 zur formadaptiven DCT zum Aufnehmen einer Bildinformation "a", die innerhalb eines Blocks von M×N, welcher die zu co­ dierende Einheitsinformation ist, eine zu codierende Objek­ tinformation und eine andere Information als eine Objektin­ formation beinhaltet, an ihrer Eingangsstufe a1. Diese Bildinformation ist in Fig. 7A gezeigt. Die Einheit 10 zur formadaptiven DCT führt eine formadaptive DCT für die Ob­ jektinformation der aufgenommenen Bildinformation durch, wodurch Koeffizienten der DCT für Blöcke, die der Objektin­ formation zugehörig sind, berechnet werden. Die berechneten Koeffizienten der DCT befinden sich dann in den jeweiligen Bildelementblöcken. Die sich ergebende Information wird von einer Ausgangsstufe a2 der Einheit 10 zur formadaptiven DCT an eine Eingangsstufe b1 einer Quantisierungseinheit 11 an­ gelegt, so daß sie quantisiert werden kann. Die sich erge­ bende Information aus der Quantisierungseinheit 11 wird dann zu einer Zickzackabtasteinheit 12 übertragen, welche weiterhin das aufgenommene Signal auf eine Zickzackweise abtastet.

Nach einem Abtasten setzt die Zickzackabtasteinheit 12 Bildelementblöcke, die keine Koeffizienten der DCT aufwei­ sen, auf "0" und führt dann ihren Abtastbetrieb in Überein­ stimmung mit einer vordefinierten Abtastreihenfolge unbe­ rücksichtigt dessen durch, ob abzutastende Bildelement­ blöcke Koeffizienten der DCT enthalten oder nicht. Zum Bei­ spiel wird das Abtasten von dem 1. Bildelementblock zu dem 64. Bildelementblock ausgeführt.

Danach wird die sich ergebende Information, die aus der Zickzackabtasteinheit 12 ausgegeben wird, in einer Einheit 13 zum Codieren mit variabler Länge mit variabler Länge co­ diert und dann in einem Puffer 14 gespeichert, so daß sie zu der nächsten Übertragungsstufe übertragen wird.

Die Vollständigkeit einer Information in dem Puffer 14 wird von einer Puffersteuereinheit 15 erkannt. Diese Puf­ fersteuereinheit 15 legt ein Steuersignal an eine Steuer­ eingangsstufe b2 der Quantisierungseinheit 11 an, um immer eine Sollübertragungsrate und -bildqualität vorzusehen.

Die Einheit 13 zum Codieren mit variabler Länge nimmt als ihr Eingangssignal lediglich die Koeffizienten der formadaptiven DCT auf, die aus der Zickzackabtasteinheit 12 ausgegeben werden, und gibt Werte aus, die in einer VLC-Ta­ belle gegeben sind, welche in der Einheit 13 zum Codieren mit variabler Länge gespeichert ist, die jeweils EREIGNISSEN entsprechen, die auf der Grundlage der Ein­ gangswerte auftreten.

Jedes EREIGNIS ist eine Kombination einer Anzeige eines letzten Koeffizienten (LAST) ungleich Null, der anzeigt, ob der codierte Koeffizient, der gegenwärtig zickzackabgeta­ stet wird, der letzte Koeffizient ungleich Null ist oder nicht, der Anzahl (RUN) von aufeinanderfolgenden Nullkoef­ fizienten zwischen dem gegenwärtigen Koeffizienten ungleich Null und dem Koeffizienten ungleich Null, der dem gegenwär­ tigen Koeffizienten ungleich Null vorhergeht, und dem Wert des Koeffizienten (LEVEL) ungleich Null, der Null folgt.

EREIGNISSEN, die eine höhere Auftretenswahrscheinlich­ keit hervorbringen, wird eine kleinere Menge von Bits zuge­ ordnet. Andererseits wird EREIGNISSEN, die eine geringere Auftretenswahrscheinlichkeit hervorbringen, eine größere Menge von Bits zugewiesen. Für alle EREIGNISSE gibt demge­ mäß die Einheit 13 zum Codieren mit variabler Länge jewei­ lige Werte aus, die in der VLC-Tabelle gegeben sind, welche Bits mit variabler Länge sind.

Ein Beispiel einer solchen VLC-Tabelle ist in Tabelle 1 gezeigt. Die VLC-Tabelle, die in Tabelle 1 gezeigt ist, ist die, die für das Codierungsverfahren H.263 verwendet wird.

