DE19737805A1

DE19737805A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Kodieren eines Bewegungsvektors

Info

Publication number: DE19737805A1
Application number: DE1997137805
Authority: DE
Inventors: Sang-Hoon Lee
Original assignee: Daewoo Electronics Co Ltd
Current assignee: WiniaDaewoo Co Ltd
Priority date: 1997-08-12
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 1999-02-18
Also published as: JPH1175188A; GB9717793D0; CN1208313A; KR100252342B1; FR2767440A1; KR19990015907A; GB2328337A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und eine Vorrichtung zum Kodieren eines Bewegungsvektors; und ins besondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kodieren eines Bewegungsvektors von einem Suchblock, basierend auf einer Abweichung von Bewegungsvektoren von Referenzblöcken davon.

In Fernsehen digital übertragenden Systemen, wie einem Video-Telefon-, einem Telekonferenz- und einem hochauflö senden Fernsehsystem, wird eine große Anzahl digitaler Daten zum Definieren jedes Video-Halbbildsignals bzw. Vi deo-Vollbildsignals bzw. Video-Teilbildsignals benötigt, da ein Video-Zeilensignal in dem Video-Bildsignal eine Folge digitaler Daten aufweist, die als Pixelwerte be zeichnet werden. Da jedoch die verfügbare Frequenz- Bandbreite eines herkömmlichen Übertragungskanals be grenzt ist, um die große Anzahl digitaler Daten über die sen zu übertragen, ist es erforderlich, das Volumen der Daten anhand verschiedener Datenkomprimierungstechniken zu komprimieren oder zu reduzieren, insbesondere im Falle solcher Videosignalkodierer niedriger Bit-Rate wie ein Video-Telefon- und ein Telekonferenzsystem. Unter ver schiedenen Videokomprimierungstechniken ist die sogenann te Hybrid-Kodierungstechnik, die zeitliche und räumliche Komprimierungstechniken zusammen mit einer statistischen Komprimierungstechnik kombiniert, als die effektivste be kannt.

Die meisten Hybrid-Kodierungstechniken verwenden eine be wegungskompensierte DPCM (Differenz-Pulscodemodulation), eine zweidimensionale DCT (diskrete Kosinustransformati on), eine Quantisierung der DCT-Koeffizienten und eine VLC (variable Lauflängenkodierung bzw. "variable length coding"). Die bewegungskompensierte DPCM ist ein Verfah ren zum Abschätzen der Bewegung eines Objektes zwischen dem aktuellen Bild und seinem vorhergehenden Bild und zur Vorhersage des aktuellen Bildes entsprechend dem Bewe gungsfluß dieses Objektes, um ein Differenzsignal zu er zeugen, das den Unterschied zwischen dem aktuellen Bild und seiner Vorhersage darstellt. Unter dem Begriff "Bild" wird in den gesamten Unterlagen entweder ein Voll-, Halb- oder Teilbild verstanden.

Genauer gesagt werden in der bewegungskompensierten DPCM Daten des aktuellen Bildes aus den entsprechenden Daten des vorhergehenden Bildes basierend auf einer Abschätzung der Bewegung zwischen dem aktuellen und dem vorhergehen den Bild vorhergesagt. Eine so abgeschätzte Bewegung kann in Form von zweidimensionalen Bewegungsvektoren beschrie ben werden, die die Verschiebung der Pixel zwischen dem vorhergehenden und dem aktuellen Bild darstellen.

Es gibt zwei grundsätzliche Ansätze, die Verschiebung der Pixel eines Objektes abzuschätzen: Einer ist eine Block-zu- Block-Abschätzung und der andere ein Pixel-zu-Pixel- Ansatz. In dem Pixel-zu-Pixel-Ansatz wird eine Verschie bung für jeden und für alle Pixel bestimmt. Diese Technik ermöglicht eine genauere Abschätzung des Pixel-Wertes und läßt Skalierungsänderungen und nicht-translatorische Be wegungen, z. B. Skalierungsänderungen und Rotationen, des Objektes leicht handhaben. Jedoch ist es in dem Pixel-zu- Pixel-Ansatz praktisch unmöglich, die gesamte Bewegungs vektorgesamtinformation an einen Empfänger zu über tragen, da ein Bewegungsvektor bei jedem und für alle Pi xel bestimmt wird.

Für die Block-zu-Block-Bewegungsabschätzung wird ein ak tuelles Bild andererseits in eine Vielzahl an Suchblöcken aufgeteilt. Um einen Bewegungsvektor für einen Suchblock in dem aktuellen Bild zu bestimmen, wird eine Ähnlich keitsberechnung zwischen dem Suchblock des aktuellen Bil des und jedem einer Vielzahl gleich großer in Frage kom mender Blöcke durchgeführt, die in einem im allgemeinen großen Suchbereich innerhalb eines Referenzbildes enthal ten sind. Eine Fehlerfunktion, wie der mittlere absolute Fehler oder der mittlere quadratische Fehler, wird ver wendet, um die Ähnlichkeitsmessung zwischen dem Suchblock des aktuellen Bildes und einem der in Frage kommenden Blöcke in dem Suchbereich des vorhergehenden Bildes durchzuführen. Und der Bewegungsvektor stellt per defini tionem die Verschiebung zwischen dem Suchblock und einem in Frage kommenden Block dar, der eine minimale Fehler funktion ergibt.