Tabelle 1

Wenn der Eingangswert der Einheit 13 zum Codieren mit variabler Länge ". . . X01 . . ." (X ist ein Koeffizientenwert ungleich 0) ist, bedeutet dies das Auftreten eines EREIGNISSES, welches aus RUN von "1", LAST von "0" und LEVEL von "1" besteht. In diesem Fall gibt die Einheit 13 zum Codieren mit variabler Länge einen 4-Bit-Wert von 1100" aus.

Wenn die Zickzackabtasteinheit 12 ihren Abtastbetrieb durchführt, während der Wert von "0" Blöcken zugeordnet ist, die keine Koeffizienten der DCT enthalten, darin wird ein Ausgangssignal, wie zum Beispiel ". . . X001 . . ." oder ". . . X0001 . . .", das mit unnötigen "0en" addiert ist, er­ zeugt. In diesem Fall tritt ein EREIGNIS auf, welches auch dann einen Wert RUN aufweist, der zu 2 oder 3 geändert wird, wenn keine Änderung in LAST und LEVEL auftritt. Auf­ grund eines solchen Ausgangssignals von der Zickzackab­ tasteinheit 12 erzeugt die Einheit 13 zum Codieren mit va­ riabler Länge ein Ausgangssignal, dem 5 oder 6 Bits zuge­ ordnet sind, wie zum Beispiel "11100" oder "011010".

Anders ausgedrückt führt die Addition eines unnötigen Nullkoeffizientenwerts zu einem EREIGNIS mit einem erhöhten Wert RUN, was zu einer Zuordnung von unnötigen Bits führt.

Es ist demgemäß die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum formadaptiven Codie­ ren von Bildsignalen zu schaffen, bei dem nach einem Abta­ sten von Koeffizienten einer formadaptiven DCT bzw. diskre­ ten Cosinustransformation von Blöcken, die durch die Form­ adaptive DCT transformiert sind, auf eine Zickzackweise le­ diglich solche Blöcke abgetastet werden, die solche Koeffi­ zienten der formadaptiven DCT enthalten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels einer Vor­ richtung nach Anspruch 1 oder 4 bzw. eines Verfahrens nach Anspruch 5, 8 oder 10 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß einem ersten Aspekt schafft die vorliegende Er­ findung eine Vorrichtung zum Codieren mit einer formadapti­ ven DCT von Bildsignalen, die aufweist: eine Zickzackab­ taststeuereinrichtung zum Aufnehmen von Koeffizienten der DCT, die aus einer Einrichtung zur formadaptiven DCT ausge­ geben werden, zum Trennen eines abzutastenden Eingangsbild­ signals in zwei Segmente, von denen eines die Koeffizienten der DCT enthält, während das andere keine Koeffizienten der DCT enthält, auf der Grundlage der aufgenommenen Koeffizi­ enten der DCT und zum Steuern eines Abtastbetriebs einer gesteuerten Zickzackabtasteinrichtung auf der Grundlage des Ergebnisses der Trennung auf eine solche Weise, daß das Segment, das die Koeffizienten der DCT enthält, in einer Zickzackabtastreihenfolge abgetastet wird, während das Seg­ ment, das keine Koeffizienten der DCT enthält, aus der Zickzackabtastreihenfolge ausgeschlossen wird, wodurch es übersprungen wird; und die gesteuerte Zickzackabtastein­ richtung zum Abtasten von Koeffizienten, die nach einer Quantisierung der Koeffizienten der DCT, die in dem Ein­ gangsbildsignal enthalten sind, erzielt werden, in der Zickzackabtastreihenfolge, während das Segment, das keine Koeffizienten der DCT enthält, als Reaktion auf ein Sprungsignal, das von der Zickzackabtaststeuereinrichtung erzeugt wird, aus der Zickzackabtastreihenfolge ausge­ schlossen wird, wodurch es übersprungen wird.

Die Zickzackabtaststeuereinrichtung weist eine Einheit zum Ausbilden einer Formmaske für Koeffizienten der form­ adaptiven DCT zum Ausbilden einer Formmaske für Koeffizien­ ten der formadaptiven DCT, die einen Maskenabschnitt, der dem Segment entspricht, das Koeffizienten der DCT enthält, und einen Nichtmaskenabschnitt aufweist, der dem Segment entspricht, das keine Koeffizienten der DCT enthält, und eine Zickzackabtaststeuereinheit zum Erzeugen eines Sprungsignals auf, wenn das Segment, das keine Koeffizien­ ten der DCT enthält, von dem Nichtmaskenabschnitt der Form­ maske für Koeffizienten der formadaptiven DCT angezeigt wird, um das angezeigte Segment aus der Zickzackabtastrei­ henfolge auszuschließen, wodurch es übersprungen wird.

Gemäß einem zweiten Aspekt schafft die vorliegende Er­ findung ein Verfahren zum Codieren mit einer formadaptiven DCT von Bildsignalen, bei dem das Verfahren nach einem Ab­ tasten quantisierter Koeffizienten der formadaptiven DCT von Objektblöcken einer Bildinformation, die durch die formadaptive DCT transformiert ist, das Verfahren einen Schritt eines lediglichen Abtastens der quantisierten Koef­ fizienten der formadaptiven DCT auf eine Zickzackweise auf­ weist.

Gemäß einem dritten Aspekt schafft die vorliegende Er­ findung ein Verfahren zum Codieren mit einer formadaptiven DCT von Bildsignalen, das die folgenden Schritte aufweist: einen Schritt zum Unterscheiden, ob die Koeffizienten der formadaptiven DCT in der transformierten Bildinformation vorhanden sind oder nicht; und einen Schritt zum lediglich teilweisen Abtasten der quantisierten Koeffizienten der formadaptiven DCT in Übereinstimmung mit dem Unterschei­ dungsschritt; bei dem der Schritt eines teilweisen Abta­ stens einen Schritt zum Zickzackabtasten durch eine normale Sequenz in einem Fall, in dem die Koeffizienten der form­ adaptiven DCT in der transformierten Bildinformation vor­ handen sind, und einen Schritt zum Überspringen eines Zick­ zackabtastausgangssignals in dem Fall aufweist, in dem die Koeffizienten der formadaptiven DCT nicht in der transfor­ mierten Bildinformation vorhanden sind.

Gemäß einem vierten Aspekt schafft die vorliegende Er­ findung ein Verfahren zum Codieren mit einer formadaptiven DCT von Bildsignalen, das die folgenden Schritte aufweist: einen Schritt zum Unterscheiden, ob die Koeffizienten der formadaptiven DCT in der transformierten Bildinformation vorhanden sind oder nicht; einen Schritt zum Erzeugen einer binären Maske in Übereinstimmung mit dem Unterscheidungs­ schritt; einen Schritt zum Quantisieren der Koeffizienten der formadaptiven DCT; einen Schritt zum Zickzackabtasten der quantisierten Koeffizienten der formadaptiven DCT; ei­ nen Schritt zum Umschalten des abgetasteten Ausgangs­ signals, daß es in einem Fall übersprungen wird, in dem die Koeffizienten der formadaptiven DCT nicht vorhanden sind, durch Vergleichen des abgetasteten Ausgangssignals mit der binären Maske, und zum Umschalten des abgetasteten Aus­ gangssignals, daß es in einem Fall ausgegeben wird, in dem die Koeffizienten der formadaptiven DCT vorhanden sind, durch Vergleichen des abgetasteten Ausgangssignals mit der binären Maske; und einen Schritt zum Codieren mit variabler Länge in Übereinstimmung mit dem Umschaltschritt unter Be­ rücksichtigung des abgetasteten Ausgangssignals, daß es in einem Fall ausgegeben wird, in dem lediglich die Koeffizi­ enten der formadaptiven DCT vorhanden sind.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Zick­ zackabtastens zur Lauflängencodierung von Koeffizienten einer formadaptiven DCT im Stand der Technik;

Fig. 2A eine schematische Ansicht eines allge­ meinen Bildrasters;

Fig. 2B eine schematische Ansicht eines in dem Bildraster in Fig. 2A beinhalteten Ein­ heitsblocks;

Fig. 3A bis 3F schematische Ansichten jeweiliger auf­ einanderfolgender bei einer formadapti­ ven DCT im Stand der Technik durchge­ führter Schritte;

Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Zick­ zackabtastens zur Lauflängencodierung von Koeffizienten einer formadaptiven DCT gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum formadaptiven Codieren von Bildsi­ gnalen im Stand der Technik;

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum formadaptiven Codieren von Bildsi­ gnalen gemäß der vorliegenden Erfin­ dung;

Fig. 7A eine schematische Ansicht eines gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten zu codierenden Objektblocks;

Fig. 7B eine schematische Ansicht eines gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten Blocks von Koeffizienten der formadap­ tiven DCT; und

Fig. 7C eine schematische Ansicht einer gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten Formmaske für Koeffizienten der form­ adaptiven DCT.