Mit Bezug auf Fig. 2 ist ein schematisches Blockdiagramm einer bekannten Vorrichtung zum Kodieren eines Bewegungs vektors eines Suchblockes gezeigt, basierend auf einem Zentralwert der Bewegungsvektoren von benachbarten Such blöcken.

Bewegungsvektorinformation wird nacheinander für jeden Suchblock des aktuellen Bildes in einen Speicher 10, eine Referenzbewegungsvektor-Auswahlschaltung 20 und einen Differenzkodierer 40 eingegeben, wobei die Bewegungsvek torinformation für einen Suchblock Positionsdaten des Suchblockes innerhalb des Bildes und seines Bewegungsvek tor aufweist, wobei der Bewegungsvektor durch eine hori zontale und eine vertikale Komponente dargestellt wird.

Der Speicher 10 speichert die Bewegungsvektoren unter Verwendung der Positionsdaten davon als ihre Adressen.

Die Referenzbewegungsvektor-Auswahlschaltung 20 bestimmt Referenzsuchblöcke eines aktuellen Suchblockes, basierend auf dessen Positionsdaten, und holt aus dem Speicher 10 Bewegungsvektoren der Referenzsuchblöcke, wobei die Refe renzsuchblöcke eine vorgegebene positionelle Beziehung zu dem aktuellen Suchblock aufweisen. Beispielsweise können wie in MPEG ("Moving Pictures Expert Group")-4, Video Ve rification Model Version 7.0, ISO/TEC JTC1/SC29/WG11, MPEG97/1642 offenbart, drei Blöcke an der linken, der oberen und der oberen rechten Ecke des aktuellen Such blockes als die Referenzsuchblöcke festgelegt werden. Die Bewegungsvektoren der Referenzsuchblöcke werden einer Vorhersage-Bestimmungsschaltung 30 als Referenzbewegungs vektoren für den Bewegungsvektor des aktuellen Suchblockes ("aktueller Bewegungsvektor") bereitgestellt. Als Antwort auf den Referenzbewegungsvektor bestimmt die Vor hersage-Bestimmungsschaltung 30 eine Vorhersage bzw. ei nen Prädikator des aktuellen Bewegungsvektors und stellt dieselbe dem Differenzkodierer 40 bereit, wobei eine ho rizontale und eine vertikale Komponente der Vorhersage jeweils Zentralwerte der horizontalen und der vertikalen Komponenten der Referenzbewegungsvektoren sind.

Der Differenzkodierer 40 ermittelt Richtungsunterschiede zwischen dem aktuellen Bewegungsvektor und dessen Vorher sage, basierend auf einer DPCM (Differenz-Pulscode modulation)-Technik, und kodiert die Unterschiede bei spielsweise mittels der variablen Lauflängenkodierung (VLC)-Technik. Die kodierten Unterschiede werden dann ei nem Dekoder an einem Empfangsende als ein kodierter Bewe gungsvektor des aktuellen Suchblockes übertragen.

Der Kodiervorgang eines Bewegungsvektors eines Suchblockes, basierend auf dessen Vorhersage, kann effektiv die Anzahl der den Bewegungsvektor darstellenden Daten redu zieren, da der Unterschied zwischen einem Bewegungsvektor und dessen Vorhersage in den meisten Fällen normalerweise kleiner als der Bewegungsvektor selbst ist.

In bestimmten Fällen jedoch, beispielsweise wenn die Re ferenzbewegungsvektoren große Variationen aufweisen, kann das bekannte Vorhersage-Bestimmungsverfahren, basierend auf der oben beschriebenen einfachen Filterung, keine op timale Vorhersage eines Bewegungsvektors erzeugen, was zu einer verschlechterten Kodiereffizienz führt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und ei ne Vorrichtung zu schaffen, das/die eine optimale Vorher sage eines Bewegungsvektors bestimmen kann, und dadurch die Kodiereffizienz des Bewegungsvektors verbessern.

Die Erfindung löst diese Aufgabe jeweils mit den Gegen ständen der Ansprüche 1, 6 und 12.

Nach Anspruch 1 ist ein Verfahren zum Kodieren eines ak tuellen Bewegungsvektors geschaffen, basierend auf einer Vielzahl an Referenzbewegungsvektoren, wobei jeder Bewe gungsvektor eine erste und eine zweite Komponente auf weist, bei welchem:

(a) eine erste Vorhersage bzw. Prädikator mit einer ersten und einer zweiten Komponente ermittelt wird, wobei die erste Komponente der ersten Vorhersage einen Zentral wert der ersten Komponenten der Referenzbewegungsvektoren und die zweite Komponente der ersten Vorhersage einen Zentralwert der zweiten Komponenten der Referenzbewe gungsvektoren darstellt;
(b) erste absolute Differenzen zwischen der ersten Komponente des aktuellen Bewegungsvektors und den ersten Komponenten der Referenzbewegungsvektoren und zweite ab solute Differenzen zwischen der zweiten Komponente des aktuellen Bewegungsvektors und den zweiten Komponenten der Referenzbewegungsvektoren berechnet werden, um da durch unter den ersten und den zweiten Komponenten der Referenzbewegungsvektoren eine kleinste erste Komponente und eine kleinste zweite Komponente aufzufinden, die je weils eine kleinste erste absolute Differenz und eine kleinste zweite absolute Differenz ergeben;
(c) eine zweite Vorhersage bestimmt wird, welche die in Schritt (b) aufgefundene kleinste erste und kleinste zweite Komponente aufweist;
(d) ein erstes und ein zweites Flag-Signal erzeugt wird, welches jeweils die in Schritt (b) aufgefundene er ste und zweite Komponente darstellt;
(e) ein Streuwert der Referenzbewegungsvektoren be rechnet wird und der Streuwert mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen wird, um dadurch ein erstes Aus wahlsignal zu erzeugen, wenn der Streuwert kleiner als der Schwellwert ist, und andernfalls ein zweites Auswahl signal zu erzeugen, wobei der Streuwert den Abstandsgrad der Referenzbewegungsvektoren zueinander anzeigt; und
(f) der aktuelle Bewegungsvektor, basierend auf der ersten Vorhersage als Antwort auf das erste Auswahlsi gnal, und der aktuelle Bewegungsvektor, basierend auf der zweiten Vorhersage sowie das erste und das zweite Flag- Signal als Antwort auf das zweite Auswahlsignal, kodiert werden, und dadurch kodierte Daten des aktuellen Bewe gungsvektors erzeugt werden.

Nach Anspruch 6 ist ein Verfahren zum Kodieren eines ak tuellen Bewegungsvektors geschaffen, basierend auf einer Vielzahl an Referenzbewegungsvektoren, wobei jeder Bewe gungsvektor eine erste und eine zweite Komponente auf weist, bei welchem:

(a) eine erste Vorhersage mit einer ersten Komponen te, die einen Zentralwert der ersten Komponenten der Re ferenzbewegungsvektoren darstellt, und einer zweiten Kom ponente, die einen Zentralwert der zweiten Komponenten der Referenzbewegungsvektoren darstellt, ermittelt wird;
(b) ein Streuwert der Referenzbewegungsvektoren ab geschätzt wird und der Streuwert mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen wird, wobei der Streuwert den Ab standsgrad der ersten und der zweiten Komponenten der Re ferenzbewegungsvektoren zueinander anzeigt;
(c) wenn der Streuwert kleiner als der Schwellwert ist, die Differenz zwischen den ersten Komponenten des aktuellen Bewegungsvektors und der ersten Vorhersage und die Differenz zwischen den zweiten Komponenten des aktu ellen Bewegungsvektors und der ersten Vorhersage kodiert werden, um dadurch die kodierten Differenzen als kodierte Daten des aktuellen Bewegungsvektors zu erzeugen; und
(d) wenn der Streuwert gleich oder größer als der Schwellwert ist, kodierte Daten des aktuellen Bewegungs vektors erzeugt werden, wobei:
- (d1) eine zweite Vorhersage mit einer kleinsten ersten Komponente, die einem der ersten Komponenten der Referenzbewegungsvektoren entspricht, die eine minimale Differenz zu der ersten Komponente des ak tuellen Bewegungsvektors ergibt, und mit einer kleinsten zweiten Komponente, die einem der zweiten Komponenten der Referenzbewegungsvektoren ent spricht, die eine kleinste Differenz zu der zweiten Komponente des aktuellen Bewegungsvektors ergibt, bestimmt wird;
- (d2) ein erstes und ein zweites Identifiziersi gnal erhalten wird, wobei das erste und das zweite Identifiziersignal die erste Komponente und die zweite Komponente der Referenzbewegungsvektoren an zeigen, welchen die jeweiligen kleinsten ersten und kleinsten zweiten Komponenten der zweiten Vorhersage entsprechen; und
- (d3) die Differenz zwischen den ersten Komponen ten des aktuellen Bewegungsvektors und der zweiten Vorhersage und die Differenz zwischen den zweiten Komponenten des aktuellen Bewegungsvektors und der zweiten Vorhersage zusammen mit dem ersten und dem zweiten Identifiziersignal kodiert werden, und da durch kodierte Daten des aktuellen Bewegungsvektors erzeugt werden.

Nach Anspruch 12 ist eine Vorrichtung zum Kodieren eines aktuellen Bewegungsvektors geschaffen, basierend auf ei ner Vielzahl an Referenzbewegungsvektoren, wobei jeder Bewegungsvektor eine erste und eine zweite Komponente aufweist, mit:
Mitteln zum Abschätzen eines Streuwertes der ersten und der zweiten Komponenten der Referenzbewegungsvekto ren, um dadurch ein erstes Auswahlsignal auszugeben, wenn der Streuwert als niedrig angesehen wird, und ein zweites Auswahlsignal auszugeben, wenn der Streuwert als hoch an gesehen wird;
Mitteln zum Bestimmen einer ersten Vorhersage mit einem ersten Zentralwert und einem zweiten Zentralwert als eine erste und eine zweite Komponente davon; wobei der erste und der zweite Zentralwert jeweils Zentralwerte der ersten und der zweiten Komponenten der Referenzbewe gungsvektoren darstellen;
Mitteln zum Erhalten einer zweiten Vorhersage mit einer kleinsten ersten und einer kleinsten zweiten Kompo nente, wobei die kleinste erste Komponente der zweiten Vorhersage einer der ersten Komponenten der Referenzbewe gungsvektoren entspricht, die eine minimale Differenz zu der ersten Komponente des aktuellen Bewegungsvektors er gibt, und die kleinste zweite Komponente der zweiten Vor hersage einer der zweiten Komponenten der Referenzbewe gungsvektoren entspricht, die eine kleinste Differenz zu der zweiten Komponente des aktuellen Bewegungsvektors er gibt;
Mitteln zum Entscheiden zwischen der ersten und der zweiten Vorhersage als eine optimale Vorhersage als Ant wort jeweils auf das erste und das zweite Auswahlsignal; und
Mitteln zum Kodieren des aktuellen Bewegungsvektors, basierend auf der optimalen Vorhersage.