Es folgt die Beschreibung von bevorzugten Ausführungs­ beispielen der vorliegenden Erfindung.

Fig. 6 stellt eine Vorrichtung zum formadaptiven Codie­ ren von Bildsignalen gemäß der vorliegenden Erfindung dar. In Fig. 6 sind Elemente, die jeweils denen in Fig. 5 ent­ sprechen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Wie es in Fig. 6 gezeigt ist, beinhaltet die Vorrich­ tung eine Zickzackabtaststeuereinheit 100 und eine gesteu­ erte Zickzackabtasteinheit 200. Die Zickzackabtaststeuer­ einheit 100 nimmt Koeffizienten einer DCT auf, die von ei­ ner Einheit 10 zur formadaptiven DCT erzeugt werden, und trennt ein abzutastendes Eingangsbildsignal in zwei Seg­ mente, von denen eines die Koeffizienten der DCT enthält, während das andere keine Koeffizienten der DCT enthält, auf der Grundlage der aufgenommenen Koeffizienten der DCT. Auf der Grundlage des Ergebnisses der Trennung steuert die Zickzackabtaststeuereinheit 100 einen Abtastbetrieb der ge­ steuerten Zickzackabtasteinheit 200 auf eine solche Weise, daß das Segment, das die Koeffizienten der DCT enthält, in einer Zickzackabtastreihenfolge abgetastet wird, während das Segment, das keine Koeffizienten der DCT enthält, aus der Zickzackabtastreihenfolge ausgeschlossen wird- wodurch es übersprungen wird. Die gesteuerte Zickzackabtasteinheit 200 tastet Koeffizienten, die nach einem Quantisieren der Koeffizienten der DCT, die in dem Eingangsbildsignal ent­ halten sind, erzielt werden, in der Zickzackabtastreihen­ folge ab, während sie als Reaktion auf ein Sprungsignal, das von der Zickzackabtaststeuereinheit 100 erzeugt wird, das Segment, das keine DCT-Koeffizienten enthält, aus der Zickzackabtastreihenfolge ausschließt, wodurch es über­ sprungen wird.

Vorzugsweise beinhaltet die Zickzackabtaststeuereinheit 100 eine Einheit 110 zum Ausbilden einer Formmaske für Koeffizienten der formadaptiven DCT und eine Zickzackab­ taststeuereinheit 120. Die Einheit 110 zum Ausbilden einer Formmaske für Koeffizienten der formadaptiven DCT ist in der Lage, eine Formmaske für Koeffizienten der formadapti­ ven DCT auszubilden, die einen Maskenabschnitt, der dem Segment entspricht, das die Koeffizienten der DCT enthält, und einen Nichtmaskenabschnitt aufweist, der dem Segment entspricht, das keine Koeffizienten der DCT enthält. Ande­ rerseits erzeugt die Zickzackabtaststeuereinheit 120 ein Sprungsignal, wenn das Segment, das keine Koeffizienten der DCT enthält, von dem Nichtmaskenabschnitt der Formmaske für Koeffizienten der formadaptiven DCT angezeigt wird, um das angezeigte Segment aus der Zickzackabtastreihenfolge aus zu­ schließen, wodurch es übersprungen wird.

Die Formmaskenausbildungsinformation wird wie bei einem Bildobjektebenen- bzw. VOP-Codierer durch eine Formungsco­ dierungsstufe zu dem Codierer übertragen.

Die gesteuerte Zickzackabtasteinheit 200 beinhaltet eine Zickzackabtasteinheit 12 zum Abtasten der Koeffizien­ ten der formadaptiven DCT auf eine Zickzackweise und eine Schalteinheit 210 zum Aufnehmen dem Sprungsignals von der Zickzackabtaststeuereinheit 120 und zum Durchführen eines Schaltbetriebs zum Überspringen eines Ausgebens einer abge­ tasteten Information aus der Zickzackabtasteinheit 12 als Reaktion auf das Sprungsignal.

Das formadaptive Codieren von Bildsignalen, das von der vorhergehenden Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, wird nun beschrieben.

Es wird angenommen, daß eine durch das formadaptive Co­ dieren gemäß der vorliegenden Erfindung zu verarbeitende Bildinformation die Form eines Blocks von M×N aufweist, wie er in Fig. 7A gezeigt ist, welcher eine zu codierende Ob­ jektinformation innerhalb des Blocks von M×N zusammen mit einer anderen Information als der Objektinformation bein­ haltet.

Wenn die Bildinformation "a" die die Objektinformation beinhaltet, in die Eingangsstufe der Einheit 10 zur form­ adaptiven DCT eingegeben wird, die in Fig. 6 gezeigt ist, wird die Objektinformation durch die bekannte formadaptive DCT transformiert. Als Ergebnis werden die Blöcke der Koef­ fizienten der formadaptiven DCT, wie sie in Fig. 7B gezeigt sind, an der Ausgangsstufe a2 der Einheit 10 zur formadap­ tiven DCT ausgegeben.

Die Blöcke der Koeffizienten der formadaptiven DCT wer­ den an eine Eingangsstufe b1 einer Quantisierungseinheit 11 angelegt und dann quantisiert (Quantisierungsschritt). Die quantisierten Blöcke der Koeffizienten der DCT werden zu der Zickzackabtasteinheit 12 übertragen, die in der gesteu­ erten Zickzackabtasteinheit 200 enthalten ist. Die Zick­ zackabtasteinheit 12 führt einen Zickzackabtastbetrieb für die aufgenommenen Blöcke der Koeffizienten der DCT auf eine herkömmliche Weise durch, wie es in Fig. 1 gezeigt ist (Zickzackabtastschritt).

Die Blöcke der Koeffizienten der DCT werden ebenso an die Einheit 110 zum Ausbilden der Formmaske für Koeffizien­ ten der formadaptiven DCT der Zickzackabtaststeuereinheit 100 angelegt. Auf der Grundlage der aufgenommenen Blöcke der Koeffizienten der DCT bildet die Einheit 110 zum Aus­ bilden einer Formmaske für Koeffizienten der formadaptiven DCT eine Formmaske für Koeffizienten der formadaptiven DCT aus, die einen Abschnitt (schwarzen Abschnitt), der den Blöcken entspricht, die die Koeffizienten der DCT enthal­ ten, und einen Abschnitt (weißen Abschnitt) aufweist, der den Blöcken entspricht, die keine Koeffizienten der DCT ent­ halten, wie es in Fig. 7C gezeigt ist. Das Ausbilden dieser Maske kann durch ein Definieren der Blöcke, die Koeffizien­ ten der DCT enthalten, als "1" (oder "0") und der Blöcken die keine Koeffizienten der DCT enthalten, als "0" (oder "1") erzielt werden (ein Unterscheidungsschritt und ein Schritt zum Erzeugen einer binären Maske.

Diese Formmaske für Koeffizienten der formadaptiven DCT wird an einer Ausgangsstufe a3 der Einheit 110 zum Ausbil­ den einer Formmaske für Koeffizienten der formadaptiven DCT ausgegeben und dann zu der Zickzackabtaststeuereinheit 120 übertragen. Auf der Grundlage der Formmaske für Koeffizien­ ten der formadaptiven DCT steuert die Zickzackabtaststeuer­ einheit 120 die Schalteinheit 210 der gesteuerten Zickzack­ abtasteinheit 200.

Wenn die Formmaske für Koeffizienten der formadaptiven DCT, die an der Ausgangsstufe a3 der Einheit 110 zum Aus­ bilden einer Formmaske für Koeffizienten der formadaptiven DCT ausgegeben wird, eine Form aufweist, die in Fig 4 ge­ zeigt ist, erzeugt dann die Zickzackabtaststeuereinheit 120 durch ihre Ausgangsstufe a4 ein Steuersignal zum Steuern der Schalteinheit 210, das diese zu jedem Zeitpunkt ausge­ schaltet wird, zu dem alle Blöcke a bis i, die keine Koef­ fizienten der DCT enthalten, abgetastet werden, wodurch be­ wirkt wird, daß die Zickzackabtasteinheit 12 ein Ausgeben von abgetasteten Ergebnissen, die den Koeffizientenblöcken a bis i zugehörig sind, überspringt.