Die vorliegende Erfindung und weitere Vorteile werden an hand bevorzugter Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Ko dieren eines Bewegungsvektors eines Suchblockes gemäß der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 2 ein schematisches Blockdiagramm einer bekann ten Vorrichtung zum Kodieren eines Bewegungsvektors eines Suchblockes, basierend auf einem Zentralwert von benach barten Bewegungsvektoren.

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm einer Vorrichtung 100 zum Kodieren eines Bewegungsvektors eines Suchblockes gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei der Bewegungsvektor ei ne Verschiebung zwischen dem Suchblock eines aktuellen Bildes und eines in Frage kommenden Blockes innerhalb ei nes entsprechenden Suchbereiches eines vorhergehenden Bildes darstellt, der eine minimale Fehlerfunktion er gibt. Die Bewegungsvektorinformation für jeden Suchblock innerhalb eines aktuellen Bildes wird in einen Speicher 110, eine Referenzbewegungsvektor-Auswahlschaltung 120, eine Abweichung-Berechungsschaltung 160 und einen Diffe renzkodierer 210 über eine Leitung L10 eingegeben, wobei die Bewegungsvektorinformation Positionsdaten eines aktu ellen Suchblockes und dessen Bewegungsvektor darstellt, und der Bewegungsvektor durch eine horizontale und eine vertikale Komponente dargestellt wird.

Der Speicher 110 speichert den Bewegungsvektor für jeden Suchblock unter Verwendung der Positionsdaten davon.

Die Referenzbewegungsvektor-Auswahlschaltung 120 bestimmt Referenzsuchblöcke eines aktuellen Suchblocks, basierend auf Positionsdaten davon, und holt Bewegungsvektoren der Referenzsuchblöcke aus dem Speicher 110. In einem bevor zugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden drei Suchblöcke, an der linken, der oberen und der oberen rechten Ecke des aktuellen Suchblockes angeordnet, als die Referenzsuchblöcke auf die gleiche Weise wie in dem oben beschriebenen MPEG-4-Verifikationsmodell 7.0 ausge wählt. In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann ein anderer Satz an Referenzsuchblöcken, beispiels weise an der linken, der oberen und der oberen linken Ecke des aktuellen Suchblockes als die Referenzsuchblöcke ausgewählt werden. In jedem Fall wird die Anzahl an Refe renzsuchblöcken vorzugsweise auf eine ungerade Zahl ge setzt, um das Zentralwertfiltern ihrer Bewegungsvektoren zu vereinfachen.

Der Bewegungsvektor für jeden der Referenzsuchblöcke, wo bei jeder Bewegungsvektor die horizontale und die verti kale Komponente aufweist, wird von der Referenzbewegungs vektor-Auswahlschaltung 120 einer Streuwert-Berechnungs schaltung 130, der Abweichung-Berechnungsschaltung 160 und einem Zentralwertfilter 200 als der Referenzbewe gungsvektor des Bewegungsvektors für den aktuellen Such block bereitgestellt.

Der Zentralwertfilter 200 bestimmt einen Zentralwertvek tor, basierend auf den Referenzbewegungsvektoren. Eine horizontale und eine vertikale Komponente BV_ZW_x und BV_ZW_y des Zentralwertvektors BV_ZW werden berechnet als:

BV_ZW_x = Zentralwert (BV_1x, BV_2x, . . ., BV_Nx)
BV_ZW_y = Zentralwert (BV_1y, BV_2y, . . ., BV_Ny)

wobei BV_ix und BV_iy eine horizontale und eine vertikale Komponente eines i_ten Referenzbewegungsvektors sind, mit i gleich 1,2, . . ., N, wobei N eine Gesamtzahl an Refe renzbewegungsvektoren ist. Beispielsweise, wenn N=3 und BV₁=(-2,3), BV₂=(1,5) und BV₃=(-1,7) sind, dann sind BV_ZW_x=-1 und BV_ZW_y=5. Die berechnete horizontale und vertikale Komponente des Zentralwertvektors werden der Streuwert-Berechnungsschaltung 130, einem Schalter 150 und einem Vergleicher 180 über eine Leitung L20 als eine erste in Frage kommende Vorhersage des Bewegungsvektors des aktuellen Suchblockes bereitgestellt.

Die Streuwert-Berechnungsschaltung 130 berechnet einen Streuwert bezüglich der horizontalen und der vertikalen Komponente der Referenzbewegungsvektoren um den Zentral wertvektor, um denselben einem Auswahlsignal-Generator 140 bereitzustellen. In anderen Worten werden der hori zontale und der vertikale Streuwert SW_x und SW_y der ho rizontalen und der vertikalen Komponente der Referenzbe wegungsvektoren jeweils wie folgt berechnet:

Der Auswahlsignal-Generator 40 vergleicht die Summe des horizontalen und des vertikalen Streuwertes SW_x und SW_y mit einem vorgegebenen Schwellwert, um ein erstes oder ein zweites Auswahlsignal zu erzeugen. Wenn die Summe kleiner als der vorgegebene Schwellwert ist, wird das er ste Auswahlsignal dem Schalter 150 und einem Schalter 155 über eine Leitung L30 und andernfalls das zweite Auswahl signal den Schaltern 150 und 155 über die Leitung L30 be reitgestellt.

Zwischenzeitlich berechnet die Abweichungs- Berechnungsschaltung 160 Richtungsdifferenzen jeweils zwischen den Referenzbewegungsvektoren und dem Bewegungs vektor des aktuellen Suchblockes. Richtungsdifferenzen können definiert werden als:

RI_DIF(i)_x=|BV_ix-VBV_x|
RI_DIF(i)_y=|BV_iy-VBV_y|

wobei RI_DIF(i)_x(y) die Differenz zwischen der horizon talen (vertikalen) Komponente eines i_ten Referenzbewe gungsvektors und des Bewegungsvektors des aktuellen über die Leitung L10 bereitgestellten Suchblockes ("aktueller Bewegungsvektor") darstellt und VBV_x und VBV_y die horizon tale und die vertikale Komponente des aktuellen Bewe gungsvektors VBV bezeichnen. Ein Satz an Abweichungsdaten (BV_ix, RI_DIF(i)_x) oder (BV_iy, RI_DIF(i)_y) wird einer Auswahlschaltung für die kleinste Abweichung 170 von der Abweichung-Berechnungsschaltung 160 für jede Richtungs komponente BV_ix oder BV_iy bereitgestellt.

Als Antwort auf die Sätze an Abweichungsdaten von der Ab weichung-Berechungsschaltung 160 bestimmt die Auswahl schaltung für die kleinste Abweichung 170 eine kleinste horizontale und vertikale Differenz jeweils unter den RI_DIF(i)_x's und RI_DIF(i)_y's und stellt dem Schalter 150 und dem Vergleicher 180 eine zweite in Frage kommende Vorhersage des aktuellen Bewegungsvektors bereit, wobei die zweite in Frage kommende Vorhersage eine kleinste ho rizontale Komponente, die einer horizontalen Komponente der Referenzbewegungsvektoren entspricht, die die klein ste horizontale Differenz erzeugt, und eine kleinste ver tikale Komponente aufweist, die diejenige darstellt, die die kleinste vertikale Differenz ergibt. Beispielsweise, wenn N=3 und BV₁=(-2,3), BV₂=(1,5), BV₃=(-1,7) und der ak tuelle Bewegungsvektor BV_akt.=(5,1) sind, dann wird die zweite in Frage kommende Vorhersage zu BV_ZWEITE=(1,3) bestimmt.

Der Vergleicher 180 vergleicht die kleinste horizontale und die kleinste vertikale Komponente der zweiten in Fra ge kommenden Vorhersage jeweils mit der horizontalen und der vertikalen Komponente der ersten in Frage kommenden Vorhersage und stellt ein horizontales und ein vertikales Vergleichsergebnis dem Kopfkodierer 190 zu. Der Kopfko dierer 190 erzeugt ein Flag- oder ein Identifiziersignal für jedes Vergleichsergebnis. Beispielsweise wird ein Flag-Signal '0' erzeugt, wenn die kleinste horizontale (oder die kleinste vertikale) Komponente der zweiten in Frage kommenden Vorhersage gleich der horizontalen (oder der vertikalen) Komponente der ersten in Frage kommenden Vorhersage ist; ein Flag-Signal '10' wird erzeugt, wenn die kleinste horizontale (oder die kleinste vertikale) Komponente der zweiten in Frage kommenden Vorhersage kleiner als die horizontale (oder die vertikale) Kompo nente der ersten in Frage kommenden Vorhersage ist; ein Flag-Signal '11' wird erzeugt, wenn die kleinste horizon tale (oder die kleinste vertikale) Komponente der zweiten in Frage kommenden Vorhersage größer als die horizontale (oder die vertikale) Komponente der ersten in Frage kom menden Vorhersage ist. Für das oben angegebene Beispiel, d. h. daß die erste in Frage kommende Vorhersage gleich BV_ZW=(1,5) und die zweite in Frage kommende Vorhersage gleich BV_ZWEITE=(1,3) ist, werden Flag-Signale '0' und '10' für jeweils die kleinste horizontale und die klein ste vertikale Komponente der zweiten in Frage kommenden Vorhersage erzeugt. Das Paar Flag-Signale für die zweite in Frage kommende Vorhersage wird dem Schalter 155 be reitgestellt.

Der Schalter 150 wählt als eine optimale Vorhersage ent weder die von dem Zentralwertfilter 200 bereitgestellte erste in Frage kommende Vorhersage oder die von der Aus wahlschaltung für die kleinste Abweichung 170 bereitge stellte zweite in Frage kommende Vorhersage als Antwort auf das erste oder das zweite Auswahlsignal aus; und stellt die optimale Vorhersage dem Differenzkodierer 210 bereit.