Während bei dem sequentiellen Abtasten im Stand der Technik wie es in Fig. 1 gezeigt ist, alle jeweiligen Blöcke unberücksichtigt dessen abgetastet werden, ob sie Koeffizienten der DCT enthalten oder nicht, werden unter dem Steuern der Zickzackabtaststeuereinheit 120 gemäß der vorliegenden Erfindung Ausgangssignale aus der gesteuerten Zickzackabtasteinheit 200, die jeweiligen Blöcken zugehörig sind, die keine Koeffizienten der DCT enthalten, durch er­ zwungenes Ausschalten der Schalteinheit 210, wenn diese je­ weiligen Ausgangssignale von der Zickzackabtasteinheit 12 erzeugt werden, abgeschnitten (ein Schaltschritt). Demgemäß können gemäß der vorliegenden Erfindung lediglich Ausgangs­ signale aus der gesteuerten Zickzackabtasteinheit 200, die jeweiligen Blöcken entsprechen, die Koeffizienten der DCT enthalten, an die Einheit 13 zum Codieren mit variabler Länge angelegt werden. Somit kann eine genaue adaptive Bit­ zuordnung, die von der Koeffizientenerzeugungshäufigkeit bzw. -frequenz abhängt, erzielt werden. Deshalb ist es mög­ lich, die Datenmenge, die aus der Einheit 13 zum Codieren mit variabler Länge ausgegeben wird, zu verringern, wodurch die Übertragungsdatenmenge verringert wird.

Anders ausgedrückt werden gemäß der vorliegenden Erfin­ dung lediglich Blöcke, die Koeffizienten der DCT enthalten, abgetastet, wohingegen Blöcke, die keine Koeffizienten der DCT enthalten, übersprungen werden. Demgemäß berechnet die Einheit 13 zum Codieren mit variabler Länge, welche eine Bitzuordnung auf der Grundlage von EREIGNISSEN durchführt, von denen jedes eine Kombination von LAST, RUN und LEVEL ist, keine unnötigen Werte RUN, da die Blöcke, die keine Koeffizienten der DCT enthalten, bei dem Zickzackabtastbe­ trieb übersprungen werden, wodurch die Anzahl von Nullkoef­ fizienten verringert wird. Demgemäß ist es möglich, die Übertragung von unnötigen Bits zu unterdrücken, während Redundanzbits verwendet werden, um die Bildqualität zu ver­ bessern. Als Ergebnis können Bilddienste mit hoher Qualität mit niedrigen Bitraten erzielt werden (Schritt eines Codie­ rens mit variabler Länge).

Wie es aus der vorhergehenden Beschreibung ersichtlich ist, schafft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum formadaptiven Codieren von Bildsignalen, bei dem nach einem Abtasten von Koeffizienten der formadap­ tiven DCT von Blöcken, die durch die formadaptive DCT transformiert werden, auf eine Zickzackweise lediglich Blöcke, die solche Koeffizienten der formadaptiven DCT ent­ halten, abgetastet werden, während Blöcke, die keine Koef­ fizienten der formadaptiven DCT enthalten, übersprungen werden. Nach dem Codieren mit variabler Länge kann demgemäß eine genaue Bitzuordnung, die von der Koeffizientenerzeu­ gungshäufigkeit abhängt, erzielt werden. Als Ergebnis kann die Codierungsdatenmenge verringert werden.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum formadaptiven Codieren mit einer dis­ kreten Cosinustransformation von Bildsignalen, die auf­ weist:
eine Zickzackabtaststeuereinrichtung (100) zum Aufneh­ men von Koeffizienten der diskreten Cosinustransforma­ tion, die aus einer Einrichtung (10) zur formadaptiven diskreten Cosinustransformation ausgegeben werden, zum Trennen eines abzutastenden Eingangsbildsignals in zwei Segmente, von denen eines die Koeffizienten der diskre­ ten Cosinustransformation enthält, während das andere keine Koeffizienten der diskreten Cosinustransformation enthält, auf der Grundlage der aufgenommenen Koeffizi­ enten der diskreten Cosinustransformation und zum Steu­ ern eines Abtastbetriebs einer gesteuerten Zickzackab­ tasteinrichtung (200) auf der Grundlage des Ergebnisses der Trennung auf eine solche Weise, daß das Segment, das die Koeffizienten der diskreten Cosinustransforma­ tion enthält, in einer Zickzackabtastreihenfolge abge­ tastet wird, während das Segment, das keine Koeffizien­ ten der diskreten Cosinustransformation enthält, aus der Zickzackabtastreihenfolge ausgeschlossen wird, wo­ durch es übersprungen wird; und
die gesteuerte Zickzackabtasteinrichtung zum Abtasten von Koeffizienten, die nach einem Quantisieren der Koeffizienten der diskreten Cosinustransformation, die in dem Eingangsbildsignal enthalten sind, erzielt wer­ den, in der Zickzackabtastreihenfolge, während das Seg­ ment, das keine Koeffizienten der diskreten Cosinus­ transformation enthält, als Reaktion auf ein Sprungsi­ gnal, das von der Zickzackabtaststeuereinrichtung (100) erzeugt wird, aus der Zickzackabtastreihenfolge ausge­ schlossen wird, wodurch es übersprungen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zickzackabtaststeuereinrichtung (100) aufweist:
eine Einheit (110) zum Ausbilden einer Formmaske für Koeffizienten der formadaptiven diskreten Cosinustrans­ formation, die einen Maskenabschnitt, der dem Segment entspricht, das Koeffizienten der diskreten Cosinus­ transformation enthält, und einen Nichtmaskenabschnitt aufweist, der dem Segment entspricht, das keine Koeffi­ zienten der diskreten Cosinustransformation enthält; und
eine Zickzackabtaststeuereinheit (120) zum Erzeugen ei­ nes Sprungsignals, wenn das Segment, das keine Koeffi­ zienten der diskreten Cosinustransformation enthält, durch den Nichtmaskenabschnitt der Formmaske für Koef­ fizienten der formadaptiven diskreten Cosinustransfor­ mation angezeigt wird, um das angezeigte Segment aus der Zickzackabtastreihenfolge auszuschließen, wodurch es übersprungen wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesteuerte Zickzackabtasteinrichtung (200) auf­ weist:
eine Zickzackabtasteinheit (12) zum Abtasten von Koef­ fizienten der formadaptiven diskreten Cosinustransfor­ mation auf eine Zickzackweise; und
eine Schalteinheit (210) zum Aufnehmen des Sprungsi­ gnals aus der Zickzackabtaststeuereinheit (12) und zum Durchführen eines Schaltbetriebs zum Überspringen eines Ausgebens einer abgetasteten Information aus der Zick­ zackabtasteinheit (12) als Reaktion auf das Sprungsi­ gnal.