Der Differenzkodierer 210 berechnet, basierend auf der bekannten DPCM-Technik, die Differenzen zwischen den ho rizontalen Komponenten und den vertikalen Komponenten des aktuellen Bewegungsvektors und derjenigen der optimalen Vorhersage, und kodiert die Differenzen, basierend auf z. B. der VLC-Technik. Die kodierten Differenzen werden einem Multiplexer (MUX) 220 als kodierter Bewegungsvektor für den aktuellen Suchblock bereitgestellt.

Der Schalter 155 stellt die Flag-Signale von dem Kopfko dierer 190 der MUX 220 dann und nur dann bereit, wenn das zweite Auswahlsignal dorthin über Leitung L30 eingegeben wird. Bei dem MUX 220 werden der kodierte Bewegungsvektor von dem Differenzkodierer 210 und die Flag-Signale, wenn sie von dem Schalter 155 bereitgestellt werden, als ko dierte Bewegungsvektordaten für den aktuellen Suchblock gemultiplext; und die kodierten Bewegungsvektordaten wer den einem (nicht gezeigten) Sender für ihre Übertragung übertragen.

Bei einem Dekoder an einem Empfangsende wird die Summe der Richtungsstreuungen des Referenzbewegungsvektors auf identische Art und Weise wie in der Streuwert- Berechnungsschaltung 130 berechnet. Wenn die Summe klei ner als der vorgegebene Schwellwert ist, wird der Bewe gungsvektor des aktuellen Suchblockes, basierend auf dem Zentralwertvektor der Referenzbewegungsvektoren und des übertragenen kodierten Bewegungsvektors, rekonstruiert. Wenn die Summe nicht kleiner als der vorgegebene Schwell wert ist, kann der Bewegungsvektor des aktuellen Such blockes rekonstruiert werden, basierend auf den Flag- Signalen und dem kodierten Bewegungsvektor, der in den übertragenen Bewegungsvektordaten enthalten ist.

Während die aktuelle Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist es für den Durchschnittsfachmann selbstverständlich, verschiedene Änderungen und Modifikationen vorzusehen, ohne den Be reich der beanspruchten Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Verfahren zum Kodieren eines aktuellen Bewegungsvek tors, basierend auf einer Vielzahl an Referenzbewe gungsvektoren, wobei jeder Bewegungsvektor eine er ste und eine zweite Komponente aufweist, bei wel chem:

(a) eine erste Vorhersage mit einer ersten und einer zweiten Komponente ermittelt wird, wobei die erste Komponente der ersten Vorhersage einen Zen tralwert der ersten Komponenten der Referenzbewe gungsvektoren und die zweite Komponente der ersten Vorhersage einen Zentralwert der zweiten Komponenten der Referenzbewegungsvektoren darstellt;
(b) erste absolute Differenzen zwischen der er sten Komponente des aktuellen Bewegungsvektors und den ersten Komponenten der Referenzbewegungsvektoren und zweite absolute Differenzen zwischen der zweiten Komponente des aktuellen Bewegungsvektors und den zweiten Komponenten der Referenzbewegungsvektoren berechnet werden, um dadurch unter den ersten und den zweiten Komponenten der Referenzbewegungsvekto ren jeweils eine kleinste erste Komponente und eine kleinste zweite Komponente aufzufinden, die jeweils eine kleinste erste absolute Differenz und eine kleinste zweite absolute Differenz ergeben;
(c) eine zweite Vorhersage bestimmt wird, welche die in Schritt (b) aufgefundene kleinste erste und kleinste zweite Komponente aufweist;
(d) ein erstes und ein zweites Flag-Signal er zeugt wird, welche jeweils die in Schritt (b) aufge fundene kleinste erste und kleinste zweite Komponen te darstellen;
(e) ein Streuwert der Referenzbewegungsvektoren berechnet und der Streuwert mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen wird, um dadurch ein erstes Auswahlsignal zu erzeugen, wenn der Streuwert klei ner als der Schwellwert ist, und andernfalls ein zweites Auswahlsignal zu erzeugen, wobei der Streu wert den Abstandsgrad der Referenzbewegungsvektoren zueinander anzeigt; und
(f) der aktuelle Bewegungsvektor, basierend auf der ersten Vorhersage als Antwort auf das erste Aus wahlsignal, und der aktuelle Bewegungsvektor, basie rend auf der zweiten Vorhersage sowie das erste und das zweite Flag-Signal als Antwort auf das zweite Auswahlsignal, kodiert werden, und dadurch kodierte Daten des aktuellen Bewegungsvektors erzeugt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Streuwert definiert wird als:
wobei SW den Streuwert darstellt; BV_i1 und BV_i2 je weils eine erste und eine zweite Komponente eines i_ten Referenzbewegungsvektors darstellen, mit i von 1 bis N, wobei N gleich der Zahl der Referenzbewe gungsvektoren ist; und ZW₁ und ZW₂ jeweils die Zen tralwerte der BV_i1's und der BV_i2's sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem N=3 ist.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem das erste und das zweiten Flag-Signal anzei gen, ob die in Schritt (b) ausgewählte kleinste er ste und kleinste zweite Komponente kleiner als, gleich oder größer als die Zentralwerte jeweils der ersten und der zweiten Komponenten der Referenzbewe gungsvektoren sind.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem der Kodierschritt (f) mittels einer varia blen Lauflängenkodierungs-Technik durchgeführt wird.