4. Vorrichtung zum formadaptiven Codieren mit einer dis­ kreten Cosinustransformation von Bildsignalen, die auf­ weist:
eine Zickzackabtaststeuereinrichtung (100) zum Aufneh­ men von Koeffizienten der diskreten Cosinustransforma­ tion, die aus einer Einrichtung (10) zur formadaptiven diskreten Cosinustransformation ausgegeben werden, zum Trennen eines abzutastenden Eingangsbildsignals in zwei Segmente, von denen eines die Koeffizienten der diskre­ ten Cosinustransformation enthält, während das andere keine Koeffizienten der diskreten Cosinustransformation enthält, auf der Grundlage der aufgenommenen Koeffizi­ enten der diskreten Cosinustransformation und zum Steu­ ern eines Abtastbetriebs einer gesteuerten Zickzackab­ tasteinrichtung (200) auf der Grundlage des Ergebnisses der Trennung auf eine solche Weise, daß das Segment, das die Koeffizienten der diskreten Cosinustransforma­ tion enthält, in einer Zickzackabtastreihenfolge abge­ tastet wird, während das Segment, das keine Koeffizien­ ten der diskreten Cosinustransformation enthält, aus der Zickzackabtastreihenfolge ausgeschlossen wird, wo­ durch es übersprungen wird;
eine Quantisierungseinrichtung (11) zum Quantisieren der Koeffizienten der diskreten Cosinustransformation, die aus der Einrichtung (10) zur formadaptiven diskre­ ten Cosinustransformation ausgegeben werden;
die gesteuerte Zickzackabtasteinrichtung (200) zum Ab­ tasten von Koeffizienten, die nach einem Quantisieren der Koeffizienten der diskreten Cosinustransformation in der Quantisierungseinrichtung (11) erzielt werden, in der Zickzackabtastreihenfolge, während das Segment, das keine Koeffizienten der diskreten Cosinustransfor­ mation enthält, als Reaktion auf ein Sprungsignal, das von der Zickzackabtaststeuereinrichtung (100) erzeugt wird, aus der Zickzackabtastreihenfolge ausgeschlossen wird, wodurch es übersprungen wird;
eine Einrichtung (13) zum Codieren mit variabler Länge zum Durchführen eines Codierens mit variabler Länge der Koeffizienten der diskreten Cosinustransformation in Übereinstimmung mit der Erzeugungshäufigkelt der Koef­ fizienten der diskreten Cosinustransformation bei dem Abtastbetrieb der gesteuerten Zickzackabtasteinrichtung (200);
einem Puffer (14) zum Puffern codierter Daten, die aus der Einrichtung (13) zum Codieren mit variabler Länge ausgegeben werden und zum Anlegen eines Signals, das eine Puffervollständigkeit anzeigt, an eine Puffersteu­ ereinrichtung (15); und
die Puffersteuereinrichtung (15) zum Steuern der Quan­ tisierungseinrichtung (11) in Übereinstimmung mit der Puffervollständigkeit, um eine erwünschte Bildqualität zu erzielen.