6. Verfahren zum Kodieren eines aktuellen Bewegungsvek tors, basierend auf einer Vielzahl an Referenzbewe gungsvektoren, wobei jeder Bewegungsvektor eine er ste und eine zweite Komponente aufweist, bei wel chem:

(a) eine erste Vorhersage mit einer ersten Kom ponente, die einen Zentralwert der ersten Komponen ten der Referenzbewegungsvektoren darstellt, und ei ner zweiten Komponente, die einen Zentralwert der zweiten Komponenten der Referenzbewegungsvektoren darstellt, ermittelt wird;
(b) ein Streuwert der Referenzbewegungsvektoren abgeschätzt und der Streuwert mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen wird, wobei der Streuwert den Abstandsgrad der ersten und der zweiten Komponenten der Referenzbewegungsvektoren zueinander anzeigt;
(c) wenn der Streuwert kleiner als der Schwell wert ist, die Differenz zwischen der ersten Kompo nente des aktuellen Bewegungsvektors und der ersten Vorhersage und die Differenz zwischen der zweiten Komponente des aktuellen Bewegungsvektors und der ersten Vorhersage kodiert wird, um dadurch die ko dierten Differenzen als kodierte Daten des aktuellen Bewegungsvektors zu erzeugen; und
(d) wenn der Streuwert gleich oder größer als der Schwellwert ist, kodierte Daten des aktuellen Bewegungsvektors erzeugt werden, wobei:
- (d1) eine zweite Vorhersage mit einer kleinsten ersten Komponente, die einem der er sten Komponenten der Referenzbewegungsvektoren entspricht, die eine minimale Differenz zu der ersten Komponente des aktuellen Bewegungsvektors ergibt, und mit einer kleinsten zweiten Kompo nente, die einem der zweiten Komponenten der Re ferenzbewegungsvektoren entspricht, die eine kleinste Differenz zu der zweiten Komponente des aktuellen Bewegungsvektors ergibt, bestimmt wird;
- (d2) ein erstes und ein zweites Iden tifiziersignal erhalten wird, wobei das erste und das zweite Identifiziersignal eine erste Komponente und eine zweite Komponente des Refe renzbewegungsvektors anzeigen, welchem jeweils die kleinste erste und die kleinste zweite Kom ponente der zweiten Vorhersage entsprechen; und
- (d3) die Differenz zwischen der ersten Komponente des aktuellen Bewegungsvektors und der kleinsten ersten Komponente der zweiten Vor hersage und die Differenz zwischen der zweiten Komponente des aktuellen Bewegungsvektors und der kleinsten zweiten Komponente der zweiten Vorhersage zusammen mit dem ersten und dem zwei ten Identifiziersignal kodiert werden, und da durch kodierte Daten des aktuellen Bewegungsvek tors erzeugt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem in dem Be stimmungs-Schritt (d1):

- (d11) erste absolute Differenzen zwischen der ersten Komponente des aktuellen Bewegungsvektors und der ersten Komponenten der Referenzbewegungsvektoren und zweite absolute Differenzen zwischen der zweiten Komponente des aktuellen Bewegungsvektors und der zweiten Komponenten der Referenzbewegungsvektoren berechnet werden;
- (d12) eine kleinste erste und eine kleinste zweite Komponente ausgewählt werden, welche jeweils eine kleinste erste absolute Differenz und eine kleinste zweite absolute Differenz ergeben; und
- (d13) die zweite Vorhersage ausgewählt wird, die in der kleinsten ersten und in der kleinsten zweiten im Schritt (d12) ausgewählten Komponente enthalten ist.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei welchem die Kodier-Schritte (c) und (d3) mittels der variablen Lauflängenkodierungs-Technik durchgeführt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei wel chem der Streuwert definiert wird als:
wobei SW den Streuwert darstellt; BV_i1 und BV_i2 je weils eine erste und eine zweite Komponente eines i_ten Referenzbewegungsvektors darstellen, mit i von 1 bis N, wobei N die Anzahl der Referenzbewegungsvek toren ist; und ZW₁ und ZW₂ jeweils die Zentralwerte der BV_i1's und der BV_i2's sind.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem N=3 ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, bei welchem das erste und das zweite Identifiziersignal anzeigen, ob die kleinste erste und die kleinste zweite Komponente der zweiten Vorhersage jeweils ei ner kleinsten, einem Zentralwert oder einer größten ersten und zweiten Komponente der Referenzbewegungs vektoren entsprechen.