5. Verfahren zum formadaptiven Codieren mit einer diskre­ ten Cosinustransformation von Bildsignalen, bei dem das Verfahren nach einem Abtasten quantisierter Koeffizien­ ten der diskreten Cosinustransformation von Blöcken ei­ ner Bildinformation, die durch die formadaptive dis­ krete Cosinustransformation transformiert sind, auf eine Zickzackweise, einen Schritt eines lediglichen Ab­ tastens solcher Blöcke aufweist, die die Koeffizienten der formadaptiven diskreten Cosinustransformation ent­ halten.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Schritt zum Unterscheiden aufweist, ob die Koeffizienten der formadaptiven diskreten Cosinustrans­ formation in der transformierten Bildinformation vor­ handen sind oder nicht.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterscheidungsschritt eine binäre Maske auf der Grundlage der transformierten Bildinformation verwen­ det.

8. Verfahren zum Codieren mit einer formadaptiven diskre­ ten Cosinustransformation von Bildsignalen, das die folgenden Schritte aufweist:
einen Schritt zum Unterscheiden, ob die Koeffizienten der formadaptiven diskreten Cosinustransformation in der transformierten Bildinformation vorhanden sind oder nicht; und
einen Schritt zum lediglich teilweisen Abtasten der quantisierten Koeffizienten der formadaptiven diskreten Cosinustransformation in Übereinstimmung mit dem Unter­ scheidungsschritt,
bei dem der Schritt eines teilweisen Abtastens beinhal­ tet:
einen Schritt zum Zickzackabtasten in einer normalen Reihenfolge in dem Fall, in dem die Koeffizienten der formadaptiven diskreten Cosinustransformation in der transformierten Bildinformation vorhanden sind, und
einen Schritt zum Überspringen eines zickzackabgetaste­ ten Ausgangssignals in dem Fall, in dem die Koeffizien­ ten der formadaptiven diskreten Cosinustransformation nicht in der transformierten Bildinformation vorhanden sind.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterscheidungsschritt eine binäre Maske auf der Grundlage der transformierten Bildinformation verwen­ det.

10. Verfahren zum formadaptiven Codieren mit einer diskre­ ten Cosinustransformation von Bildsignalen, das die folgenden Schritte aufweist:
einen Schritt zum Unterscheiden ob die Koeffizienten der formadaptiven diskreten Cosinustransformation in der transformierten Bildinformation vorhanden sind oder nicht;
einen Schritt zum Erzeugen einer binären Maske in Über­ einstimmung mit dem Unterscheidungsschritt;
einen Schritt zum Quantisieren der Koeffizienten der formadaptiven diskreten Cosinustransformation;
einen Schritt zum Zickzackabtasten der quantisierten Koeffizienten der formadaptiven diskreten Cosinustrans­ formation;
einen Schritt zum Schalten des abgetasteten Ausgangs­ signals, daß es in einem Fall, in dem die Koeffizienten der formadaptiven diskreten Cosinustransformation nicht vorhanden sind, durch Vergleichen des abgetasteten Aus­ gangssignals mit der binären Maske übersprungen werden, und zum Schalten des abgetasteten Ausgangssignals, daß es in dem Fall ausgegeben wird, in dem die Koeffizien­ ten der formadaptiven diskreten Cosinustransformation vorhanden sind, durch Vergleichen des abgetasteten Aus­ gangssignals mit der binären Maske; und
einen Schritt zum Codieren mit variabler Länge in Über­ einstimmung mit dem Schaltschritt unter Berücksichti­ gung, daß das abgetastete Ausgangssignal, in dem Fall auszugeben ist, in dem lediglich die Koeffizienten der formadaptiven diskreten Cosinustransformation vorhanden sind.