12. Vorrichtung zum Kodieren eines aktuellen Bewegungs vektors, basierend auf einer Vielzahl an Referenzbe wegungsvektoren, wobei jeder Bewegungsvektor eine erste und eine zweite Komponente aufweist, mit:
Mitteln (130, 140) zum Abschätzen eines Streu wertes der ersten und der zweiten Komponenten der Referenzbewegungsvektoren, um dadurch ein erstes Auswahlsignal auszugeben, wenn der Streuwert als niedrig angesehen wird, und ein zweites Auswahlsi gnal auszugeben, wenn der Streuwert als hoch angese hen wird;
Mitteln (200) zum Bestimmen einer ersten Vorher sage mit einem ersten Zentralwert und einem zweiten Zentralwert als eine erste und eine zweite Komponen te; wobei der erste und der zweite Zentralwert Zen tralwerte der ersten und der zweiten Komponenten der Referenzbewegungsvektoren darstellen;
Mitteln (160, 170) zum Erhalten einer zweiten Vorhersage mit einer kleinsten ersten und einer kleinsten zweiten Komponente, wobei die kleinste er ste Komponente der zweiten Vorhersage einer der er sten Komponenten der Referenzbewegungsvektoren ent spricht, die eine minimale Differenz zu der ersten Komponente des aktuellen Bewegungsvektors ergibt, und die kleinste zweite Komponente der zweiten Vor hersage einer der zweiten Komponenten der Referenz bewegungsvektoren entspricht, die eine kleinste Dif ferenz zu der zweiten Komponente des aktuellen Bewe gungsvektors ergibt;
Mitteln (150, 155) zum Entscheiden zwischen der ersten und der zweiten Vorhersage als eine optimale Vorhersage als Antwort jeweils auf das erste und das zweite Auswahlsignal; und
Mitteln (190, 210) zum Kodieren des aktuellen Bewegungsvektors, basierend auf der optimalen Vor hersage.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei welcher die Ab schätzmittel (130, 140) Mittel (130) zum Berechnen eines Streuwerts aufweisen, wobei der Streuwert de finiert wird als:
wobei SW den Streuwert darstellt; BV_i1 und BV_i2 je weils eine erste und eine zweite Komponente eines i_ten Referenzbewegungsvektors darstellen, mit i von 1 bis N, wobei N die Anzahl der Referenzbewegungsvek toren ist; und ZW₁ und ZW₂ jeweils die Zentralwerte der BV_i1's und der BV₂'s sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, bei welcher die Abschätzmittel (130, 140) ferner aufweisen:
Mittel (140) zum Vergleichen des Streuwerts mit einem vorgegebenen Schwellwert; und
Mittel (140) zum Erzeugen des ersten Auswahlsi gnals, falls der Streuwert kleiner als der vorgege bene Schwellwert ist, und andernfalls des zweiten Auswahlsignals.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei welcher die Mittel (160, 170) zum Erhalten der zwei ten Vorhersage aufweisen:
Mittel (160) zum Erzeugen einer ersten Differenz zwischen der ersten Komponente des aktuellen Bewe gungsvektors und jeder ersten Komponente der Refe renzbewegungsvektoren sowie einer zweiten Differenz zwischen der zweiten Komponente des aktuellen Bewe gungsvektors und jeder zweiten Komponente der Refe renzbewegungsvektoren, wobei die erste und die zwei te Differenz definiert werden als:
RI_DIF(i)_x=|BV_ix-VBV_x|
RI_DIF(i)_y=|BV_iy-VBV_y|
wobei RI_DIF(i)_x eine erste Differenz zwischen ei ner ersten Komponente eines i_ten Referenzbewegungs vektors und einer ersten Komponenten eines aktuellen Bewegungsvektors darstellt, mit i von 1 bis N, wobei N die Anzahl der Referenzbewegungsvektoren ist;
RI_DIF(i)_y eine zweite Differenz zwischen einer zweiten Komponente des i_ten Referenzbewegungsvektors und einer zweiten Komponente eines aktuellen Bewe gungsvektors ist; BV_ix die erste Komponente des i_ten Referenzbewegungsvektors ist; BV_iy die zweite Kompo nente des i_ten Referenzbewegungsvektors ist; VBV_x und VBV_y jeweils die erste und die zweite Komponente des aktuellen Bewegungsvektors sind;
Mittel (170) zum Ermitteln der minimalen Diffe renz unter den ersten Differenzen und der minimalen Differenz unter den zweiten Differenzen; und
Mittel (170) zum Erzeugen der zweiten Vorhersage mit einer kleinsten ersten Komponente, welche die minimale Differenz ergibt, und einer kleinsten zwei ten Komponente, welche der minimalen Differenz ent spricht, als ihre erste und zweite Komponente.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, bei welcher N=3 ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wel che ferner Mittel (180) zum Erzeugen eines ersten und eines zweiten Flag-Signals aufweist, wobei das erste Flag-Signal anzeigt, ob die erste Komponente der zweiten Vorhersage kleiner als, gleich oder grö ßer als der erste Zentralwert ist, und das zweite Flag-Signal anzeigt, ob die zweite Komponente der zweiten Vorhersage kleiner als, gleich oder größer als der zweite Zentralwert ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, bei welcher die Mittel (190, 210) zum Kodieren des aktu ellen Bewegungsvektors Mittel (190) zum Kodieren der Flag-Signale als Antwort auf das zweite Auswahlsi gnal aufweisen.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, bei welcher die Kodiermittel (190, 210) ferner Mittel (210) zum Kodieren des aktuellen Bewegungsvektors unter Verwendung der Differenz-Pulscodemodulations- Technik und eines variablen Lauflängenkodierschemas aufweisen.